資源簡介

5.2細胞的能量“貨幣”ATP學案
【學習目標】
1. 通過ATP結構與功能相適應特點的學習，認同物質的結構與功能觀; 通過學習ATP和ADP的迅速轉化，形成穩態與平衡觀；嘗試用物質和能量觀解釋ATP的合成與分解總是伴隨著能量的吸收或釋放而進行。
2. 基于ATP分子的化學組成及結構特點分析ATP與ADP相互轉化的機制，歸納ATP與ADP相互轉化過程中能量的來源和去向。
3. 通過實驗設計與交流討論，發展科學探究能力，并養成求真務實的科學態度。
4. 關注ATP在醫學、環境科學方面應用，并能主動向他人宣傳有關 ATP 的科學知識。
【學習重難點】
1、教學重點 ATP化學組成的特點及其在能量代謝中的作用
2、教學難點 通過ATP與ADP相互轉化的特點，解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質
【預習新知】
ATP是一種高能磷酸化合物
1．中文名稱：腺苷三磷酸。
2．結構簡式：A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團，～代表特殊的化學鍵。
3．特點
(1)ATP不穩定的原因是ATP中兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥等原因，使得特殊的化學鍵不穩定，末端磷酸基團有較高的轉移勢能。
(2)ATP的水解過程就是釋放能量的過程，1 mol ATP水解釋放的能量高達30.54 kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。
4．功能：ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。
5．ATP的供能機理：ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結合，從而使后者發生變化。
ATP與ADP可以相互轉化
1．轉化過程
(1)ATP轉化為ADP
①ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結合，從而使后者發生變化，ATP水解后轉化為比ATP穩定的化合物ADP(腺苷二磷酸)，脫離下來的磷酸基團如果未移給其他分子，就可以成為游離的磷酸(以Pi表示)。
②反應式：ATPADP＋Pi＋能量。
(2)ADP轉化為ATP過程
①在有關酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同時與Pi結合，重新形成ATP。
②反應式：ADP＋Pi＋能量ATP。
2．轉化過程中能量來源和去向
(1)ADP合成ATP的能量來源
①綠色植物，既可來自光能，也可以來自呼吸作用所釋放的能量。
②動物、人、真菌和大多數細菌，均來自細胞進行呼吸作用時有機物分解所釋放的能量。
(2)ATP水解成ADP釋放的能量去向：各項生命活動。
3．相互轉化特點
(1)ATP和ADP相互轉化是時刻不停地發生且處于動態平衡之中的。
(2)ATP和ADP相互轉化的能量供應機制體現了生物界的共性。
ATP的利用
1．ATP水解釋放的能量用于各項生命活動
(1)實例
(2)ATP為主動運輸供能的過程分析
①Ca2＋主動運輸的載體蛋白也是催化ATP水解的，膜內側的Ca2＋與其載體結合時激活該酶，將ATP水解。
②ATP水解時，脫離下來的磷酸基團與載體蛋白結合即載體蛋白的磷酸化。
③載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化。
2．ATP是細胞內流通的能量“貨幣”
(1)吸能反應一般與ATP水解相聯系；放能反應一般與ATP合成相聯系，示意圖如下
(2)能量通過ATP在吸能反應和放能反應之間流通。
【易錯提示】
（1）ATP能夠及時轉化成ADP，這有效地保證了細胞內能量的供應（ ）
（2）ATP在細胞內含量并不高，活細胞都能產生ATP，也都會消耗ATP（ ）
（3）人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的相互轉化難以達到動態平衡（ ）
答案：（1）√（2）√（3）×
【鞏固訓練】
1.ATP是細胞的能量“貨幣”，關于ATP的敘述錯誤的是( )
A.含有C、H、O、N、P B.必須在有氧條件下合成
C.胞內合成需要酶的催化 D.可直接為細胞提供能量
2.衣原體缺乏細胞呼吸所需的酶，則其需要從宿主細胞體內攝取的物質是( )
A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
3.腺苷三磷酸是一種高能磷酸化合物，下列有關該化合物的敘述，錯誤的是( )
A.一個ATP分子中含有兩個特殊的化學鍵
B.ATP水解釋放磷酸基團可以與其他分子結合
C.細胞中的吸能反應一般與ATP的合成反應相聯系
D.ATP與ADP的轉化時刻不停，并且處于動態平衡之中
4.ATP是細胞常用的直接能源物質，如圖為ATP的結構簡式。下列敘述正確的是( )
A.腺苷三磷酸英文縮寫中的字母“A”指的是圖中的“A”
B.①②③均為特殊的化學鍵，其中都儲存著大量的能量，其中③更容易斷裂
C.光合作用和呼吸作用都可以為生成③對應的化學鍵供能
D.ATP參與主動運輸時會將全部磷酸基團轉移到載體蛋白上
5.ATP是細胞內流通的能量“通貨”、可由ADP轉化而來，以下說法錯誤的是( )
A.無氧呼吸的第二階段有少量ADP的轉化
