第5章 第2节 细胞的能量“货币”ATP-【创新教程】2025-2026学年高中生物必修1五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第2节　 细胞的能量“货币”ATP 课标内容要求 核心素养对接 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 生命观念：认识ATP在细胞生命活动中的作用与其结构特点的关系 科学思维：结合ATP与ADP的相互转化模型，理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [基础梳理] 一、ATP的结构与功能 1．ATP的结构 (1)中文名称：　腺苷三磷酸　。 (2)结构简式：　A－P～P～P　。 (3)符号含义：A代表　腺苷　，P代表　磷酸基团　，“～”代表　特殊化学键　。 2．ATP的特点 (1)不稳定：　末端磷酸基团　有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的　转移势能　。 (2)高能量：ATP水解释放的能量多达　30.54　 kJ/mol，是一种　高能磷酸化合物　。 3．ATP的功能 ATP能够直接为细胞生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的　直接能源物质　。 二、ATP和ADP之间的相互转化 1．反应式： 　ATP　　ADP＋Pi＋能量　。 2．特点 (1)时刻不停地发生，且处于　动态平衡　之中。 (2)在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的　统一性　。 3．合成ATP的能量来源 (1)绿色植物：　呼吸作用　、　光合作用　。 (2)动物、人等：　呼吸作用　。 三、ATP的利用 1．ATP利用的实例 2．ATP是细胞内流通的能量“货币” (1)化学反应中的能量变化与ATP的关系： (2)能量通过　ATP分子　在吸能反应和放能反应之间流通。 [基础诊断] (1)ATP是高能磷酸化合物，只含有3个特殊化学键( × ) (2)1个ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成( × ) (3)ATP水解为ADP释放的能量来自特殊化学键( √ ) (4)ATP和ADP的相互转化与吸能反应和放能反应联系在一起( √ ) (5)ATP水解释放的能量可用于吸收胆固醇( × ) (6)ATP是细胞中唯一的直接能源物质( × ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ATP的结构和功能 1．ATP的分子组成 (1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。 (2)AMP是RNA的基本组成单位。 (3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，“1”表示1个腺苷，“2”表示两个特殊的化学键，“3”表示3个磷酸基团。 2．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，许多能源物质中的能量需转移到ATP中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。 ◆[互动探究] 1．若一分子ATP完全水解，可得到的物质是什么？。 提示：1分子腺嘌呤，1分子核糖和3分子磷酸。 2．30个腺苷和60个磷酸基团最多能组成ATP的个数是多少个？。 提示：20个。 ◆[对点训练] 1．科学家发现，小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放ATP的多少有关。下列有关ATP的叙述，正确的是(　　) A．图中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键 B．a是构成DNA的基本单位之一 C．ATP是生物体内的储能物质 D．ATP中的“A”与构成RNA中的“A”表示的不是同一种物质 解析：D　[图中A代表的是腺嘌呤；a是组成RNA的基本单位之一；ATP是生命活动的直接能源物质，不是储能物质；ATP中的A代表腺苷，RNA中的A代表腺嘌呤核糖核苷酸。] 2．ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如图是ATP的分子结构图，下列有关叙述错误的是(　　) A．ATP分子的结构简式可表示为A－P～P～P B．ATP的水解，主要是指图中②处的水解 C．图中虚线部分的名称是腺苷 D．图中①处的化学键断裂，ATP转化为ADP 解析：D　[ATP的结构简式表示为A－P～P～P；ATP水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解，主要是远离A的高能磷酸键的水解；腺苷是由腺嘌呤和核糖连接而成的，图中虚线部分为腺苷；ATP水解时，远离A的高能磷酸键易断裂，即②处的化学键断裂。] 不同物质中“A”的辨别 物质结构 物质名称 A的含义 ATP 腺苷(腺嘌呤＋核糖) 核苷酸 腺嘌呤 DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸 RNA 腺嘌呤核糖核苷酸 共同点：所有“A”都含有腺嘌呤 　　　 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用 1．ATP和ADP的相互转化过程 (1)关系式： ATPADP＋Pi＋能量。 (2)过程： (3)意义：ATP水解释放的能量供细胞生命活动利用。 2．ATP和ADP的相互转化过程 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP ATPADP＋ Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能(光合作用)、 化学能(细胞呼吸) 特殊的化学 键中的能量 能量去路 形成特殊的化学键 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、 线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 相应生 理活动 主要是光合作 用、细胞呼吸 肌肉收缩、细胞 分裂、兴奋传导等 结论 ATP和ADP相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此两者的相互转化不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不可逆 ◆[互动探究] 1．