1、第3课时ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质新课标核心素养1.说出ATP的结构。2.阐述ATP与ADP之间的相互转化。3.举例说明ATP在细胞代谢中的作用。1.生命观念认知ATP在细胞生命活动中的作用与其结构特点的关系。2.科学思维结合ATP和ADP的相互转化模型，认识ATP在细胞中作为能量“货币”的原因。知识点(一)ATP的结构1结构简式：APPP，其中，A代表腺苷，T代表，P代表磷酸基团，“”代表磷酐键。2结构模式图3组成：ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成。4名称(1)全称：腺嘌呤核苷三磷酸(或腺苷三磷酸或三磷酸腺苷)。(2)简称：ATP。5结构特点(1)ATP有个磷酐键
2、，其中ATP分子末端的磷酐键易断裂也易形成。(2)能量储存在ATP的磷酐键中。(1)ATP是由C、H、O、N、P元素组成的()(2)ATP是高能磷酸化合物，含有三个磷酐键()(3)ATP水解时，两个磷酐键都断裂，生成ADP和Pi()1(生命观念)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。2(科学思维)在日常生活中，常用ATP针剂改善机体代谢，有助于体内吸收、分泌、肌肉收缩和生化合成反应等生命活动，从ATP作用角度分析，该药物的机理是什么？提示：人体内吸收、分泌、肌肉收缩和生化合成反应等生命活动都需要能量，A
3、TP可为生命活动提供能量。1如图是ATP的结构示意图，图中标号与名称对应正确的是()解析：选B应为核糖，A错误；代表腺嘌呤，C错误；代表腺嘌呤核糖核苷酸，D错误。2下列关于ATP的叙述，正确的是()AATP与DNA、RNA中的五碳糖相同BATP分子中，相邻的两个磷酸基团之间的化学键为磷酐键CATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤脱氧核苷酸DATP分子由1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团组成解析：选BATP与RNA中的五碳糖是核糖，而DNA中五碳糖是脱氧核糖；ATP中共含有两个磷酐键，位于磷酸基团之间；ATP分子水解除去两个磷酸分子之后的结构称为腺嘌呤核糖核苷酸；ATP分子是由1分子腺苷和3分子磷
4、酸基团组成的。归纳提升1ATP的名称与结构简式(1)名称：腺嘌呤核苷三磷酸，简称ATP。A代表腺嘌呤核苷，T代表三，P代表磷酸基团。(2)组成：ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖、3分子磷酸基团组成。(3)分子结构简式及其中字母或符号代表的含义：(4)ATP末端的磷酐键相当脆弱，容易水解断裂，生成ADP(腺嘌呤核苷二磷酸)和Pi(无机磷酸)，同时释放能量。教材延伸：1ATP的结构图示由结构图示可知，ATP的组成元素有C、H、O、N、P，这与核酸的元素组成是相同的。由结构图示可看出，ATP的结构特点可概括为“一、二、三”，即一个腺嘌呤核苷，两个磷酐键、三个磷酸基团。ATP水解后脱下两个Pi就形成A
5、MP(腺苷一磷酸)，AMP是RNA的基本组成单位。2ATP的特点(1)高能量：ATP是一种不稳定的高能化合物，含两个磷酐键，ATP分子中大量的能量就储存在磷酐键中。(2)不稳定：在有关酶的催化作用下，ATP末端的磷酐键既易水解断裂释放出大量能量，又容易形成而储存能量。知识点(二)ATP与ADP的相互转化1表达式：ATPADPPi能量。2特点(1)转化是在酶的参与下进行的。(2)远离腺苷的磷酐键容易断裂和形成。3意义(1)ATP是生命活动的直接能源物质。(2)既能及时且持续地为生命活动提供能量，又避免一时用不尽的能量白白流失掉。(1)在生命活动旺盛的细胞中ATP的含量多()(2)根细胞产生ATP
6、的生理过程为光合作用和细胞呼吸()(3)ATP与ADP的相互转化是一种可逆反应()(4)ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处在动态平衡中()1(生命观念)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210 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h，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。2(科学思维)ATP与ADP相互转化的过程是否为可逆反应？(从反应条件、能量来源和去向、反应进行的场所方面分析)提示：不是。ATP合成
