高中生物第5章细胞的能量供应和利用第节细胞的能量“货币”ATP学案1 (1)

52修1 (1)

- 1 - 第2节 细胞的能量“货币”ATP

课标要求 核心素养

1。简述ATP的化学组成和特点.

2.简述ATP和ADP的相互转化。

3.解释ATP在能量代谢中的作用。 1.生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应.

2。科学思维-—分析与综合:ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质.

知识导图

新知预习·双基夯实

一、ATP是一种高能磷酸化合物

1．ATP的名称与简式:

(1）中文名称：__腺苷三磷酸__。

（2)结构简式：__A—P～P～P__。 52修1 (1)

- 2 - (3）符号含义错误!

2．功能:

ATP是细胞内的一种__高能磷酸__化合物，是驱动细胞生命活动的__直接能源物质__。

二、ATP和ADP可以相互转化

1．过程：

（1）释放能量：ATP错误!__ADP__＋Pi＋能量.

(2)储存能量：ADP＋Pi＋能量错误!__ATP__。

2．能量的来源及去路：

3．原因及特点：

（1）原因:ATP分子中__远离A的磷酸基团具有较高的转移势能__很容易水解。

(2)特点:时刻不停地发生并且处于__动态平衡__之中。

三、ATP的利用

1．细胞内吸能反应一般与__ATP水解__的反应相联系,由__ATP水解__提供能量；放能反应一般与__ATP合成__的反应相联系，释放的能量储存在__ATP__中。 52修1 (1)

- 3 - 2．举例说明有哪些生命活动需要利用ATP：__细胞的主动运输、胞吞胞吐、各种吸能反应，还可用于生物发光发电、肌肉收缩、大脑思考等生命活动__。

3．ATP水解释放的__磷酸基团__使__蛋白质__等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后,__空间结构发生__变化，__活性__也被改变,因而可以参与__各种化学反应__。

┃┃活学巧练__■

1．ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸.(√）

2．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。（×)

3．ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。(√）

4．ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。(√)

5．ATP含有3个特殊化学键,但是只有一个特殊化学键会发生断裂。（×）

6．ATP中的A不代表腺嘌呤，当脱去两个磷酸后，形成的物质为RNA的基本单位之一.（√）

7．酶的催化反应都需要消耗ATP。(×) 52修1 (1)

- 4 - 8．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。（√)

9．活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。(×）

思考：

1．ATP中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位?

提示：RNA.

2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗?

提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷（腺嘌呤＋核糖）；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。

3．人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着ATP与ADP的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？

提示：不属于，所需酶及场所等不同。

4．ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2~10 mg,而一个正常成年人在静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？

提示:ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。

学霸记忆·素养积累 52修1 (1)

- 5 - 重点呈现

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，“～”代表特殊化学键。

2．一个ATP分子中有1个腺苷,3个磷酸基团，其中含有2个特殊化学键。

3．ATP与ADP相互转化的反应式：ATP错误!ADP＋Pi＋能量.

4．细胞内ATP与ADP的相互转化的能量供应机制是生物界的共性。

5．动物、人、真菌等合成ATP的途径是呼吸作用.

6．绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。

7．ATP是生命活动的直接能源物质.

课内探究·名师点睛 知识点

ATP的结构和生理功能

1．ATP的组成 52修1 (1)

- 6 -

2．ATP与核苷酸的关系

组成ATP和核苷酸的元素是相同的，都是C、H、O、N、P。ATP中存在一个普通磷酸键和两个特殊化学键。破坏了两个特殊化学键，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。

3．ATP的生理功能

细胞代谢所需的能量绝大多数是由细胞内的ATP直接提供的.ATP是细胞代谢所需能量的直接来源.

4．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中远离腺苷的磷酸基团很容易脱离与形成，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,许多能源物质需转化为ATP52修1 (1)

- 7 - 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。

知识贴士

（1)DNA和RNA的组成中的A表示腺嘌呤这种碱基,而在ATP中A代表的是腺苷,即核糖与腺嘌呤的组合体。

(2)每个ATP分子中只含有2个特殊化学键(～）,其中只有远离腺苷的特殊化学键易断裂或合成.

