2018年秋高中生物第五章细胞的能量供应和利用第2节细胞的能量“通货”__ATP学案

第2节 细胞的能量“通货”——ATP 学习目标 1．说出ATP的化学组成和特点。(重点) 2．掌握ATP与ADP的相互转化，理解转化过程中物质及能量的变化。(难点) 3．阐明ATP在能量代谢中的作用。 核心概念 ATP 高能磷酸键 吸能反应 放能反应

一、ATP的结构和特点

二、ATP与ADP的相互转化 1．反应式：_______________________ATP酶1酶2ADP＋Pi＋能量。 2．能量来源与去路： 3．特点： (1)ATP与ADP相互转化时刻不停地发生并且处于 动态平衡 中。 (2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的 共性 。 三、ATP的利用 1．实例：

2．ATP是细胞内流通的能量“通货”： ？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．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。 3．细胞内的所有生命活动都需要ATP直接提供能量吗？举例说明。 提示：不是，如自由扩散等。

H活学巧练uo xue qiao lian 判断题

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个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂。( × ) 6．ATP中的A不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸后，形成的物质为RNA的基本单位之一。( √ ) 7．酶的合成需要ATP供能，此ATP来自于光合作用和呼吸作用。 ( × ) 8．酶的催化反应都需要消耗ATP。( × ) 9．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( √ ) 10．活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。( × )

知识点1 ATP的结构和生理功能 Z重难拓展hong nan tuo zhan

1．ATP的组成

2．ATP的结构 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，许多能源物质需转化为ATP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 ①DNA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个高能磷酸键(～)，其中只有远离腺苷的高能磷酸键易断裂或合成。

D典例评析ian li ping xi

典例1 (2018·合肥高一检测)下列关于ATP的叙述，正确的是( D ) A．三磷酸腺苷可简写为A～P～P－P B．ATP被称为高能磷酸化合物的原因是所有化学键都储存大量能量 C．ATP中的大量能量都储存在腺苷和磷酸基团中 D．ATP中的大量能量储存在高能磷酸键中 [解析] 三磷酸腺苷的结构简式为A－P～P～P：ATP分子中的高能磷酸键储存着大量的能量。 〔变式训练1〕 下列关于ATP结构的叙述正确的是( B ) A．ATP中含有三个高能磷酸键 B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 C．ATP、DNA、RNA中的“A”相同 D．ATP彻底水解后会得到两种小分子物质 [解析] ATP含有两个高能磷酸键，A错误；ATP、DNA、RNA中的“A”分别表示腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤，C错误；ATP彻底水解后会得到磷酸、核糖和腺嘌呤三种小分子物质，D错误。 知识点2 ATP与ADP间的相互转化

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1．ATP转化及利用图示

图示1： 图示2：

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，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。 (2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。 (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 不要因为ATP是细胞中的直接能源物质就误认为细胞中的ATP含量很高，细胞内ATP的含量并不高，ATP可以与ADP迅速地相互转化，满足机体的能量需要。

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典例2 (2018·合肥高一检测)

如图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，有关叙述错误的是( D ) A．在一个活细胞中，时刻进行着过程①和② B．过程①和②也可以发生在同一个细胞器内 C．过程①中需要的能量不是过程②释放的 D．维持人体体温的热能主要来自过程②中的能量 [解析] ATP为直接能源物质，在一个活细胞中，时刻进行着ATP与ADP的转化过程；ATP的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内，如叶绿体；过程①为ATP的合成过程，需要的能量来自呼吸作用或光合作用；维持人体体温的热能主要来自呼吸作用释放的能量。 方法点拨：1.ATP与ADP相互转化不是可逆反应，因为能量不同，酶不同。 2．ATP与ADP相互转化是十分迅速的，保证了能量的持续供应。

〔变式训练2〕 下列有关“ATP酶1酶2ADP＋Pi＋能量”的叙述，正确的是( B ) A．反应向左进行和向右进行时所需的酶是一样的 B．反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量 C．整个反应是一个动态平衡的过程 D．植物细胞和动物细胞中发生这种反应的生理过程都一样

[解析] 生物体进行的“ATP――→酶1 ADP＋Pi＋能量”和“ADP＋Pi＋能量――→酶2 ATP”是两个截然不同的生理过程，它们发生的场所、所需的酶是不同的，也正是因为两个过程是在不同的场所、不同酶的作用下完成的，所以就不存在动态平衡问题，故A、C两项错误。植物细胞可以通过光合作用产生ATP和消耗ATP，也可以通过细胞呼吸产生ATP，而动物细胞不能进行光合作用，所以D项错误。

一、ATP和ADP的相互转化是不可逆的 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 高能磷酸键 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

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”。 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：ATP的水解属于水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。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合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。因此，ATP的合成场所与分解场所不完全相同。 (3)从能量来源上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP的能量主要来源于化学能和光能，即二者的能量来源不同。 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 下列有关“a.ATP→ADP＋Pi＋能量”和“b.ADP＋Pi＋能量→ATP”的反应的叙述中，正确的是( C ) ①a、b反应过程分别表示能量的释放和储存 ②生物细胞内的b过程所需要的能量来自细胞呼吸 ③a和b在活细胞中永无休止地循环进行，保证了生命活动的顺利进行 ④a反应中的“能量”一般不能用于推动b反应的进行 ⑤a、b反应过程从物质角度看是可逆的，但从能量角度看是不可逆的 A．①②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②④⑤ [解析] ATP的形成一般与放能反应联系在一起，ATP的分解一般与吸能反应联系在一起；生物细胞中b过程的能量来自细胞呼吸或光合作用；ATP和ADP的相互转化是循环进行的；a反应中的能量和b反应中的能量一般不同，所以a反应中的“能量”一般不能用于推动b反应的进行；a、b反应过程从物质的角度来看是可逆的，ATP和ADP以及Pi是可以反复利用的，但能量是不可以反复利用的，因为两个过程进行的场所、所需的酶等并不相同。 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”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，如图所示。

(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。