5.2细胞的能量“货币”ATP(情境教学)导学案-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学导学案聚焦ATP的结构、功能及与ADP的相互转化，通过ATP结构式分析、同位素标记实验等情境导入，衔接细胞物质基础，为后续细胞代谢学习奠基，提供基础梳理、情境探究、模型构建等学习支架。 特色在于情境实证与模型构建融合，借同位素标记实验分析ATP化学键特性培养科学思维，通过ATP-ADP转化模型构建落实探究实践，渗透结构与功能观、物质与能量观等生命观念，分层习题与拓展资料提升学习深度，助力核心素养培育。

2025级高一生物必修一学案17 第五章 第2节 细胞的能量“货币”ATP 【课程标准】 解释ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质 【目标引领】 1.通过对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应 2.通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，能归纳、概述ATP形成所需能量的主要来源及意义 3.通过对生活实例的讨论分析，能解释 “ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的原因。 任务一：分析ATP的结构及特点 【基础梳理】阅读课本86页 1．中文名称： 。 2．结构简式： ，其中A代表 ，P代表 ，～代表 。 3．特点 (1)ATP不稳定的原因：由于ATP中两个相邻的磷酸基团都 等原因，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团具有较高的 。 (2)ATP水解的过程就是 的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种 。 4．功能：ATP是驱动细胞生命活动的 物质。 5．ATP的供能机理：ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的 挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 判断正误：(1)ATP是细胞内主要的能源物质(　　) (2)ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成(　　) (3)ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能(　　) (4)ATP脱去所有特殊的化学键后就是ADP(　　) 【情境创设】 资料1：如图为ATP结构式： 资料2：α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。 【体验探究、展示辨析】 1.根据资料1回答（1）-（2）： (1)ATP的元素组成是什么？图中①②③的结构分别代表什么？ (2)腺苷是由图中结构 (填序号)组成的。 2.根据资料2回答（3）-（5）： (3)从实验结果可知ATP中哪一个化学键更容易断裂？ (4)写出ATP水解的反应式。 (5)ATP分子去掉2个磷酸基团后，形成的物质是 。 【评价提升】 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为特殊的化学键 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 2．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 3.认识“A”——辨认下图中的A分别代表什么？ 任务二：ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用 【基础梳理】阅读课本87-89页 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 (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于 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 。 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 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 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 。 ③载体蛋白磷酸化导致其 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 的反应相联系，由ATP水解提供能量。 ②放能反应一般与 相联系，释放的能量储存在ATP中。 ③能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。 判断正误：(1)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解(　　) (2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(　　) (3)载体蛋白磷酸化不会使其空间结构发生变化(　　) (4)根细胞产生ATP的生理过程为呼吸作用和光合作用(　　) (5)ATP释放的能量可用于细胞吸收胆固醇(　　) (6)胞吞需要ATP水解时释放的能量(　　) 【情境创设】 资料3：研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40 kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP。而成人体内ATP总量约2～10 mg，在安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2 s。 【体验探究、展示辨析】 1．根据资料3，可知人体内ATP含量很少，但需求量很大，机体是如何解决这个矛盾来满足人体对能量的需求呢？ 2．请完善ATP与ADP相互转化的表格。 反应 ATPADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量ATP 反应类型 水解反应 合成反应 酶的类型 合成酶 场所 所有需能部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 能量来源 有机物中的化学能、光能 能量去向 结论：物质是可逆的，能量是不可逆的，所需要的酶也不相同，因此ATP和ADP的相互转化 可逆反应。 【评价提升】 4．下列有关ATP的叙述，不正确的是(　　) A．ATP的合成一般与放能反应相联系 B．ATP中的能量可以来源于光能、化学能 C．细胞内各种吸能反应一般需要消耗ATP D．“能量”就是指ATP，ATP就是“能量” 5．(2025·葫芦岛高一月考)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 mg，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是 。 【课堂总结】 [拓展资料]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，与核酸的元素组成相同。 (2)AMP是RNA的基本组成单位之一。 (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．生物体内的能源物质总结 (1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP(直接能源物质)。 (2)重要能源物质：糖类。 (3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 (4)最终能量来源：太阳能。 3.细胞中还有其他直接能源物质吗？ ATP是细胞内的最重要的直接能源物质，另外GTP、CTP、UTP等也能为细胞直接供能。例如，蛋白质合成过程中，肽链合成的起始、延长、终止阶段以GTP为直接能源物质；细胞内糖原与蔗糖的合成过程，通过UDP的水解直接供能；在磷脂的合成过程中，ATP与CTP同时为反应提供能量；原核生物在以DNA连接酶补齐缺口时以NAD+供能。因此，ATP并非是细胞唯一的直接能量供应者。 第五章 第2节 细胞的能量“货币”ATP 答案 任务一：【基础梳理】 1.腺苷三磷酸 2.A—P～P～P 腺苷 磷酸基团 特殊的化学键 3.带负电荷而相互排斥 转移势能 释放能量 高能磷酸化合物 4.直接能源 5.末端磷酸基团 判断正误答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 提示　(1)ATP是细胞内的直接能源物质。(2)ATP由1个腺苷和3个磷酸基团构成。(3)ATP是高能磷酸化合物，含2个特殊化学键。(4)ATP脱去所有特殊的化学键后是AMP。 【体验探究、展示辨析】 (1)提示ATP的元素组成是C、H、O、N、P。图中①代表腺嘌呤，②代表核糖，③代表磷酸基团。 (2)腺苷是由图中结构①② (填序号)组成的。 (3)提示　β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。 (4)提示　ATPADP＋Pi(磷酸)＋能量。 (5)腺嘌呤核糖核苷酸 。 【评价提升】1．答案　D 解析　图中A代表的是腺嘌呤；a是组成RNA的基本单位之一；ATP是驱动细胞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。综上所述，D正确。 2．答案　B 解析　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。 3.腺苷、腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤 任务二：【基础梳理】 动态平衡 生物界的统一性 催化ATP水解 磷酸基团 磷酸化 空间结构 ATP水解 ATP的合成 ATP分子 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× (6)√ 提示　(1)吸能反应伴随着ATP的水解，放能反应伴随着ATP的合成。(2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP依然可以快速转化而达到动态平衡。(3)ATP水解释放的磷酸基团可使细胞膜上的载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化。(4)根细胞不能进行光合作用，产生ATP的生理过程为呼吸作用。(5)细胞通过自由扩散吸收胆固醇，不需要消耗能量。 【体验探究、展示辨析】 1．提示　通过ATP和ADP之间的快速转化，来满足人体对能量的需求。 2．请完善ATP与ADP相互转化的表格。 反应 ATPADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量ATP 反应类型 水解反应 合成反应 酶的类型 水解酶 合成酶 场所 所有需能部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 能量来源 特殊化学键中的化学能 有机物中的化学能、光能 能量去向 用于各项生命活动 储存于特殊的化学键中 结论：不是 【评价提升】4．答案　D 5．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与ADP的相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中 1 学科网（北京）股份有限公司 $