2020-2021生物人教1學(xué)案：第5章 第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”TP含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精2020-2021學(xué)年生物新教材人教必修1學(xué)案：第5章第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP含解析第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣"ATP課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。1.生命觀念—-結(jié)構(gòu)與功能觀：認(rèn)同ATP的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。2．科學(xué)思維——分析與綜合：ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化；理解ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。一、ATP是一種高能磷酸化合物1．中文名稱(chēng)：腺苷三磷酸。2．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A－P～P~P符號(hào)含義eq\b\lc\｛(\a\vs4\al\co1(A:腺苷\(chéng)b\lc\｛（\a\vs4\al\co1(核糖，腺嘌呤）），P：磷酸基團(tuán),~：特殊的化學(xué)鍵)）3．特點(diǎn)(1）ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，含有2個(gè)特殊的化學(xué)鍵，儲(chǔ)存大量能量。（2)ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，這是由于兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥等原因，即末端磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能.在有關(guān)酶的催化作用下,末端磷酸基團(tuán)脫落,釋放出大量能量.二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化1．相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式：。2．相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)(1)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生，且處于動(dòng)態(tài)平衡之中.(2)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制,體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性.3．ATP合成的能量來(lái)源(1)動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌:呼吸作用中有機(jī)物分解釋放的能量。(2）綠色植物：呼吸作用釋放的能量和光能。三、ATP的利用1．列舉利用ATP的實(shí)例（1）用于大腦思考。(2）用于電鰩發(fā)電。(3)用于細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸。2．ATP供能的過(guò)程ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，空間結(jié)構(gòu)改變，活性也被改變，因而參與各種化學(xué)反應(yīng)。3．ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”(1）化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與ATP的關(guān)系.放能反應(yīng):一般與ATP的合成相聯(lián)系.吸能反應(yīng):一般與ATP的水解相聯(lián)系。(2)能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。判斷對(duì)錯(cuò)（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）1．ATP是高能磷酸化合物，含有三個(gè)特殊的化學(xué)鍵。 （)2．1個(gè)ATP分子中含有1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)。 (）3．ATP水解時(shí)，兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵都斷裂，生成ADP和Pi. ()4．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化與吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)聯(lián)系在一起。 （)5．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處在動(dòng)態(tài)平衡之中，且是生物界的共性。 ()提示:1?！罙TP中含有兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵。2．×1個(gè)ATP分子中含有1個(gè)腺苷和3個(gè)磷酸基團(tuán).3．×ATP水解時(shí)，遠(yuǎn)離腺苷的特殊的化學(xué)鍵斷裂。4．√5?！藺TP的結(jié)構(gòu)和功能1．ATP的分子組成（如圖）（1)元素組成：ATP是由C、H、O、N、P五種元素組成的,這與核酸的元素組成是相同的。（2）AMP是RNA的基本組成單位.