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

细胞的能量“货币”ATP 学习目标 1．掌握ATP 的结构简式和结构特点； 2．理解ATP 和ADP 的转化过程，阐明ATP 为细胞生命活动供能。 学习过程 新课导入 银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。让我们重温唐代诗人杜牧这情景 交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。 1．萤火虫发光的生物学意义是什么？ 2．萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 3．在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 4．生命活动的直接能源物质是什么？ 新知讲解 内容一：ATP 是一种高能磷酸化合物 思考 1 ：ATP 的结构简式怎么写？A 和P 代表什么？ 思考 2 ：末端磷酸基团之间的化学键为什么不稳定？ 思考 3 ：ATP 在酶的作用下水解后生成什么物质？ 思考 4 ：合成ATP 所需的能量可以来自哪里呢？ 内容二：细胞的能量“货币”ATP 能量通过ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此把ATP 比喻为细胞内流通的能量“货币 ”。 思考 1 ：细胞中ATP 的含量很多吗？细胞是如何保证ATP 的需求呢？ 思考 2 ：ATP 与ADP 相互转化的能量供应机制，在所有生物细胞内都一样吗？ 内容三：ATP 的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP 直接提供能量的。 思考：你能举例说明哪些生命活动由ATP 直接提供能量吗？ 学以致用 下图表示萤火虫体内ATP 与ADP 相互转化过程。下列相关叙述正确的是 ( ) A ．图中的M 指的是腺苷，N 指的是核糖 B ．ATP 分子中离核糖最近的磷酸基团最容易脱离 C ．萤火虫发光时，ATP 的能量可以转变为光能 D ．萤火虫发光时消耗大量ATP ，故体内储存着大量ATP 第 : 页 学科网（北京）股份有限公司 课堂小结 学习过程答案 学以致用 C 课后习题 一、单选题（本题共 5 小题。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。） 1．细胞代谢往往伴随着能量的变化，ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列相关叙述错误的是( ) A ．催化ATP 水解和ATP 合成的酶并不相同 B ．ATP 的水解产物可为RNA 的合成提供原料 C ．糖类、脂肪等有机物中储存的能量可直接为细胞的生命活动提供能量 D ．ATP 的水解往往伴随着吸能反应，为其提供能量 【答案】C 【解析】A．酶具有专一性，催化ATP 水解的酶为ATP 水解酶，催化ATP 合成的酶为ATP 合成酶，因此二 者并不相同，A 正确； B ．ATP 的水解产物可为某些RNA 的合成提供原料：ATP 脱去两分子磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸， 是RNA 的基本单位之一，B 正确； C ．糖类、脂肪等有机物中储存的是稳定的化学能，不能直接为生命活动提供能量，ATP 是细胞生命活动 的直接能源，C 错误； D ．ATP 的水解能释放能量，故ATP 水解往往伴随着吸能反应，为其提供能量，D 正确。 2．萤火虫细胞的能量“通货 ”是ATP ，下图为ATP 的结构和ATP 与ADP 相互转化的关系式。下列相关说法 错误的是( ) A ．ATP 的组成元素为C 、H 、 O 、N 和P B ．图 2 中进行①过程时，图 1 中的c 键断裂并释放能量 C ．有机物的氧化分解往往伴随着图 2 中的②过程 D ．ATP - ADP 循环使细胞中储存了大量的ATP 【答案】D 【解析】A ．ATP 的组成元素为 C 、 H 、 O 、 N 和P ，含氮碱基含有 N 元素，磷酸含有P 元素，A 正确； B ．图 2 中①过程为ATP 的水解，ATP 中远离A 的特殊的化学键容易断裂，即图 1 中的c 键断裂并释放能 量，B 正确； C ．有机物的氧化分解属于放能反应，常与ATP 的合成相联系，即往往伴随着图 2 中的②过程，C 正确； D ．细胞中ATP 的含量很少，但是ATP 与ADP 的转化速率很快，D 错误。 