第5章 第2节 细胞的能量“货币”ATP（教用Word）-【金榜题名】2026-2027学年高一生物必修第一册同步学案（人教版2019）

该高中生物学导学案聚焦“细胞的能量‘货币’ATP”，涵盖ATP的化学组成、结构简式、与ADP的相互转化及能量代谢作用。以课标要求为纲，通过正误判断巩固基础认知，结合深化探究问题引导学生分析ATP水解产物、组成元素等，搭建从结构到功能的学习支架，衔接前后知识脉络。 资料突出生命观念与科学思维培养，通过ATP结构与功能的关联分析强化结构与功能观，借助ATP与ADP转化模型引导学生用建模方法理解动态平衡及能量“货币”本质。配套图示辅助直观教学，习题设计分层，从基础判断到综合应用，助力学生深化理解并提升解决问题的能力。

第2节　细胞的能量“货币”ATP 课标要求 素养要求 1.简述ATP的化学组成和特点，写出ATP的结构简式。 2.阐述ATP与ADP之间的相互转化。 3.解释ATP在能量代谢中的作用，认识ATP在细胞中作为能量“货币”的原因。 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。 一、ATP的结构与功能 1．ATP的名称与简式 ATP 2．ATP的特点 (1)高能量 1 mol ATP水解释放的能量高达30.54kJ，是一种高能磷酸化合物。 (2)能量易释放 分子末端磷酸基团含较高的转移势能，易脱离，释放能量。 3．ATP的功能 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 【正误判断】 　(1)ATP脱掉两个磷酸基团后就是ADP(　　) (2)ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中(　　) (3)ATP含有3个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)× 【深化探究】 　下图是ATP的组成，据图分析： 1．ATP彻底水解会得到哪些成分？ 答：________________________________________________________________________ 答案：ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。 2．ATP的组成元素有哪些？含有几个磷酸基团？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：ATP的组成元素为C、H、O、N、P；含有3个磷酸基团。 【归纳总结】 1．ATP的元素组成与结构 2．ATP与核苷酸的关系 【特别提醒】 　(1)ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。 (2)ATP(A—P～P～P)中含有两个特殊的化学键(～)，其中远离A的那个特殊的化学键容易水解而断裂，释放出大量能量可被直接用于各项生命活动，即ATP是生命活动的直接能源物质。 二、ATP和ADP可以相互转化及ATP的利用 1．ATP的水解与合成 反应式 ATP＋H2OADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量ATP＋H2O 场所 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 反应类型 水解反应 合成反应 能量变化 释放能量 吸收能量 能量来源 分子末端的磷酸基团脱离时释放的能量 呼吸作用所释放的能量、光能 特点 时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中 2.ADP的化学性质比ATP稳定，且生物体内ADP转化成ATP的过程是十分迅速的。 3．ATP与ADP的转化关系式：ATP＋H2OADP＋Pi＋能量。 4．ATP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。 5．ATP的利用实例 6．ATP的供能机理 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，导致其空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 7．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。 【正误判断】 　(1)ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应(　　) (2)ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP(　　) (3)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡(　　) (4)酶的催化反应都需要消耗ATP(　　) (5)人在安静状态下不消耗ATP(　　) (6)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× (6)√ 【深化探究】 1．在活细胞中，下图中的循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题。 (1)A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？ 答：________________________________________________________________________ 答案：A1催化ATP的合成，是ATP合成酶；A2催化ATP的水解，是ATP水解酶。二者不相同。 (2)动物细胞中，能量E1的来源是什么？ 答：________________________________________________________________________ 答案：来源是呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量。 (3)②中能量E2的作用是什么？ 答：________________________________________________________________________ 答案：为生物体的各项生命活动提供能源。 (4)综上所述，你认为ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？ 答：________________________________________________________________________ 答案：不可逆。ATP转化成ADP和ADP转化为ATP时所需要的酶是不同的，反应场所不完全相同，在该转化过程中物质是重复利用的。能量不可逆。 2．人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。 