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第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
情境激疑
萤火虫是如何发光的呢？
银烛秋光冷画屏，
轻罗小扇扑流萤.
天阶夜色凉如水，
卧看牵牛织女星。
《秋夕》
杜牧（唐）
素养目标
1.通过对ATP的化学组成和结构特点的学习,认同ATP的结构与其功能相适应。(生命观念)
2.通过对ATP和ADP的相互转化进行模型构建,归纳形成ATP所需要能量的主要来源及意义。(科学思维)
3.通过对生活实例的讨论分析,解释“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的原因。(生命观念)
学习任务一　ATP是一种高能磷酸化合物
自主学习
阅读教材P86, 自主完成以下问题。
活动：阐述ATP的分子结构与特点
新知学习过程
1.中文名称:____________。
2.结构简式:A—P~P~P,写出下列符号代表的含义:
A: _____;P:_________;~:_________________。
腺苷三磷酸
腺苷
磷酸基团
一种特殊的化学键
3.组成元素: ________________。
4.ATP结构不稳定的原因:
ATP中两个相邻的磷酸基团都 ___________________等原因,使得特殊的化
学键不稳定,末端磷酸基团有较高的 _________。
5.ATP的供能机理:ATP水解时,脱离下来的 _____________挟能量与其他分
子结合,从而使后者发生变化。
6.ATP的水解过程就是_________的过程,
1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ,
所以说ATP是一种 _______________ 。
C、H、O、N、P
带负电荷而相互排斥
转移势能
末端磷酸基团
释放能量
高能磷酸化合物
萤火虫腹部的发光器由部分组织细胞构成,离体的发光器会逐渐失去发光能力。将发光器研磨液分为两组,分别滴加等体积的ATP溶液和葡萄糖溶液后,ATP组重新出现荧光,葡萄糖组没有出现荧光。说明什么问题
合作探究
ATP是直接能源物质
上述结果说明？
2mL荧光素溶液
暗处
荧
光
消
失
B
A
暗处
15 min
２mLATP制剂
２mL葡萄糖溶液
有荧光出现
无荧光出现
如图所示ATP的结构简式,对其分析不正确的是 (　　)
A.A表示腺嘌呤
B.P表示磷酸基团
C.①表示普通化学键
D.②③表示特殊的化学键
【解析】ATP的结构式可简写成A-P~P~P,式中A代表腺苷,是由腺嘌呤和核糖组成的,A错误;P代表磷酸基团;一个ATP分子中含有一个腺苷、三个磷酸基团、两个特殊的化学键。①为“-”,可表示普通的化学键,C正确;②③为“~”,表示特殊的化学键,D正确。
小题快练
A
ADP+Pi+能量 ATP
学习任务二　ATP与ADP可以相互转化
自主学习
阅读教材P86~P87,观察图5-4,完成以下问题:
1.ATP水解:
(1)产生_____:转化为比ATP稳定的化合物。
(2)产生游离的磷酸(Pi)。
2.ATP合成:ADP接受_____,同时与__结合,重新形成ATP。
3.写出ATP与ADP相互转化的反应式:
_________________________。
ADP
能量
Pi
1.在ADP转化成ATP的过程中,所需要的能量从哪里来呢
提示:对于绿色植物来说,既可以来自光能(光合作用),也可以来自呼吸作用所释放的能量;对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。
合作探究
2.怎样理解ATP是细胞内“取之不尽”的直接能源物质
提示:①ATP和ADP在细胞内能迅速发生相互转化;②无论在安静状态还是在剧烈运动状态,ATP和ADP的相互转化都在时刻不停地发生且处于动态平衡之中。
3. ATP与ADP相互转化这一过程在生物界普遍存在,这体现了什么问题
提示:生物界的统一性。
(2022·宿州高一期末)ATP是细胞中的能量“货币”。下列叙述正确的是(　　)
A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