7、的场所是细胞质基质、线粒体及叶绿体，能量来源是化学能或光能；ATP水解的场所是各种需能部位，能量是ATP末端的磷酐键断裂，通过基团转移提供。1下列生命活动中不需要ATP提供能量的是()A植物细胞将葡萄糖和果糖合成蔗糖B吞噬细胞吞噬病原体的过程C淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖D细胞中由氨基酸合成新的肽链解析：选C植物细胞将葡萄糖和果糖合成蔗糖的过程需要ATP提供的能量；吞噬细胞吞噬病原体的过程是胞吞，需要ATP提供的能量；淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖发生于消化道中，不需要ATP提供的能量；细胞中由氨基酸合成新的肽链，需要ATP提供的能量。2.如图表示ATP与ADP之间的转化图，下列分析错误的是()AA
8、为ATP，B为ADPB能量1和能量2来源不同C酶1和酶2是同一种酶DC1和C2是同一种物质解析：选CATP分子中远离A的那个磷酸基团脱离形成磷酸，同时储存的能量释放出来，ATP转化成ADP; 在合成酶的催化作用下，ADP可以接受能量，与磷酸结合形成ATP。分析图示可知，A为ATP，B为ADP，C1、C2都为磷酸。归纳提升1ATP的水解(1)ATP水解的实质：末端的磷酐键断裂。(2)ATP水解的产物：腺嘌呤核苷二磷酸(ADP)和无机磷酸(Pi)，同时释放出能量。2ATP的形成(1)ATP形成的场所：叶绿体、线粒体、细胞质基质。(2)ATP形成的途径：(3)ATP形成需要满足的条件：2种原料(AD
9、P和Pi)、能量和酶。另外合成ATP的过程中有水生成。3ATP与ADP的相互转化(1)ATP与ADP相互转化的反应式：ATPADPPi能量，其中ATP的水解酶与合成酶不是同一种酶。(2)ATP与ADP相互转化的示意图：上述反应中能量1与能量2的来源、去路分析如下：能量1能量2名师提醒：ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡中。ATP和ADP相互转化的反应并不是可逆的。(3)意义：ATP和ADP的相互转化在活细胞中永不停息地进行着，直接为生物体的各种需能反应提供能量；ATP与ADP的相互转化，既保证了生命活动所需能量的及时且持续的供应，又可避免一时用不掉
10、的能量白白流失掉。因此，有人形象地把ATP比作生物体细胞中的通用能量“货币”。知识点(三)ATP的利用1ATP的能量转换项目转换成的能量应用举例ATP中的化学能机械能肌肉收缩、染色体的运动等电能生物发电、神经传导等光能萤火虫等生物的发光渗透能主动运输、胞吞和胞吐等2有机物中能量的利用葡萄糖、淀粉、脂肪等有机物中的能量不能直接用于生命活动，但可以用于ADP转化为ATP的反应，并储存在ATP中，再通过ATP转化为ADP来满足生命活动对能量的需求。(1)ATP释放的能量可用于细胞吸收胆固醇()(2)胞吞时需ATP水解时释放的能量()(3)ATP的水解通常与放能反应相联系()(4)ATP是唯一的直接能
11、源物质()1(生命观念)同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。提示：在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。2(科学思维)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性？这对你理解生物的进化有什么启示？提示：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能
12、量“货币”ATP，这可以从侧面说明生物界具有统一性，也反映出种类繁多的生物有着共同起源。1下列生理过程中，不需要消耗ATP的是()A核糖体上合成蛋白质BO2进入组织细胞C小肠上皮细胞吸收氨基酸D肌细胞收缩解析：选B生物体内不断进行的各项生理过程，绝大多数是需要消耗能量的，但也有一些生理过程并不消耗能量，如某些小分子物质以自由扩散的方式进出细胞。蛋白质的合成需要能量；小肠上皮细胞吸收氨基酸的方式是主动运输，需要能量；肌细胞收缩需要能量；O2进入组织细胞的方式是自由扩散，不需要能量。2某人脑溢血后右侧肢体瘫痪，为尽快改善患者的新陈代谢，恢复其右手书写能力，在治疗时可用下列哪种方法辅助治疗()A静脉