图中a→b的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于________；b→c过程中，ATP含量增加说明________加强，释放更多________，供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明 ________________________________________________________________________。 答案：肌肉收缩等生命活动　细胞呼吸　能量　ATP的生成和分解是同时进行的 【归纳总结】 　ATP和ADP的相互转化 反应式 ATP→ADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量→ATP 类型 水解反应 合成反应 酶 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 特殊的化学键 光能、有机物中化学能 能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP中 ①ATP合成：需要酶的催化，由动物的呼吸作用和植物的光合作用与呼吸作用提供能量。 ②ATP水解：需要酶的催化，由ATP中远离A的那个特殊的化学键水解释放能量，释放的能量用于各项生命活动。 ③两者转化时，物质可逆，能量不可逆。 ④ATP是生物体内的直接能源物质。 ⑤虽然在生物体内含量少，但是ATP与ADP的相互转化十分迅速。 【学习小结】 　 1．下列关于ATP分子的叙述，正确的是(　　) A．A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团 B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 C．1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自两个特殊化学键的断裂 D．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似 B　ATP分子的结构简式为A—P～P～P，其中的A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，T表示三个(磷酸基团)，可见，ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素，A、D错误，B正确；1 mol ATP水解释放出30.54 kJ的能量来自远离“腺苷”的那个特殊化学键的断裂，C错误。 2．科学家发现，一种分子结构与ATP相似的物质GTP，也能为细胞的生命活动提供能量，其结构可简写成G—P～P～P。下列相关叙述错误的是(　　) A．该分子的合成与许多吸能反应相联系 B．该分子末端的磷酸基团容易脱离 C．该分子彻底水解的产物为磷酸、核糖和鸟嘌呤 D．远离G的两个磷酸基团被水解后，剩余部分可参与合成RNA A　G—P～P～P与ATP结构相似，该分子的合成过程需要消耗能量，因而与许多放能反应相联系，A错误；该分子水解时，最容易脱离下来的是末端的磷酸基团，该磷酸基团能挟能量与其他分子结合，B正确；GTP与ATP分子结构相似，该分子彻底水解的产物为三个磷酸、一分子的核糖和一分子的鸟嘌呤，C正确；远离G的两个磷酸基团被水解后，剩余部分是鸟嘌呤核糖核苷酸，可参与合成RNA，D正确。 3．下图为ATP与ADP相互转化的关系式。下列相关叙述中错误的是(　　) ATPADP＋Pi＋能量 A．ATP中有两个高能磷酸键，A代表腺嘌呤 B．①过程能直接为萤火虫发光提供能量 C．人体细胞中②过程一般与细胞呼吸相联系 D．图示的能量供应机制是生物界的共性 A　ATP中的A代表腺苷，A错误；①过程为ATP的水解，释放的能量可用于各种生命活动，故可为萤火虫发光提供能量，B正确；②过程为ATP的合成过程，所需的能量对于动物和人来说，来自呼吸作用，C正确；ATP与ADP的相互转化的能量供应机制是生物界的共性，D正确。 4．高能磷酸化合物是指水解自由能在20.92 kJ/mol以上的磷酸化合物，生物体内最常见、最重要的高能磷酸化合物是 ATP。下列相关叙述不正确的是(　　) A．ATP水解为 ADP时，既可为生命活动供能，也可使蛋白质等分子磷酸化 B．若将32P标记的磷酸注入活细胞，放射性最先出现在 ATP中远离腺苷的磷酸基团中 C．体育运动员经常需要大量能量供应，因此细胞中的 ATP含量非常高 D．细胞内各种吸能反应一般需要消耗ATP C　ATP水解为ADP释放的能量，不仅可为生命活动供能，也可使蛋白质等分子磷酸化，A正确；32P标记的磷酸注入活细胞中，P会用于ATP的合成，放射性会先在远离腺苷的磷酸中出现，B正确；体育运动员体内ATP在细胞内含量也很少，但ADP转化成ATP的速度很快，C错误；ATP水解为细胞内的各种生命活动供能，D正确。 5．下面是ATP与ADP相互转化的示意图。下列说法中错误的是(　　) A．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性 B．图中的酶1、酶2催化的化学反应不同，体现了酶的专一性 C．ATP分解释放的能量可用于生物体的各项生命活动 D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可转化为光能、热能 D　ATP是生物体细胞中流通着的“能量货币”，细胞内ATP与ADP的相互转化的能量供应机制是生物界的共性，A正确；图中的酶1催化ATP合成，酶2催化ATP水解，催化的化学反应不同，体现了酶的专一性，B正确；ATP分解释放的能量，可用于生物体的各项生命活动，C正确；ATP中的能量可来源于光能、化学能，也可转化为光能、化学能，D错误。 6．如图是细胞内ATP与ADP相互转化的示意图，请据图回答下列问题： (1)在人体内，图示左侧的能量来自____________作用，右侧的能量用于________________(举一例)。 (2)在绿色植物体内，图示左侧的能量来自__________作用和________作用。 (3)从图中可知，在适宜的温度和酶的作用下，ADP转变成ATP时还需要的条件是__________。将ADP转化为ATP的图示改写成反应式的形式__________________。 (4)经测定，正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)在人体内，图示左侧的能量用来合成ATP，来自呼吸作用释放的能量，右侧的能量是ATP水解释放的能量，用于细胞中耗能的生命活动，如大脑思考、主动运输等。 (2)在绿色植物体内，图示左侧的能量来自光合作用和呼吸作用。 (3)从图中可知，在适宜的温度和酶的作用下，ADP转变成ATP时还需要能量和Pi。ADP转化为ATP的反应式为：ADP＋能量＋PiATP。 (4)细胞内ADP、ATP的总量很少，为满足细胞的能量需要，ATP和ADP的相互转化在细胞内时刻不停地发生且处于动态平衡之中。 答案：(1)呼吸　大脑思考　(2)呼吸　光合　(3)能量和Pi　ADP＋能量＋PiATP　(4)ATP和ADP的这种相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中 学科网（北京）股份有限公司 $$