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【同步备课参考】2014学年高中生物必修1课件:第5章-第2节细胞的能量通币——ATP


第2节

细胞的能量“通货”——ATP
教师用书独具演示

●课标要求 1.简述ATP的化学组成和特点。 2.写出ATP的分子简式。 3.解释ATP在能量代谢中的作用。

●课标解读 1. ATP的基本结构,简单了解即可。 2. ATP与 ADP相互转化的过程是本节重点,可通过图 像理解转化过程中物质及能量的

变化。 3. ATP在能量代谢中的作用,记住即可。

●教学地位 ATP是生命活动的直接能源物质,是细胞内能量转换和 传递的“中转站”,它既区别于被形容为“生命燃料”的糖 类和储能物质脂肪,又为后续的细胞呼吸和光合作用中具体 能量的转化过程作了铺垫。在近三年高考中, ATP的结构、 合成和利用以选择题形式考查,结合细胞呼吸的题目,多以 非选择题的形式出现。

●教法指导 1.利用多媒体播放幻灯片,展示“萤火虫发光器实 验”过程。问题:为萤火虫发光直接提供能量的物质是什 么?是葡萄糖还是 ATP?PPT展示:实验过程,进行讲解。 强调实验设计的三个原则:对照、等量、单因子原则。 2.教学中恰当运用比喻:在细胞中糖类、脂肪等有机 物储存有大量的能量,但不能被直接利用,可以比喻为存 折,生活中存折不能直接流通, ATP分子能被直接利用可以 比喻为货币,生活中货币可以直接流通,这样使学生更容易 理解标题,并能激发学习兴趣。

3. ATP、 ADP相互转化是本课时的重点。利用多媒体 创设问题情境: 一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP 为 48 kg,在紧张活动的情况下, ATP的消耗可达 0.5

kg/min。而细胞内ATP、ADP的总量仅有 2~10 mg。人体细 胞每天的能量需要水解 200~ 300摩尔的 ATP,这意味着每个 ATP分子每天要被重复利用 2 000~3 000次。分析资料可知 ATP在生物体内存在特点是:转化快,含量低,且含量相对 稳定。由转化反应式的条件可知物质可逆,能量不可逆。

●新课导入建议 1.百度搜索《秋夕》,欣赏设计图,播放唐诗《秋 夕》的 Flash动画:“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。 天街夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”引出问题:萤火虫发 光除了需要荧光素外还需要的能量直接来自葡萄糖还是其他 物质呢?

2.以一则小故事“相传我国晋朝时有个青年叫车胤, 他酷爱学习,但由于家贫买不起蜡烛,不能读书。于是就捉 了很多萤火虫,装在薄薄的布袋子里。四五十只萤火虫发出 的光真能抵得上一支点燃的蜡烛呢!他就借着萤火虫的光刻 苦学习,后来成为一位有大学问的人。” 为切入点。 3.设置问题情境导入课题(1)萤火虫发光的生物学意义 是什么?(2)萤火虫体内有特殊的发光物质吗? (3)萤火虫发 光的过程有能量的转换吗?再总结与能量相关的知识。细胞 的主要能源物质、生物体内储存能量的物质、生物能量的最 终来源分别是什么?这些能为生命活动直接供能吗?

新课标 ·生物 必修1
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当 堂 双 基 达 标

课 前 自 主 导 学 菜 单

课 时 作 业

●教学流程设计

演示结束

课 程 标 准 重 点 难 点 1.简述ATP的化学组成和特点。 2.写出ATP的分子简式。 ATP结构与功能。 3.解释ATP在能量代谢中的作 (重点) 用。

ATP的结构与特点

1.ATP的结构(如图)

(1)图中的①② 高能磷酸键 ;③ 磷酸基团 ;④ 腺苷。 (2)ATP的中文名称:三磷酸腺苷。 (3)结构简式: A—P~P~P。 2.结构特点 (1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,含有 两 个高 能磷酸键,高能磷酸键储存大量能量。 (2)ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下,
远离A 的高能磷酸键易水解,释放出大量能量。

1.ATP结构中,去除两个远离A端的磷酸基团后,剩 余部分是哪种物质的单体?
【提示】 RNA的单体。

ATP与ADP可以相互转化(如图)

