1、细胞的能量供应和利用第五章1.1.1 集合的概念第2节 细胞的能量“通货”ATP第五章1.1.1 集合的概念学习目标定位2教材问题释疑3课前预习导学4课堂合作探究5思维创新升华6方法技巧探究7课堂知识构建8课后强化作业9本节主攻要点1本节主攻要点 4细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。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。7ATP是生命活动的直接能源物质。学习目标定位 目标预览：1简述ATP的化学组成、结构简式和特点。(重点)2分析ATP和ADP之间的相互转化。(重、难点)3解释ATP在能量代谢中的作用。情境导入：如果你去商店用
2、存折买一支铅笔、一块橡皮、一根雪糕等小件物品，店主肯定不卖给你所需的东西，因为存折不具有流通性；拿出百元的人民币，店主也不会喜欢，因为很难找零；拿出小额人民币，你会很快拿到所需要的东西。细胞利用能量也是如此，ATP就相当于可在细胞内方便流通的“小票”。那么，这种细胞内的“小票”结构如何？它是怎样在细胞内“流通”的？教材问题释疑(一)问题探讨 1萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。2萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。3有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变为光能时，萤火虫才能发光。(二)思考与讨论 11分子葡萄糖所含的能量，约是1分
3、子ATP所含能量的94倍(指ATP转化为ADP时释放的能量)。2有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。课前预习导学自 主 预 习三磷酸腺苷 APPP腺苷核糖 磷酸基团 高能磷酸键 2结构特点(1)高能量：ATP是一种_，含有两个_。(2)不稳定：在有关酶的催化作用下，_ _易水解，释放出大量能量。高能磷酸化合物 高能磷酸键远离腺苷的高能磷酸键 二、ATP与ADP的相互转化 1写出相互转化的反应式_。2相互转化特点(判断正误)(1)细胞内储存有大量的ATP，为生命活动提供能量。()(2)ATP与A
4、DP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。()(3)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。()光合作用 呼吸作用 呼吸作用 三、ATP的利用 1列举利用ATP的实例主动运输 思考 吸能 ATP的水解 ATP的合成 ATP分子 1.ATP中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？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？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：1.RNA 2不属于，所需酶及场所等不同。3不是，如自由扩散等。互 动 探 究课堂合作探究 1.ATP的分子组成1ATP的结构和
5、生理功能要 点 归 纳 2ATP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。3ATP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。(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个高能磷酸键()，
6、其中只有远离腺苷的高能磷酸键易断裂或合成。下列关于ATP分子的叙述正确的是()AA表示的是腺嘌呤 BATP分子中含有C、H、O、N、P 5种元素 CT表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似 D1 mol ATP水解，能释放出30.54 kJ的能量，这些能量贮存在2个高能磷酸键中 解析根据ATP分子的结构简式可知，A表示的是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，故A项错误；ATP分子中含有C、H、O、N、P 5种元素，故B项正确；T表示的不是胸腺嘧啶而是指三个，故C项错误；ATP分子中有2个高能磷酸键，只有远离腺苷的那个易断裂、易形成，故ATP水解时释放出的能量应是贮存在1个高能磷酸键中的能量，D项错
7、误。答案B 当其他条件均可满足时，20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数和所有ATP分子中所含的高能磷酸键个数是()A20个和30个 B20个和40个 C40个和40个D40个和60个 答案B 解析每个ATP分子含有1个腺苷，3个磷酸基团，2个高能磷酸键。所以20个腺苷和60个磷酸共可以组成20个ATP，共含40个高能磷酸键。12ATP和ADP可以相互转化要 点 归 纳 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
8、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。2ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程反应式ATPADPPi能量能量PiADPATP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”。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
9、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。以下是对生物体内ATP的有关叙述，其中正确的一项是()AATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的 BATP与ADP是同一种物质的两种形态 C生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应 DATP与ADP的相互转化，使生物体内各项化学反应能在常温常压下快速顺利地进行 解析ATP与ADP并不是同一种物质；ATP在细胞中含量很少；酶的催化作用使各种化学反应快速顺利地进行。答案A2 C过程的能量供人体各项生命活动利用，过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解 D过程的能量来自于糖类等有机物的氧化分解，过程的能量
10、供人体各项生命活动利用 答案C 解析人体细胞中，过程表示ATP的水解，能量来自ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂，ATP分解后释放的能量用于各项生命活动的进行；过程表示ATP的合成过程，人体内生成ATP的能量主要来自有机物的氧化分解。思维创新升华1 1.ATP的形成途径 对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行细胞呼吸时有机物分解所释放的能量；对于绿色植物来说，除了依赖细胞呼吸所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。ATP的形成途径与能源物质2 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，ATP是生物体内直接供给可利用能量的物质，是细
11、胞内能量转换的“中转站”。各种形式的能量转换都是以ATP为中心环节的。生物体内由于有各种酶作为生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存在，因此，ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量形式主要有以下几种：ATP与其他形式的能量 1机械能 生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动都在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、细胞分裂期间染色体的运动等，都是由ATP提供能量来完成的。2电能 生物体内神经系统传导冲动和某些生物能够产生电流，所做的功消耗的就是电能。电能也是由ATP所提供的能量转换而成的。3渗透能 细胞的主动运输是逆浓度梯度进行
12、的，物质过膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能也来自ATP。4化学能 生物体内物质的合成需要化学能，小分子物质合成大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化成能量较高的物质(如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖)。在生物体的物质代谢中，可以说到处都需要由ATP转换的化学能来做化学功。5光能 例如萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。6热能 生物体内的热能，来源于有机物的氧化分解。大部分的热能通过各种途径向外界环境散发，只
13、有一小部分热能用于维持细胞或恒温动物的体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转换和传递过程中的副产品。方法技巧探究 探究点 探究性实验的结论 探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系 案例 在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。(1)实验材料：萤火虫的荧光器晒干后研磨成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干等其他实验所需材料。(2)实验原理：萤火虫的荧光器中相关酶利用ATP而发光。(3)实验步骤：配置6种不同浓度的等浓度梯度的ATP溶液置于6只大小相同的小烧杯中，分别贴上标签
14、。将_分成若干等份分别放于6支试管中，贴上标签。在6支试管中加入_ _。观察6支试管的发光现象并记录。(4)实验现象预测及结论：(5)最可能的结果是：_ _。现象预测结论发光现象随ATP溶液浓度的升高而逐渐增强荧光强度与ATP浓度_发光现象随ATP溶液浓度的升高而_荧光强度与ATP浓度_荧光强度与ATP浓度无关 解析本题属于实验探究题，同学们要知道，探究性实验中的结论是不确定的，会有多种可能。本实验的目的是探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，因此我们需要配制一系列不同浓度的ATP溶液，然后将等量的萤火虫荧光器粉末放入上述溶液中，观察不同浓度的ATP溶液中粉末的发光情况。本实验的现象可能有三种：(1)发光现象随ATP溶液浓度的升高而逐渐增强；(2)发光现象随ATP溶液浓度的升高而逐渐减弱；(3)在ATP溶液不同浓度的条件下，发光现象没有变化。根据所学知识可以得出各现象说明的结论。答案(3)荧光器粉末 等量的不同浓度的ATP溶液(4)成正相关 逐渐减弱 成负相关 在ATP溶液浓度不同的条件下，发光现象没有变化(5)在ATP浓度的一定范围内，荧光强度与ATP浓度成正相关课堂知识构建