（3)ATP的結(jié)構(gòu)組成可以用“1、2、3”來(lái)總結(jié)，“1”表示1個(gè)腺苷，“2”表示兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵，“2．ATP的結(jié)構(gòu)與功能的相互關(guān)系(1)ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)保證了細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的能量供應(yīng)庫(kù)。ATP中末端磷酸基團(tuán)容易水解和形成，可保證ATP數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定和能量的持續(xù)供應(yīng)。(2）ATP在供能中處于核心地位,許多能源物質(zhì)中的能量需轉(zhuǎn)移到ATP中才能為生命活動(dòng)供能。在生命活動(dòng)中，ATP中的能量可轉(zhuǎn)化為不同形式的能量.3．生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)(1）能源物質(zhì):糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。（2)主要能源物質(zhì)：糖類(lèi).(3)儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原（動(dòng)物細(xì)胞）.（4）主要儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪。(5）直接能源物質(zhì):ATP.（6)最終能量來(lái)源：太陽(yáng)能.1．如圖表示ATP的結(jié)構(gòu)，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是（)A．b鍵斷裂后形成ADP和PiB．圖中的3表示ATP中的字母AC．由1、2、3各一分子形成的物質(zhì)是組成DNA的基本單位D．a(chǎn)鍵斷裂釋放的能量可以直接用于生命活動(dòng)D［選項(xiàng)A，a鍵斷裂后形成ADP和Pi。選項(xiàng)B，ATP中的字母A表示腺苷，而題圖中的3表示腺嘌呤。選項(xiàng)C，由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是組成RNA的基本單位。選項(xiàng)D，ATP是生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源，a鍵斷裂所釋放的能量可以直接用于生命活動(dòng)。］2．在某細(xì)胞培養(yǎng)液中加入32P標(biāo)記的磷酸分子，短時(shí)間內(nèi)分離出細(xì)胞的ATP，發(fā)現(xiàn)其含量變化不大,但部分ATP的末端磷酸基團(tuán)已帶上放射性標(biāo)記，該現(xiàn)象不能說(shuō)明（）A．ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)B．部分32P標(biāo)記的ATP是重新合成的C．ATP中遠(yuǎn)離腺苷的P容易斷裂D．該過(guò)程中ATP既有合成又有分解A［該現(xiàn)象只能說(shuō)明ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，不能說(shuō)明ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)，A項(xiàng)符合題意。帶有32P標(biāo)記的ATP是加入放射性32P標(biāo)記的磷酸分子后新產(chǎn)生的，B項(xiàng)不符合題意。由題意可知，細(xì)胞培養(yǎng)液中加入32P標(biāo)記的磷酸分子,短時(shí)間部分ATP的末端磷酸基團(tuán)已帶上放射性標(biāo)記，說(shuō)明ATP末端的磷酸基團(tuán)很容易水解脫離下來(lái)，也很容易結(jié)合，C項(xiàng)不符合題意。該過(guò)程存在ATP水解形成ADP的過(guò)程,同時(shí)存在ADP與磷酸形成ATP的過(guò)程，D項(xiàng)不符合題意。］對(duì)ATP認(rèn)識(shí)的誤區(qū)（1)ATP的普通磷酸鍵和特殊化學(xué)鍵中都儲(chǔ)存著能量，只不過(guò)大量的能量?jī)?chǔ)存于特殊化學(xué)鍵中。（2)ATP是一種物質(zhì)，不是能量,ATP中儲(chǔ)存有大量的能量，所以不可將ATP與能量等同。ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及利用1．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程(1)關(guān)系式：(2)過(guò)程（3）意義:ATP水解釋放的能量供細(xì)胞生命活動(dòng)利用.2．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化不可逆項(xiàng)目ATP的合成ATP的水解反應(yīng)式ADP＋Pi＋能量eq\o（→,\s\up9（酶））ATPATPeq\o(→，\s\up9(酶）)ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來(lái)源光能（光合作用）、化學(xué)能（細(xì)胞呼吸)特殊的化學(xué)鍵中的能量能量去路形成特殊的化學(xué)鍵用于各項(xiàng)生命活動(dòng)反應(yīng)場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位相應(yīng)生理活動(dòng)主要是光合作用、細(xì)胞呼吸肌肉收縮、細(xì)胞分裂、興奮傳導(dǎo)等結(jié)論ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時(shí),反應(yīng)所需要的酶、能量的來(lái)源和去路、反應(yīng)的場(chǎng)所不同，因此兩者的相互轉(zhuǎn)化不是可逆的，從兩者相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式來(lái)看，物質(zhì)是可逆的,但能量不可逆3。