1.图中②为 ATP的水解
活动提供能量

,其作用是为各项生命



酶Ⅰ ATP? ? ? ? ADP+Pi+能量 酶Ⅱ 2.相互转化反应式: 。

3. ATP合成的能量来源 (1)动物、人、真菌及大多数细菌: 呼吸作用 。 (2)绿色植物: 呼吸作用 、 光合作用 4. ATP释放的能量来源 ATP中远离 A的 。

高能磷酸键



5.相互转化特点 (1)ATP与 ADP的相互转化是时刻不停地发生且处于

动态平衡 之中。
(2)ATP与 ADP相互转化的能量供应机制,是生物界 的

共性 。

2.ATP与ADP的相互转化反应式是可逆反应吗?
【提示】 不属于可逆反应,所需酶及场所均不同。

ATP的利用

1.ATP是生命活动的直接供能物质 (1)原因:细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由
ATP 直接供应能量。

(2)实例:

主动运输

吸能

2.ATP是细胞内流通的能量“通货” (1)吸能反应一般与 ATP水解 的反应相联系,由ATP水 解提供能量。 (2)放能反应一般与 ATP的合成相联系,释放的能量储存 在ATP中。 (3)能量通过 ATP分子 环流通。 在吸能反应和放能反应之间循

1.ATP的结构式可以简写成A—P—P~P。(×)
【提示】 应为A—P~P~P。

2.ATP分子中含有两个高能磷酸键,且都很容易断裂 和重建。(×)
【提示】 远离A的高能磷酸键易断裂和重建。 3.细胞的主动运输与ATP水解的反应相联系。(√)

4.ATP与ADP之间的相互转化只需要一种酶,且不是 一个可逆反应。(×)
【提示】 需要两种酶。

①葡萄糖 ②脂肪 ③ATP ④太阳能

a.细胞生命活动的最终能源 b.细胞中的直接供能物质 c.细胞中良好的储能物质 d.细胞中的主要能源物质
④—a

【提示】 ①—d ②—c ③—b

ATP的结构及其功能

【问题导思】 ①ATP的组成元素有哪些?单位组成如何? ②ATP成为细胞生命活动的直接供能物质的原因是什 么?

1.ATP的元素组成与结构

2.ATP与核苷酸的关系

3.ATP的结构与功能的相互关系 (1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量 供应库。ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成,可 保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。 (2)ATP在供能中处于核心地位,许多能源物质中的能量 需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中, ATP 中的能量可转化为不同形式的能量。

(2013· 旅顺高一检测)如图为三磷酸腺苷的一种 表示方法,请据图回答下列问题。

(1)三磷酸腺苷又叫________,图中的“~”表示的是 ____________。

(2)三个ATP含有________个高能磷酸键;如果一个ATP 脱去两个磷酸基,形成AMP,AMP是________的基本化学 组成单位之一。 (3)用 ? □三种符号分别表示磷酸、核糖与腺嘌呤,试

写出这三种分子在ATP中的连接方式:_________________ ________________________________________________。
【审题导析】 考查对ATP的结构简式中各组成成分的 识记情况。 (1)ATP的中文名称。 (2)ATP的化学组成。 (3)ATP的结构特点。

【精讲精析】 三磷酸腺苷简称ATP,一分子ATP中含 有一个腺苷和3个磷酸基团。一分子ATP含有两个高能磷酸 键,用“~”表示。两个高能磷酸键都水解形成的AMP是 组成RNA的成分之一。

【答案】 (1)ATP 高能磷酸键 (2)6 RNA (3)

ATP与ADP的相互转化

【问题导思】 ①ATP水解释放的能量的应用实例有哪些? ②ATP与ADP的相互转化不是可逆反应,尝试说出理 由。

1.ATP的转化及利用

2.转化过程比较

反应式 类型 条件 场所

ATP→ADP+Pi+能量 水解反应 水解酶 活细胞内多种场所 放能——与吸能反应相 联系 高能磷酸键 用于各项生命活动

能量+Pi+ADP→ATP 合成反应 合成酶 细胞质基质、线粒体、 叶绿体 储能——与放能反应相联 系 有机物和光能 储存于ATP中

能量转化
能量来源 能量去向

3.相互转化的意义 由于ATP和ADP之间在细胞内的相互转化十分迅速,从 而使细胞内ATP和ADP含量总是处于动态平衡之中。

ATP是细胞内的直接供能物质,但并非所有的生命活动 所需的能量都是由ATP提供的,如植物对水分的吸收和运 输,其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。

① (2012· 青岛高一检测)有关反应式“ ATP ? ? ? ? ② ADP+Pi+能量”的叙述中,错误的是 ( )

A.肺泡内的气体交换时,不伴随①过程的进行 B.该反应中物质是可逆的,能量是不可逆的 C.①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺 利进行 D.细胞中所有 ATP均来自于呼吸作用