B.葉綠體類囊體膜和葉綠體基質之間能發生ATP和ADP的轉移
C.線粒體內膜屬于細胞的生物膜系統，存在ATP合成酶的位點
D.突觸前膜釋放一氧化氮需消耗ATP
6.科學家已弄清螢火蟲發光的原理(如下圖所示)。根據該原理設計的ATP快速熒光檢測儀(其中含有熒光素、熒光素酶等物質)，可用來快速檢測食品表面的微生物，下列相關說法正確的是( )
A.ATP是細胞中的能量貨幣，細胞中儲存大量ATP為生命活動提供能量
B.螢火蟲發光需要熒光素酶的催化，它可以催化熒光素轉化為熒光素酰腺苷酸
C.熒光素酶的合成和催化底物的過程都需要消耗ATP
D.無論是需氧型生物還是厭氧型生物均可用ATP快速熒光檢測儀檢測
7.ATP在細胞生命活動的能量供應中具有重要作用。下列生命活動消耗ATP的有( )
A.Na+通過Na+通道蛋白進入細胞 B.螢火蟲發光
C.核糖體上發生氨基酸的脫水縮合 D.打球時投球進籃
8.能準確表示ATP中三個磷酸基團之間,以及磷酸基團和腺苷之間關系的結構簡式是( )
A.A-P-P~ P B.A-P~P~P C.A~P~P-P D.A~P~P~P
9.ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如圖是ATP的分子結構圖，下列有關敘述錯誤的是( )
A.ATP分子的結構式可簡寫為A-P～P～P
B.圖中虛線部分的名稱是腺苷
C.圖中①處的化學鍵易斷裂，斷裂后ATP轉化為ADP
D.組成ATP的化學元素是C、H、O、N、P
10.ATP在人體生命活動中有重要作用，且消耗量巨大，一個成年人靜臥24h消耗約40kgATP，在劇烈運動時每分鐘可消耗0.5kgATP。下列敘述錯誤的是( )
A.ATP是細胞生命活動的直接能源物質
B.ATP中的高能磷酸鍵穩定性較差
C.運動時ATP合成速率大于靜臥時
D.ATP合成和水解過程都能為生命活動供能
參考答案
1.答案：B
解析：A、ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團,故元素組成為CH、O、N、P,A正確;B、在無氧條件下,無氧呼吸過程中也能合成ATP,B錯誤;C、ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化,C正確;D、ATP是生物體的直接能源物質,可直接為細胞提供能量,D正確。
故選B。
2.答案：D
解析：細胞生命活動所需的能量主要是由細胞呼吸提供的，衣原體缺乏細胞呼吸所需的酶，不能進行細胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物質，因此衣原體需要從宿主細胞體內攝取的物質是ATP，D正確，ABC錯誤。故選：D。
3.答案：C
解析：A、ATP的結構簡式是A-P～P～P，一個ATP分子中含有兩個特殊的化學鍵，A正確；
B、當ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結合，使其他分子磷酸化，從而使后者發生變化，B正確；
C、細胞中的放能反應一般與ATP的合成反應相聯系，吸能反應與ATP的水解相聯系，C錯誤；
D、對細胞的正常生活來說，ATP與ADP的相互轉化，是時刻不停地發生并且處于動態平衡之中的，細胞內ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，是生物界的共性，D正確。
故選C。
4.答案：C
5.答案：A
解析：A、在代謝旺盛的細胞中消耗的能量多，ATP與ADP相互轉化的速度快，A正確;B、在葉綠體中，光反應合成ATP，暗反應合成ATP的運動方向由葉綠體的類囊體薄膜到葉綠體的基質，B錯誤;C、ATP合成酶存在于細胞質基質、線粒體基質、線粒體內膜和葉綠體中，C錯誤;D、ATP的A代表腺苷，T代表三個，P代表磷酸基團，D錯誤。
6.答案：D
解析：A、ATP 在細胞內的含量很少，但ATP與ADP在細胞內的相互轉化十分迅速，既可以為生命活動提供能量，A錯誤；
B、由圖可知，螢火蟲發光需要熒光素酶的催化，熒光素酶可以催化熒光素酰腺苷酸轉化為氧合熒光素，B錯誤；
C、由圖可知，熒光素酰腺苷酸在熒光素酶的作用下被氧氣氧化發光，不需要消耗ATP，且酶催化化學反應的實質為降低化學反應所需的活化能。C錯誤；
D、ATP 快速熒光檢測儀中含有熒光素、熒光素酶等物質，用來快速檢測食品表面的微生物，無論是需氧型生物還是厭氧型生物均可用ATP快速熒光檢測儀檢測，D正確。
故選D。
7.答案：BCD
解析：A、Na+通過Na+通道蛋白進入細胞，屬于協助擴散，不消耗ATP,A不符合題意;B、螢火蟲發光需要消耗ATP，B符合題意;C、大分子物質的合成需要消耗ATP，C符合題意;D、打球時投球進籃需要消耗ATP，D符合題意。故選:BCD。
8.答案：B
解析：ATP的中文名稱叫三磷酸腺苷，其結構簡式為A-P~P~P。
9.答案：C
解析：ATP的結構式可簡寫為A—P~P~P，A正確；圖中虛線部分是腺嘌呤和核糖組成的腺苷，B正確；ATP中遠離腺苷的磷酸鍵②易斷裂，斷裂后ATP可轉化為ADP，C錯誤；組成ATP的化學元素是C、H、O、N、P，D正確。
10.答案：D
解析：ABC、ATP是細胞生命活動的直接能源物質，ATP中的高能磷酸鍵穩定性較差，特別是遠離腺苷的高能磷酸鍵易形成也易斷裂，運動時 ATP合成速率大于靜臥時，ATP的消耗也大于靜臥時，ABC正確;
D、ATP水解過程能為生命活動供能，但ATP合成過程需要消耗能量，D錯誤。

展開更多......

收起↑