C.ATP分子中的3个特殊化学键易断裂水解
D.ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
【解析】ATP是细胞中的能量“货币”。ATP是由一个核糖、一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成的。ATP形成的能量来自细胞呼吸或光合作用,A错误;ATP在ATP水解酶的催化作用下,断裂特殊的化学键键释放出能量,并生成ADP和磷酸基团,B正确;ATP只含有两个特殊的化学键,且远离腺苷的磷酸基团容易脱离,C错误;ATP—ADP循环迅速,细胞不能储存大量ATP,D错误。
小题快练
B
学习任务三　 ATP的利用
自主学习
观察教材P88图5-6, 完成以下问题:
活动1：分析ATP利用的实例
ATP中能量的应用实例:
(1)化学能——_________,如蛋白质和DNA的合成;
(2)机械能——_________、染色体运动;
(3)_____——神经传导、生物电;
(4)_____——萤火虫发光等;
(5)渗透势能——主动运输。
物质合成
肌肉收缩
电能
光能
合作探究
结合教材P88图5-7, 完成以下问题:
活动2：举例说明ATP为主动运输供能的机理
1.载体蛋白的实质:
是一种能催化_________的酶。
2.磷酸化:
(1)物质变化:ATP分子的末端 _________脱离下来与载体蛋白结合;
(2)能量转移:载体蛋白被_______。
3.物质运输:
(1)载体蛋白空间结构改变;
(2) _______________转向膜外侧,将Ca2+释放到膜外。
ATP水解
磷酸基团
磷酸化
Ca2+的结合位点
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ATP为主动运输供能的机理
__________
自主学习
阅读教材P89前两段,完成以下问题:
活动3：认同ATP是细胞内流通的能量“货币”
1.吸能反应一般与_________的反应相联系,由ATP水解提供能量。
2.放能反应一般与_________的反应相联系,释放的能量储存在ATP中。
3.能量通过 _________在吸能反应和放能反应之间流通。因此可以形象地
把ATP比喻成细胞内流通的能量“_____”。
4.ATP这种能量“货币”,可以持续满足细胞各项生命活动对_____的需求。
ATP水解
ATP合成
ATP分子
货币
能量
1.细胞内的ATP是一种高能磷酸化合物,是细胞生命活动的直接能源物质,以
下有关说法正确的是 (　　)
A.细胞内储存有大量的ATP,为生命活动提供能量
B.吸能反应伴随着ATP的合成,放能反应伴随着ATP的水解
C.ATP与ADP转化过程中,物质与能量变化都是可逆的
D.ATP≠能量,ATP是一种物质,不是能量,能量储存在ATP中
【解析】细胞内的ATP含量很少,A错误;吸能反应消耗的能量由ATP水
解提供,放能反应释放的能量可以用于合成ATP,B错误;ATP与ADP转化过
程中,物质是可逆的,能量是不可逆的,C错误;ATP是一种高能磷酸化合物,其
分子内部含有较多的化学能,但不能说ATP是能量,D正确。
小题快练
D
2.(情境应用)萤火虫尾部的发光细胞含有荧光素和荧光素酶。荧光素酶能
够催化荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光,这一过程
需要__________ 提供能量,属于_________反应。
【解析】ATP是细胞内的直接能源物质,在萤火虫发光过程中,需要消耗能
量,这是一个吸能反应,ATP可以为该过程供能,在荧光素酶的作用下将化学
能转变为光能。
　 ATP 　
　吸能　
1.概念结论速判:
(1)ATP是高能磷酸化合物,含有三个特殊化学键。( )
分析:1分子ATP中含两个特殊的化学键。
(2)为主动运输等生命活动供能时,ATP的两个特殊化学键都水解,生成ADP和Pi。( )
分析:ATP水解时,远离腺苷的特殊化学键水解,生成ADP。
(3)酶催化的反应都需要消耗ATP。( )
分析:酶是细胞内化学反应的催化剂,细胞内的化学反应既有吸能反应也有放能反应,不一
定需要消耗ATP。
