第三章第一节“生命活动需要酶和能源物质”（第3课时）学历案-2025-2026学年高一上学期生物苏教版必修1

该高中生物学学历案围绕ATP的化学组成、与ADP的相互转化及能量利用，通过自主先学（填空判断）、小组讨论（结构与转化分析）、检测反馈（例题训练）等支架，助力达成学习目标。 以物质与能量观为核心，通过对比ATP与DNA中“A”“T”含义培养科学思维，结合发光细菌、鱼肉保鲜等实例设计探究问题，师生交流辨析易错点，凸显学生主体与教师引导的教学特色。

第三章 细胞中能量的转换和利用 第一节 生命活动需要酶和能源物质 第3课时 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 学习目标 1、概述ATP的化学组成和特点。 2、阐述ATP与ADP之间的相互转化。 3、举例说明ATP在能量代谢中的作用。 自主先学 1、 填空 （1）根据ATP的结构简图完成填空： （2）ATP与ADP的相互转化 反应式 ATPADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量ATP 场所 细胞的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 物质变化 　　　　反应  　　　　反应  能量变化 　　　　能量  　　　　能量  能量来源 基团(—P)转移 　　　　、细胞呼吸等 特点 时刻不停地发生,并且处于动态平衡之中  2、 判断 （1）ATP含有3个磷酐键,但是只有一个磷酐键会发生断裂。 (　　) （2）ATP脱掉两个磷酸基团后就是RNA的基本组成单位之一。 (　　) （3）ATP是细胞生命活动所需能量的直接来源。 (　　) （4） 人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。 (　　) （5）ATP在细胞内含量较少,活细胞都能产生ATP,也都会消耗ATP。 (　　) 答案：1、（1）腺苷三磷酸 　A—P～P～P　 三 　磷酸基团　 磷酐键 （2）水解　 合成　 释放　 吸收　光合作用　 2、（1）×　（2）√ （3）√　（4）×　（5）√　 小组讨论 1、分析下图，讨论ATP的结构： （1）ATP中的“A”、“T”和组成DNA中的“A”、“T”含义相同吗？ 答案：不同。ATP中的“A”指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”的含义是三。DNA中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。 （2）ATP彻底水解会得到哪些成分？ 答案：ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。 （3）ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？ 答案：ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。 （4）为什么ATP中远离A端的磷酐键不稳定，容易断裂？ 答案： 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得磷酐键不稳定，容易断裂。 2、分析下图，讨论 ATP和ADP的相互转化： （1）据推算，成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10mg，而一个正常成年人在静止状态下24小时消耗40KgATP。ATP在细胞内的含量并不多，为什么能为生命活动提供大量的能量？ 答案： ATP和ADP在细胞内的相互转化十分迅速，使细胞内ATP的含量总处于动态平衡之中。 （2）转化过程（如上图所示）：在酶Ⅱ的催化作用下，ATP分子中末端的磷酐键容易水解断裂，于是脱下一个磷酸基团形成游离的 Pi，同时，储存在这个磷酐键中的 释放出来，ATP就转化成ADP。在酶Ⅰ的催化作用下，ADP可以接受 ，同时与一个游离的 结合，重新形成ATP。 答案：能量 能量 Pi （3）有人说ATP和ADP相互转化的过程是个可逆反应，这种说法合适吗？通过下面的分析来解答： ①从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶Ⅰ属于 ；而生成ATP是一种合成反应，催化该反应的酶Ⅱ属于 。 ②从反应场所上看：ATP合成的场所有细胞质基质、 和 ；而ATP分解的场所比较广泛，消耗能量的部位一般都有ATP的分解。因此，其合成与分解的场所 。 ③从能量上看：ATP水解的能量是储存在 内的化学能，释放出来后供各项生命活动利用，不能再由Pi和ADP形成ATP而储存；而合成ATP的能量主要是 中的化学能和太阳能，因此，反应中的能量流向是 的。 综上所述，ATP和ADP相互转化的过程不是可逆反应。 答案：①水解酶 合成酶 ②线粒体 叶绿体 不完全相同 ③ 磷酐键 有机物 不可逆 3、 讨论ATP的能量利用： （1）生物体的各种生命活动都需要消耗能量，请举例说明ATP的利用：在生物体内ATP直接为生物体的各种 提供能量。在能量转换中，它也起着关键作用。如生物发电、肌细胞收缩、生物发光、细胞的分裂和生长、细胞的 、恒温动物维持体温等。 答案：需能反应 主动运输 （2）为什么说ATP是细胞内流通的能量货币？ 答案：细胞中的ATP和ADP相互转化，既为生命活动及时提供了能量，又避免了一时用不尽的能量白白流失掉。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量货币。 师生交流 1、辨析关于ATP相关内容的对与错 （1）ATP中的“A”代表腺苷,不是腺嘌呤。 （2）腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的分子结构如下图所示，其中的五碳糖是核糖,不是脱氧核糖。 （3）ATP分子中的磷酐键是2个,不是3个。 （4）ATP分子中的磷酸基是3个,不是2个。 （5）ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的。 （6）ATP转移的基团是一个磷酰基(-P),而不是磷酸基(-OP)。 2、ATP和ADP的相互转化中的能量转化 （1）吸能反应：需要消耗能量，是吸能反应。（如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，）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。 （2）放能反应：能够释放能量，是放能反应。（如丙酮酸的氧化分解，）这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。 （3）ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下6种。 ①渗透能细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能。 ②机械能细胞内各种结构的运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，肌细胞的收缩，草履虫纤毛的摆动，精子鞭毛的摆动，有丝分裂期间染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等。 ③电能大脑的思考──神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。 ④化学能细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成为大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，细胞内物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，成为能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需要由ATP转化而来的化学能做功。 ⑤光能目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发光的能量直接来自ATP，如萤火虫的发光。 ⑥热能有机物的氧化分解释放的能量，一部分用于生成ATP，大部分转化为热能通过各种途径向外界环境散发，其中一小部分热能作用于体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。此外，ATP释放的能量中，一部分能量也能用于动物的体温的提升和维持。 质疑拓展 1、为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？ 答案：水解自由能在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物称为高能磷酸化合物，ATP中的高能磷酸键水解时释放的能量高达30.54kJ/mol，是一种高能磷酸化合物。 2、细胞的能源物质归纳 项目 物质 原因 直接能源物质 ATP 水解释放的能量直接用于各种生命活动 主要能源物质 糖类 生命活动需要的能量大约70%由糖类提供 主要储能物质 脂肪 1g脂肪储备的能量是同等质量糖类和蛋白质的两倍多 最终能量来源 太阳能 地球上所有生物需要的能量都直接或者间接来自植物的光合作用固定的太阳能 检测反馈 例题1 （2025·南京阶段练习）将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，如图代表ATP的结构。下列叙述错误的是（　　） A．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联 B．细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快 C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变 D．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸 解析：④和⑤之间的化学键是特殊磷酸键，ATP 合成时（特殊磷酸键形成）往往与放能反应相关联 ，比如细胞呼吸释放能量用于合成ATP ，该过程会形成④和⑤之间的特殊磷酸键 ，A正确；细胞癌变后代谢旺盛，需要更多能量，ATP和ADP的转化加快，即ATP末端磷酸基团被取代的速率加快 ，以满足癌细胞高代谢对能量的需求，B正确；细胞内ATP和ADP转化迅速，处于动态平衡 ，所以将标记的32P注入活细胞内，ATP中磷酸基团⑤（末端磷酸基团 ）很快就会被32P标记，同时因为转化快、动态平衡，ATP 的含量基本不变 ，C正确； ATP中的 “A” 代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤（①）和核糖（②）组成 ，所以①只是腺嘌呤，不能代表 “A” ；ATP 脱去④⑤（两个特殊磷酸键及末端磷酸基团 ）后，剩下的是腺嘌呤核糖核苷酸（AMP ），D错误。 答案： D 训练1 （25-26·泰州开学考试）如图是 ATP 分子进出示意图，①、③、④表示组成 ATP 的物质或基团，②表示化学键。下列叙述正确的是（    ） A．