ATP与ADP相互转化的过程是否为可逆反应？ 提示：不是，ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体能量来源是化学能或光能；ATP的水解的场所是各种需能部位，能量来源于特殊的化学键。 2．就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什么关系。 提示：吸能反应，如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量，是吸能反应，这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应，如丙酮酸的氧化分解能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。 ◆[对点训练] 1．对“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述，正确的是(　　) A．①过程和②过程所需的酶都是一样的 B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解 C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中 D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能 解析：C　[①过程为水解酶催化的水解反应，②过程为合成酶催化的合成反应；①过程释放的能量可供各项生命活动利用，②过程的能量来源于呼吸作用中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中；ATP中的活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能，ATP中的活跃化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能。] 2．动物细胞内ATP水解所释放的能量不可能用于(　　) A．物质的吸收 B．物质的合成 C．有机物的氧化分解 D．肌肉收缩 解析：C　[有机物的氧化分解释放能量。] 生物体中与能量有关的物质 (1)直接能源物质——ATP。 (2)主要的能源物质——糖类。 (3)主要的储能物质——脂肪。 (4)植物特有的储能物质——淀粉。 (5)动物特有的储能物质——糖原。 (6)最终能量来源——太阳能。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．如图表示ATP的结构，下列相关叙述错误的是(　　) A．①含有磷元素 B．②很稳定 C．③表示核糖 D．④表示腺嘌呤 解析：B　[①表示磷酸基团，含有磷元素；②表示高能磷酸键，该化学键不稳定，远离A的那个高能磷酸键很容易断裂，也很容易重新形成；③表示核糖；④表示腺嘌呤。] 2．15个ATP所具有的高能磷酸键数目是(　　) A．16个　　　　　　　　　 B．45个 C．30个 D．16个 解析：C　[一个ATP中有2个高能磷酸键，所以15个ATP有30个高能磷酸键。] 3．如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是(　　) A．过程①不需要酶的催化 B．过程②发生高能磷酸键的断裂 C．过程①所需能量只能来自化学能 D．过程②放出的能量可以用于过程① 解析：B　[过程①是ATP的合成，需要ATP合成酶的催化；过程②是ATP的水解，远离腺苷的高能磷酸键断裂；过程①所需能量可以来自光合作用和细胞呼吸，即可来自光能和化学能；过程②放出的能量用于各项生命活动，不能用于ATP的合成。] 4．ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是(　　) ①腺苷很容易吸收能量和释放能量　②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合　③第三个磷酸基团(远离腺苷的那个)很容易从ATP上脱离，使ATP转化为ADP，同时释放能量　④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，使ADP转变成ATP A．①③ B．②④ C．③④ D．①④ 解析：C　[ATP含有一个腺苷、三个磷酸基团、一个普通化学键、两个高能磷酸键，ATP水解时第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)断裂，储存在高能磷酸键中的能量释放出来，ATP转化为ADP。在有关酶的催化下，ADP与Pi结合，吸收能量，又可形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，ADP又转化为ATP。] 5．分析ATP与ADP相互转化的示意图(如图所示)，回答下列问题： (1)图中Pi代表无机磷酸，则B为　________　，C为　________　。 (2)E1的来源是　________________________　，E2的来源是__________________。 (3)人体肌肉细胞的收缩与图中　________　过程有关。(用“→”和字母编号表示) 解析：(1)在ATP和ADP的相互转化过程中，ATP水解产生Pi，合成则需要Pi，通过分析示意图可判断出B为ATP，C为ADP。(2)光能或生物化学反应释放的能量可用于形成ATP。ATP水解时，其末端的高能磷酸键断裂释放能量。(3)肌肉收缩是耗能过程，由ATP直接供能，与图中B→C这一过程有关。 答案：(1)ATP　ADP　(2)光能或生物化学反应释放的能量　ATP中高能磷酸键断裂释放出的能量　(3)B→C 学科网（北京）股份有限公司 $$