(4)“能量”就是ATP,ATP就是“能量”。( )
提示:ATP是一种高能磷酸化合物,能够储存较多的化学能,但不是能量。能量包括光能、
化学能和电能等。
五分钟学情评价
×
×
×
×
2.研究显示,向经过连续收缩发生疲劳的离体肌肉上分别滴加等量的葡萄
糖、甘油、蛋白质溶液,肌肉不收缩;向同一肌肉上滴加等量的ATP溶液,静
置一段时间后,肌肉能发生明显收缩。这表明细胞生命活动的直接能源物
质是 (　　)
A.葡萄糖 B.ATP
C.甘油 D.蛋白质
【解析】根据题意“向经过连续收缩发生疲劳的离体肌肉上分别滴加等量的
葡萄糖、甘油、蛋白质溶液,肌肉不收缩”,说明葡萄糖、甘油、蛋白质不能直
接提供能量;“向同一肌肉上滴加等量的ATP溶液,静置一段时间后,肌肉能发生
明显收缩”,说明ATP是直接能源物质。
B
3.下列有关ATP和ADP的描述,正确的是 (　　)
A.ATP的结构简式为A—P—P~P
B.ATP在酶的作用下,可以再加上一个Pi,储存能量
C.ATP和ADP的相互转化需要酶参加
D.ATP与ADP的相互转化反应中物质和能量都是可逆的
【解析】ATP 的结构简式是 A-P~P~P,A错误;ATP在酶的作用下,可以水解释放一个Pi,但不能再加上一个Pi,B错误;ATP和ADP的相互转化需要酶的催化,一个是ATP合成酶,一个是ATP水解酶,C正确;ATP与ADP的相互转化反应中物质是可逆的,能量是不可逆的,D错误。
C
某活动小组尝试制作ATP分子模型,他们准备了20个腺苷和90个磷酸组件,
在其他条件均满足的情况下,最多可以制作ATP模型的个数以及还需要准备
特殊化学键的个数是 (　　)
A.20个和30个　　 B.20个和40个
C.40个和40个 D.30个和60个
【解析】1个ATP分子中含1个腺苷,3个磷酸基团,2个磷酸基团之间的特殊
化学键,根据题目中给出的信息,最多可以制作20个ATP模型,需要40个特殊
化学键,所以B正确。
B
4.(教材再开发)如图是课本P87ATP与ADP相互转化示意图,①②表示过程,M表示物质。回答下列问题:
(1)ATP的中文名称为_______________,
图中M是_______________。
【解析】ATP的中文名称为腺苷三磷酸,
结构式简写为A-P~P~P,图中M是游离的磷酸。
(2)ATP水解的实质是ATP分子中_____________________的水解。
【解析】ATP水解的实质是ATP分子中远离腺苷的特殊化学键的水解。
　腺苷三磷酸　
　游离的磷酸　
远离腺苷的特殊化学键
(3)在绿色植物体内为图中①提供能量的生理过程是_______________________,图
中②过程释放的能量用于_______________________________________________
_____________。
【解析】①为ATP的合成过程,绿色植物体内能进行光合作用和呼吸作用产生
ATP,故为图中①提供能量的生理过程是光合作用、细胞呼吸;图中②ATP的水解
过程释放的能量用于肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中许多其他消耗能量的
活动。
(4)①②反应不是可逆反应,原因是_________________________________________
_______________________。
【解析】①ATP的合成过程和②ATP的水解过程是两个不同的反应,催化反应的
酶的种类不同,能量来源也不同,故①②反应不是可逆反应。
　光合作用、细胞呼吸　
　肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中许多其他消耗
能量的活动　
　①和②是两个不同的反应,催化反应的酶的种
类不同,能量来源也不同　
课堂小结
ATP的结构
能量用于各项生命活动
光能（光合作用）
化学能（细胞呼吸）
叶绿体
细胞质基质和线粒体
元素组成
结构简式
特点
C、H、O、N、P
不稳定、能量高
ATP-ADP转化
ATP的功能
ATP
ADP
合
成
水
解
合成场所
直接为生命活动提供能量
决定
结构与功能观
A-P～P～P

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