13、滴注葡萄糖溶液B口服钙片C服用多种维生素液D肌肉注射ATP制剂解析：选DATP是人体生命活动的直接能源物质，在实际生活中，作为一种药品，有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。归纳提升类型物质原因直接能源ATPATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动，而其他形式的能源物质中所储存的能量一般不能直接用于各项生命活动主要能源糖类生命活动所利用的能量中大约70%是由糖类提供的，所以说糖类是生命活动的主要能源物质储能物质脂肪在生物体内能长期储存能量的物质是脂肪。因为脂肪储存能量的效率最高，1 g脂肪所储存的能量是同等质量的糖原的两倍多最终能源太阳能
14、地球上所有生物进行生命活动所需的能量几乎全部来源于光合作用所固定的太阳能，所以生物体生命活动的最终能源是太阳能名师提醒：ATP并非新陈代谢所需能量的唯一直接来源，只是大多数生命活动的直接供能物质，除ATP外，还存在GTP等其他直接供能物质。学习小结 1如图是ATP的分子组成示意图，其中能作为RNA的基本单位的是()ABC D解析：选B图中分别表示腺嘌呤核苷、腺嘌呤核糖核苷酸、ADP和ATP，其中腺嘌呤核糖核苷酸是组成RNA的基本单位之一。2如图表示ATP的结构，下列说法正确的是()Ab键断裂后形成ADP和PiB图中的3表示ATP中的字母AC由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位D
15、a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动解析：选Da键断裂后形成ADP和Pi，A错误；ATP中的字母A表示腺嘌呤核苷，图中的3表示腺嘌呤，B错误；由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位之一，C错误；a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动，D正确。3细胞内的能量供应机制可用下图表示，下列说法错误的是()A图中X代表的是ATPBATP与ADP之间可以相互转化C图中的酶是同一种酶DATP是生命活动的直接能源物质解析：选C图示为ATP与ADP相互转化的示意图，图中X表示ATP，A、B正确；图中的酶分别是ATP合成酶和ATP水解酶，C错误；ATP是生命活动的直接能源物质，D
16、正确。4下列有关“ATPADPPi能量”的叙述，正确的是()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整个反应是一个可逆平衡的过程D植物细胞和动物细胞发生这个反应的生理过程都一样解析：选B生物体进行的“ATPADPPi能量”过程和“ADPPi能量ATP”过程是两个不同的生理过程，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，所以就不存在可逆平衡问题，A、C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，D错误。5ATP是生命活动的直接能源物质
17、，下列有关ATP的叙述，正确的是()A绿色植物中ATP的来源包括光合作用和细胞呼吸B自然界中的光能、热能、机械能、电能和化学能都是合成ATP时的能量来源C细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的D人的心肌细胞中，ATP的合成速率远远大于分解速率，从而保证心肌细胞有充足的能量供应解析：选AATP分子中的能量，在ATP水解时可以被各种生命活动利用，转变成光能、热能、机械能等多种形式的能量，但ATP合成时能量来源只有光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸等)；细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的；心肌细胞需要的能量较一般细胞多，故心肌细胞中ATP与ADP相互转化要比一般细胞中的更加迅速，其合成与分解的速率是相对平衡的。6ATP是细胞中的能量货币。下列叙述正确的是()AATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量BATPADP循环使得细胞储存了大量的ATPCATP水解形成ADP和磷酸基团时释放能量DATP分子中的2个磷酐键不易断裂水解解析：选C光合作用的光反应阶段和细胞呼吸均可以产生ATP，A错误。ATP在细胞中容易再生，ATPADP循环不会使细胞储存大量的ATP，B错误。ATP水解形成ADP和磷酸基团，同时释放能量，C正确。一个ATP分子中有2个磷酐键，末端的磷酐键相当脆弱，容易水解断裂，D错误。