┃┃典例剖析__■

典例1 (2020·山东省潍坊市高一）如图为ATP分子结构式。下列相关叙述错误的是( B ）

A．图中五碳糖为核糖

B．图中虚线框中的基团是腺苷

C．该分子中有2个特殊化学键

D．该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸

解析：ATP中的“A”代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，因此图中五碳糖为核糖，A正确；图中虚线框中的基团是腺嘌呤，B错52修1 (1)

- 8 - 误；ATP分子中有2个特殊化学键,C正确；ATP分子水解掉两个磷酸基团后，剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。

┃┃变式训练__■

1．有人把ATP比作细胞的能量“货币"，说明ATP是细胞生命活动的( A )

A．直接能源 B．储备能源 C．间接能源 D．主要能源

知识点

ATP与ADP可以相互转化

1．ATP转化及利用图示

图示1:

图示2：

例：ATP如何为主动运输供能

ATP错误!ATP水解错误!Ca2＋释放到膜外

2．解读

(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系。

（2）主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是52修1 (1)

- 9 - 直接供能物质。

（3)ATP在生物体内含量很少,又不断通过各种生命活动大量消耗,但ATP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡之中。

知识贴士

ATP为生命活动提供的是化学能

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。

┃┃典例剖析__■

典例2 以下对生物体ATP的叙述中，正确的是( B )

A．ATP与ADP是同一种物质的两种形态

B．动物细胞中，产生ATP的过程为呼吸作用

C．ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核苷酸

D．ATP和ADP的相互转化是两个完全可逆的过程

解析：ATP(腺苷三磷酸)和ADP(腺苷二磷酸)是两种不同的物质,A错误；细胞呼吸可以产生能量，用于合成ATP，B正确.ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，C错误。ATP和ADP的相互转化,从物质来讲是可逆的，但从能量、场所、酶来讲是52修1 (1)

- 10 - 不可逆的，D错误。

┃┃变式训练__■

2．（2019·山东省德州市高一） 有关ATP的叙述错误的是( B ）

A．ATP中的能量可来源于光能、化学能

B．ATP是由三个磷酸基团和一个腺嘌呤构成

C．有机物的氧化分解一般与ATP的合成相联系

D．ATP和ADP相互转化的能量供应机制是生物界共性

解析：形成ATP可通过呼吸作用和光合作用，通过呼吸作用合成ATP，其能量来源于化学能;通过光合作用合成ATP，其能量来源于光能。故ATP中的能量可以来源于光能、化学能，A正确;ATP是由三个磷酸基团和一个腺苷构成,B错误;有机物氧化分解产生的能量一部分用于ATP的合成,因此有机物的氧化分解一般与ATP的合成相联系,C正确；细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性，从一个侧面说明了生物界具有统一性，D正确。

指点迷津·拨云见日

一、ATP和ADP的相互转化是不可逆的 52修1 (1)

- 11 - 1．ATP与ADP的相互转化

反应式 ATP→ADP＋Pi＋能量 能量＋Pi＋ADP→ATP

类型 水解反应 合成反应

条件 水解酶 合成酶

场所 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体

能量转化 放能 储能

能量来源 磷酸基团的脱离 呼吸作用、光合作用

能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP中的特殊化学键中

2。ATP与ADP的转化式的含义

细胞内ATP与ADP的循环过程,并不表示化学上的可逆反应.

(1)从反应条件上看:由于酶具有专一性,因此，二者反应条件不同。

(2）从反应场所上看：ATP的合成场所与分解场所不完全相同。

(3）从能量来源上看：二者的能量来源不同。 52修1 (1)

- 12 - 综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的"或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。

提示:判断一个化学反应是不是可逆反应,不仅要看反应物和生成物是否相同,还要看反应的条件、场所是否相同.

典例3 以下为ATP和ADP相互转化的示意图，对这一过程的叙述不正确的是( D )

ATP错误!ADP＋Pi＋能量

A．存在着能量的释放和储存

B．保证了生命活动的顺利进行

C．持续不断地在生物活细胞中进行

D．此过程物质与能量变化都是可逆的

解析：该反应为ATP与ADP的相互转化，存在着能量的释放和储存，A正确；ATP释放的能量用于各项生命活动，保证了生命活动顺利进行，B正确；体内ATP的含量较少,可与ADP迅速转化，持续不断地在生物活细胞中进行,C正确；此过程物质变化是可逆的，而能量变化是不可逆的，D错误。

二、ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系

ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物