第2节 细胞的能量“货币”ATP-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

第2节　细胞的能量“货币”ATP [学习目标]　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。 知识点一　ATP的结构 1．中文名称：腺苷三磷酸。 2．结构简式：A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键。 3．特点 (1)结构不稳定：ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的转移势能，容易分离和重新结合。 (2)是高能磷酸化合物：ATP的水解过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ。 4．功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 5．ATP的供能机理：ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 特别提醒 生物体内的能源物质辨析 1．能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。 2．主要能源物质：糖类。 3．储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 4．主要储能物质：脂肪。 5．直接能源物质：ATP。 6．最终能量来源：太阳能。　　 [吃透教材] 根据ATP结构式思考下列问题： 学生用书↓第80页 (1)图中①②③的结构分别是什么？ 提示：腺嘌呤、核糖、磷酸基团。 (2)腺苷是由图中哪些结构组成的？ 提示：①②。 (3)若ATP完全水解，会得到哪些成分？ 提示：腺嘌呤、核糖、磷酸。 探究点一　结合图示加深对ATP的结构的理解 　下图是人体细胞代谢部分简图，图中甲表示ATP： (1)乙表示ADP，丙表示AMP，丁表示腺苷，戊表示游离磷酸。能作为RNA基本单位的是丙。 (2)甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶相同吗？不相同。释放能量最少的是哪个过程？丙→丁。 (3)成人体内ATP的总量是2～10 mg，但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为40 kg，在剧烈运动时ATP的消耗可达0.5 kg/min；在安静状态时，肌肉内ATP所释放能量只能维持肌肉收缩1～2 s。 ①ATP在细胞内的含量多吗？ 提示：含量很低。 ②生物体如何补充生命活动所需要的大量的ATP? 提示：通过ATP和ADP之间迅速地转化。 应用1.下图表示ATP的结构，下列相关叙述正确的是(　　) A．b键断裂后形成ADP和Pi B．图中的3表示ATP中的字母A C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位之一 D．ATP是一种高能磷酸化合物 D　[a键断裂后形成ADP和Pi，b键断裂后形成AMP和Pi，A错误；图中3是腺嘌呤，ATP中的A代表腺苷，B错误；由1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位之一，C错误。] 应用2.一分子ATP具有的腺苷、特殊的化学键、磷酸基团的数量依次为(　　) A．1、2、3 B．1、1、2 C．1、2、2 D．2、2、3 A　[ATP的结构简式为A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，“～”代表特殊的化学键，可见，一分子ATP含有1个腺苷、2个特殊的化学键、3个磷酸基团，A正确。] 知识点二　ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用 1．ATP与ADP之间的相互转化 (1)相互转化的过程及能量来源图解 ①ATP的水解：在酶Ⅰ(ATP水解酶)的作用下，ATP分子中末端磷酸基团脱离下来，形成游离的Pi(磷酸)，同时释放能量用于各种生命活动。 ②ATP的合成：在酶Ⅱ(ATP合成酶)的作用下，ADP可以接受来自光合作用或呼吸作用的能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP。 学生用书↓第81页 (2)ATP与ADP转化的特点 ①ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处在动态平衡之中的。 ②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。 2．ATP的利用 (1)ATP的利用 (2)ATP为主动运输供能的机理 ①参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 ②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。 ③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 (3)ATP是细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。 ②放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。 ③能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 [吃透教材] ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？请完善下表并得出结论。 反应 ATPADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量ATP 反应