易混淆的2個(gè)與ATP產(chǎn)生量有關(guān)的曲線辨析(1）甲圖表示ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系①A點(diǎn)表示無(wú)氧條件下,細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。②AB段表示隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過(guò)有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多,ATP的產(chǎn)生量隨之增加。③BC段表示O2供給量超過(guò)一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時(shí)的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。（2）乙圖可表示哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中ATP來(lái)自無(wú)氧呼吸，與O2無(wú)關(guān)。深化探究:怎樣理解ATP是細(xì)胞內(nèi)“取之不盡”的直接能源物質(zhì)？提示:（1)ATP是一種不穩(wěn)定的化合物，在細(xì)胞內(nèi)的含量很少。(2)ATP和ADP在細(xì)胞內(nèi)能迅速發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，ATP水解直接為生命活動(dòng)提供能量，產(chǎn)生ADP和Pi，ADP和Pi接受細(xì)胞代謝（主要是細(xì)胞呼吸）或光合作用產(chǎn)生的能量迅速合成ATP。（3）無(wú)論在安靜狀態(tài)還是在劇烈運(yùn)動(dòng)、饑餓狀態(tài),ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化都在時(shí)刻不停地發(fā)生且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。1．對(duì)“ATPeq\o（，\s\up9（①)，\s\do10（②）)ADP＋Pi＋能量"的敘述中，正確的是()A．①過(guò)程和②過(guò)程所需的酶都是一樣的B．①過(guò)程的能量供各項(xiàng)生命活動(dòng)利用，②過(guò)程的能量來(lái)自糖類(lèi)等有機(jī)物的氧化分解C．①過(guò)程和②過(guò)程時(shí)刻發(fā)生，處于動(dòng)態(tài)平衡之中D．ATP中的能量可來(lái)源于光能、熱能,也可以轉(zhuǎn)化為光能、熱能C［①過(guò)程為水解酶催化的水解反應(yīng)，釋放的能量可供各項(xiàng)生命活動(dòng)利用，②過(guò)程為合成酶催化的合成反應(yīng)，能量來(lái)源于呼吸作用中糖類(lèi)等有機(jī)物的氧化分解，在綠色植物中還可來(lái)源于光合作用吸收并轉(zhuǎn)化的光能，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。生物體內(nèi)ATP的水解與合成時(shí)刻發(fā)生，處于動(dòng)態(tài)平衡之中，C項(xiàng)正確。ATP中活躍化學(xué)能可來(lái)源于光能，但不能來(lái)源于熱能；ATP中活躍化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為光能、熱能、機(jī)械能、電能等多種形式的能量,D項(xiàng)錯(cuò)誤.］2．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些蚜蟲(chóng)能合成類(lèi)胡蘿卜素,其體內(nèi)的類(lèi)胡蘿卜素不僅能吸收光能，傳遞給負(fù)責(zé)能量生產(chǎn)的組織細(xì)胞，而且還決定蚜蟲(chóng)的體色。陽(yáng)光下蚜蟲(chóng)體內(nèi)的ATP生成量將會(huì)增加，黑暗時(shí)蚜蟲(chóng)體內(nèi)的ATP含量會(huì)下降。下列有關(guān)敘述正確的是()A．蚜蟲(chóng)合成ATP時(shí)所需能量?jī)H僅來(lái)自細(xì)胞呼吸B．類(lèi)胡蘿卜素的含量不僅會(huì)影響蚜蟲(chóng)的體色，還會(huì)影響蚜蟲(chóng)個(gè)體的生存機(jī)會(huì)C．蚜蟲(chóng)做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，陽(yáng)光下和黑暗中的ATP消耗量不一樣D．蚜蟲(chóng)體內(nèi)ATP含量在陽(yáng)光下比黑暗時(shí)多，說(shuō)明其體內(nèi)的ATP含量不穩(wěn)定B［由題干信息可知，蚜蟲(chóng)合成ATP所需能量還可來(lái)自類(lèi)胡蘿卜素吸收的光能，A錯(cuò)誤；由題干信息可知，類(lèi)胡蘿卜素可以吸收、傳遞光能，影響ATP的合成量，因此類(lèi)胡蘿卜素的含量會(huì)影響蚜蟲(chóng)個(gè)體的生存機(jī)會(huì)，B正確；蚜蟲(chóng)做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗ATP的量是一樣的，C錯(cuò)誤；蚜蟲(chóng)體內(nèi)ATP含量在陽(yáng)光下比黑暗時(shí)多，但白天ATP消耗量也比黑暗時(shí)多，ATP含量處于動(dòng)態(tài)平衡中，故蚜蟲(chóng)體內(nèi)的ATP含量穩(wěn)定，D錯(cuò)誤。][課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語(yǔ)句歸納1.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A—P～P~P,其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基團(tuán)，“～”代表特殊的化學(xué)鍵。