①是腺苷，④是构成 RNA 的基本单位之一 B．两个相邻的③均带正电荷而相互排斥，导致②不稳定 C．ATP 在细胞中通常含量极少，代谢旺盛时，含量明显增多 D．②断裂，③可与载体蛋白结合使载体蛋白磷酸化，导致其空间结构发生变化 解析：①是腺嘌呤，④是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而RNA的基本单位是核糖核苷酸，A错误；③为磷酸基团，两个相邻的③均带负电荷而相互排斥，导致特殊化学键②不稳定，B错误；ATP 在细胞中通常含量极少，代谢旺盛时，ATP与ADP的转化加快，但ATP的含量不会明显增大，C错误；②断裂释放出能量，③磷酸可与载体蛋白结合使载体蛋白磷酸化，导致其空间结构发生变化，D正确。 答案： D 例题2 （25-26·浙江阶段练习）某种新型的发光细菌，其发光过程伴随ATP与ADP的相互转化的过程，如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．图中“M”指的是腺苷，代表ATP中的“A”，“N”指的是核糖 B．ATP脱去2个磷酸基团就是DNA的基本单位之一 C．图中②过程释放的能量2可转化成光能 D．ATP在细胞内的含量很多，以满足细菌各种生命活动的需求 解析：图中“M”指的是腺嘌呤，ATP中的 “A” 代表腺苷（腺嘌呤 + 核糖），“N” 为核糖，A错误；ATP脱去2个磷酸基团就是RNA的基本单位之一：腺嘌呤核糖核苷酸，B错误；题干明确 “发光过程伴随ATP与ADP的相互转化”，而发光需要能量，该能量只能来自ATP水解释放的能量，C正确；细胞内ATP储量极少，但细胞内不停在发生ATP与ADP的相互转化，D错误。 答案： C 训练2 （25-26·辽宁开学考试）某细胞中的部分生理过程如图所示，①和②代表不同的化学反应。下列叙述正确的是（    ） A．能量Ⅰ只能来自化学反应释放的能量 B．反应①只能发生在细胞质基质和线粒体中 C．能量Ⅱ可用于肾小管细胞对水分的重吸收 D．反应②往往伴随着生物体内的吸能反应 解析：能量Ⅰ是用于合成ATP的能量，它不仅能来自化学反应释放的能量（如细胞呼吸），还能来自光能（如光合作用光反应阶段），A错误；反应①是ATP的合成反应。在真核细胞中，ATP合成的场所除了细胞质基质和线粒体，叶绿体类囊体薄膜上（光合作用光反应阶段）也能进行ATP的合成；原核细胞中，ATP合成可在细胞质基质等场所进行，并非只能在细胞质基质和线粒体中，B错误； 肾小管细胞对水分的重吸收方式是被动运输（主要为自由扩散），不需要消耗能量，能量Ⅱ是ATP水解释放的能量，不能用于该过程， C错误；反应②是ATP的水解反应，ATP水解会释放能量，往往伴随着生物体内的吸能反应（吸能反应需要消耗能量，由ATP水解供能），D正确。 答案： D 例题3 （2025-2026·河北省NT20联考）技术人员研发出基于荧光素—荧光素酶体系的微生物数量快速测定方法，检测原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A．将微生物裂解释放ATP后才能进行荧光强度的检测 B．AMP是ATP释放两个磷酸基团的产物，是RNA的单体之一 C．荧光素生成氧化荧光素发出荧光的过程，属于放能反应 D．ATP荧光检测仪不能用于检测样品中病毒的含量 解析：对样品处理使细菌裂解后释放更多的ATP，细菌细胞越多，ATP量越高，发出的荧光也就越强，因此需要对样品处理使细菌裂解后才能进行荧光检测，A正确；ATP水解释放两个磷酸基团后的结构是腺嘌呤核糖核苷酸AMP，是组成RNA的单体之一，B正确；荧光素与氧气反应生成氧化荧光素并且发出荧光，该过程需ATP供能，属于吸能反应，C错误；病毒无细胞结构，无法自主合成ATP，因此ATP荧光检测仪检测不出样品中病毒的含量，D正确。 答案： C 训练3 （2025·扬州期中）活鱼宰杀后，鱼肉中的ATP会逐步降解并转化为肌苷酸（IMP），IMP在酸性磷酸酶（ACP）等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖，过程如图所示。IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味。下列叙述正确的是（　　） A．ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸，都是RNA的基本单位 B．ATP在细胞中含量丰富，能持续为IMP的生成提供能量 C．腺苷脱氨酶、ACP、酶X都能为化学反应提供活化能 D．在IMP降解前有效抑制ACP的活性是鱼肉保持鲜味的思路 解析： ATP分子的结构可以简写成A—P~P~P，AMP分子的结构可以简写成A—P，ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸基团。ATP水解脱去两个磷酸基团后成为AMP，AMP是RNA的基本单位，A错误；细胞内ATP与ADP 之间的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，所以细胞内ATP含量少也能满足细胞对能量的需求。IMP在酸性磷酸酶等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖过程不需要ATP供能，B错误；酶起催化作用时，降低化学反应所需活化能，不是为化学反应提供活化能，C错误；IMP在ACP等酶作用下降解为次黄嘌呤和核糖，IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味，故在IMP降解前有效抑制ACP的活性可使鱼肉保持鲜味，D正确。 答案： D 小结反思 学科网（北京）股份有限公司 $