【审题导析】 解答本题应从以下三个关键点入手考 虑: (1)O2和 CO2的跨膜运输不需要 ATP。 (2)ATP与 ADP的相互转化条件不同,为不可逆反应。 (3)不同的生物, ATP的形成来源不同。

【精讲精析】 现将上述四个选项分析如下:

选项

逐项分析 肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞,是通过 自由扩散实现的,而自由扩散不消耗能量 在ATP和ADP的相互转化过程中,物质是可逆的, 但能量来源不同,是不可逆的 生命活动需要能量,能量通过ATP分子在放能反应 ①和吸能反应②之间流通,保证了生命活动的顺利 进行 对于动物细胞,细胞中的ATP均来自于呼吸作用。 但对于绿色植物细胞,ATP的形成除来自呼吸作用 外,还来自光合作用
D

A
B C

D

【答案】

本课知识小结 网络构建

结论语句 1. ATP的结构简式是 A—P~ P~P,其中 “A”表示腺 苷, “P”代表磷酸基团,“~”代表高能磷酸键。 酶Ⅰ 2. ATP与 ADP相互转化的反应式是 ATP ? ? ? ?ADP+ 酶Ⅱ Pi+能量。 3.合成 ATP所需的能量可来源于光合作用和呼吸作 用。 4. ATP是生命活动的直接能源物质。

1.(2012· 济南高一检测)ATP结构中的两个高能磷酸键 断开后,剩余部分的结构可称为( A.腺嘌呤 C.腺嘌呤核糖核苷酸 )

B.腺苷 D.腺嘌呤脱氧核苷酸

【解析】 ATP中的A称为腺苷,由腺嘌呤和核糖构 成,则两个高能磷酸键断裂后,剩余部分结构恰好构成 RNA的基本组成单位——腺嘌呤核糖核苷酸。
【答案】 C

2. (2012· 广州检测 )当其他条件均可满足时, 20个腺苷 和 60个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的高 能磷酸键个数是 ( A. 20个和 30个 C. 40个和 40个 ) B. 20个和 40个 D. 40个和 60个

【解析】 一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸、2 个高能磷酸键。20个腺苷,对应60个磷酸,即只能形成20个 ATP分子,共含有40个高能磷酸键。
【答案】 B

3.下列生理过程中不能使 ADP增加的是( A.核糖体上合成血红蛋白 B.肺泡表面进行气体交换 C.小肠吸收氨基酸

)

D.神经冲动的传导 【解析】 ADP不增加也就是ATP不水解,即不用提供能
量,则本题就转换为“下列生理过程中,不消耗能量的是” 这样的问题。B选项是自由扩散的过程,不消耗能量;而A选 项是合成蛋白质的过程,需能量供给;C选项是主动运输的过 程,需能量;D选项神经冲动的传导也需要ATP供能。 【答案】 B

4. (2012· 福州高一质检)以下是有关生物体内ATP的叙 述,其中正确的一项是 ( )

A. ATP与 ADP相互转化,在活细胞中其循环是永无休 止的 B. ATP与 ADP是同一种物质的两种形态 C.生物体内的 ATP含量很多,从而保证了生命活动所 需能量的持续供应 D. ATP与 ADP的相互转化,使生物体内各项化学反应 能在常温常压下迅速顺利地进行

【解析】

活细胞中不停地进行代谢,所以ATP和 ADP

的相互转化就会不断地进行。 ATP与 ADP是两种不同的物 质,并且ATP在生物体内含量较低,之所以能满足生命活动 的需要就是因为 ATP和 ADP不断的相互转化。酶是能够保障 生物体各项生命活动在常温常压下迅速顺利地进行的必要条 件。
【答案】 A

5.在活细胞中,如下图所示的循环过程不停地进行 着,请运用所学的知识分析完成 ATP和 ADP循环中的有关问 题:

(1)ATP作为生物体生命活动的 ________物质,其分子结 构简式为 ____________,在②过程中,是由于 ___________ 键断裂而释放出能量。 (2)在绿色植物体内与①相应的生理活动是主要在细胞 内的 ________、 ________和 ________中进行的。

(3)A1和 A2具有 ________作用,在图中它们的作用分别 是促进 ________________。 (4)在呼吸作用中,应该进行 ____________过程,能量 来自 ________________。 (5)根吸收矿质元素离子的过程中,应该进行 ________ 过程,能量用于 ________。 【答案】 (1)直接能源

A—P~P~P 远离A的高能 ATP的

磷酸

(2)细胞质基质 (4)①

线粒体 叶绿体 (3)催化 糖类等有机物的分解

合成和水解 输

(5)② 主动运


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