2。ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式是ATPeq\o（，\s\up9(酶Ⅰ),\s\do10（酶Ⅱ）)ADP＋Pi＋能量。3。細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是生物界的共性。4.合成ATP的途徑包括光合作用和呼吸作用。5.ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。1．當(dāng)其他條件均可滿(mǎn)足時(shí)，20個(gè)腺苷和60個(gè)磷酸最多可以組成的ATP個(gè)數(shù)和ATP分子中所含的特殊的化學(xué)鍵個(gè)數(shù)分別是(）A．20個(gè)和30個(gè) B．20個(gè)和40個(gè)C．40個(gè)和40個(gè) D．40個(gè)和60個(gè)B[一個(gè)ATP分子中含有1個(gè)腺苷、3個(gè)磷酸、2個(gè)特殊的化學(xué)鍵。20個(gè)腺苷，對(duì)應(yīng)60個(gè)磷酸，即只能形成20個(gè)ATP分子，共含有40個(gè)特殊的化學(xué)鍵。]2．下列關(guān)于ATP分子的敘述錯(cuò)誤的是（)A．ATP中含有一個(gè)核糖和一個(gè)含氮堿基B．ATP脫去所有特殊的化學(xué)鍵后就是ADPC．ATP中的兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵儲(chǔ)存有大量能量D．ATP斷裂了所有特殊的化學(xué)鍵后可作為合成核糖核酸的基本原料B［ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基團(tuán)組成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。當(dāng)ATP脫去所有特殊的化學(xué)鍵后就是AMP,AMP為腺嘌呤核糖核苷酸,可作為合成核糖核酸的基本原料.］3。如圖①②代表物質(zhì)M、N間的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程，則()A．螢火蟲(chóng)體內(nèi)的能量c可來(lái)源于光能B．吸能反應(yīng)一般和物質(zhì)M的合成相聯(lián)系C．能量d用于過(guò)程①時(shí)大部分以熱能形式散失D．M、N間的相互轉(zhuǎn)化是生物界共有的能量供應(yīng)機(jī)制D[螢火蟲(chóng)體內(nèi)的能量c主要來(lái)自呼吸作用,不能來(lái)源于光能，A錯(cuò)誤；吸能反應(yīng)消耗ATP，和物質(zhì)N的合成相聯(lián)系,B錯(cuò)誤；能量d可用于各項(xiàng)生命活動(dòng),和過(guò)程①?zèng)]有關(guān)系,C錯(cuò)誤;M、N間的相互轉(zhuǎn)化是生物界共有的能量供應(yīng)機(jī)制，D正確。]4．（多選）下列有關(guān)ATP的敘述,正確的是（）A．人體成熟的紅細(xì)胞在O2充足時(shí)也只能通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生ATPB．ATP中的能量可以來(lái)源于光能、化學(xué)能，也可以轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能C。ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，其中兩個(gè)特殊化學(xué)鍵都易斷裂、易形成D．ATP中的“A”與構(gòu)成RNA中的堿基“A"表示的不是同一物質(zhì)ABD[人體成熟的紅細(xì)胞無(wú)線粒體，只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸,所以即使在O2充足時(shí)也只能通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生少量能量合成ATP,A正確；ATP中的能量可以來(lái)源于光能(綠色植物的光合作用)、化學(xué)能（呼吸作用有機(jī)物的氧化分解），ATP中活躍的化學(xué)能也可以轉(zhuǎn)化為光能(螢火蟲(chóng)發(fā)光）、化學(xué)能(細(xì)胞內(nèi)小分子物質(zhì)合成大分子物質(zhì))，B正確；ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)，在有關(guān)酶的催化作用下遠(yuǎn)離腺苷的特殊化學(xué)鍵容易斷裂也容易形成，C錯(cuò)誤；ATP中的“A”指的是腺苷，腺苷由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成,而RNA中的堿基“A"指的是含氮堿基腺嘌呤，所以表示的是不同的物質(zhì)，D正確。］5．1997年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的一半授予了美國(guó)的保羅·博耶和英國(guó)的約翰·沃克，以表彰他們?cè)谘芯緼TP如何利用能量進(jìn)行自身再生方面取得的成就?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1)ATP的中文名稱(chēng)是________，其中A代表________,A中含有的單糖是________，P代表________。(2）ATP的組成元素是________，若用15N標(biāo)記ATP，將會(huì)在________(填化學(xué)結(jié)構(gòu))出現(xiàn)15N標(biāo)記。(3）在生物體內(nèi),ATP水解成ADP時(shí)，釋放的能量直接用于各種________反應(yīng)；ADP合成為ATP所需的能量來(lái)自各種________反應(yīng),所以ATP是細(xì)胞內(nèi)的________。［解析]（1)ATP的名稱(chēng)是腺苷三磷酸，其中A表示腺苷,由腺嘌呤和核糖組成，P表示