第 2 页 学科网（北京）股份有限公司 3．沙眼衣原体是一类独特的原核生物，有较复杂的、能进行一定代谢活动的系统，但不能合成高能化合物， 必须由宿主细胞提供，下列说法正确的是( ) A ．沙眼衣原体细胞内不具有核糖体 B ．沙眼衣原体具有完整的核膜结构 C ．沙眼衣原体能在无细胞的培养基中繁殖 D ．沙眼衣原体属于生命系统，其系统的边界是细胞膜 【答案】D 【解析】A ．沙眼衣原体是原核生物，原核生物唯一的细胞器是核糖体，所以沙眼衣原体具有核糖体，A 错 误； B ．原核生物没有以核膜为界限的细胞核，所以没有核膜，B 错误； C ．由题可知，沙眼衣原体不能合成高能化合物，必须由宿主细胞提供，因此沙眼衣原体必须寄生在活细 胞中，不能在无细胞的培养基中繁殖，C 错误； D ．沙眼衣原体是原核生物，原核生物是由原核细胞构成的，因此属于生命系统，细胞的边界是细胞膜， D 正确。 4．萤火虫的发光器在离体后一段时间内可以继续发出荧光。研究人员将荧光已经消失的萤火虫发光器研磨液 分成A 、 B 两组，分别滴加等体积的ATP 溶液和葡萄糖溶液后，A 组立即重新出现荧光，而 B 组需要经 过一段时间才会重新出现荧光。根据上述材料，不能得出的结论是( ) A ．ATP 和葡萄糖都是细胞内的能源物质 B ．ATP 是细胞内的直接能源物质 C ．ATP 通过特殊化学键的断裂提供能量 D ．B 组现象出现的原因可能是葡萄糖中能量转移给ATP 【答案】C 【解析】A ．A 、B 两组分别滴加等体积的ATP 溶液和葡萄糖溶液后，A 组立即重新出现荧光，而B 组需 要经过一段时间才会重新出现荧光，说明ATP 和葡萄糖都是细胞内的能源物质，其中ATP 是直接能源物 质，葡萄糖是主要能源物质，A 正确； B ．A 组滴加ATP ，立即重新出现荧光，说明ATP 是直接能源物质，B 正确； C ．通过题意只能得出ATP 是直接能源物质，但不能确定ATP 通过高能磷酸键的断裂提供能量，C 错误； D ．ATP 是直接能源物质，B 组滴加葡萄糖，一段时间后重新出现荧光，可能是葡萄糖中的能量转移到了 ATP 中，D 正确。 5．每个细菌内的ATP 含量基本相同，可利用以下反应原理来检测样品中细菌数量，下列相关叙述错误的是 ( ) 荧光素+ ATP + O2 ——→氧化荧光素+ AMP + PPi + H2O +荧光 A ．所用检测试剂中应含有荧光素、荧光素酶和ATP ，并给以氧气供应 B ．细菌内ATP 与ADP 相互转化的机制与所有生物的细胞都是一样的 C ．ATP 中的A 表示腺苷，由一分子腺嘌呤和一分子核糖构成 D ．ATP 水解释放的能量部分转化成光能，荧光强度与样品中细菌数量呈正相关 【答案】A 【解析】A ．检测试剂中应含有荧光素酶和荧光素，ATP 来自待检测样品中的细菌，A 错误； B ．ATP 与ADP 相互转化的机制在所有生物的细胞中都是一样的，B 正确； C ．ATP 的结构简式是A - P ~ P ~ P ，其中A 代表腺苷（由 1 分子腺嘌呤和 1 分子核糖构成），C 正确； D ．ATP 水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强，说明ATP 含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧 光强度与细菌数量呈正相关，D 正确。 二、填空题（本题共 1 小题） 6．萤火虫发光是神奇的夏夜美景。萤火虫发光机理在于尾部部分细胞内存在的荧光素，在荧光素酶和能量的 作用下与氧发生化学反应，发出荧光。某同学利用荧光素、荧光素酶、蛋白酶、ATP 、淀粉酶等溶液为实 验材料，在体外模拟萤火虫发光，具体操作如下，请分析并回答下列问题： 组别 底物 酶 能源 结果 ① 荧光素 不加酶 ATP 未发出荧光 ② 荧光素 荧光素酶 ATP 发出荧光 ③ 荧光素 高温处理的荧光素酶 ATP 未发出荧光 ④ 荧光素 蛋白酶 ATP 未发出荧光 ⑤ 荧光素 荧光素酶 葡萄糖 ? （1）实验⑤的“ ？ ”处所对应的结果最可能是 1 ，原因是 2 。 （2）ATP 的结构简式是 3 ，萤火虫发光伴随ATP 的水解，因此该反应是一种 4 （填“吸 能 ”或“放能 ”）反应。 【答案】1、未发出荧光 2、葡萄糖不是细胞的直接能源物质 3 、A - P ~ P ~ P 4、吸能 【解析】（1）葡萄糖不是细胞的直接能源物质，在体外葡萄糖不能分解而供能，因此荧光素在荧光素酶的 作用下，不能发出荧光。 （2）ATP 的结构简式是A - P ~ P ~ P ，ATP 的水解和吸能反应相联系，萤火虫发光伴随ATP 的水解，因 此该反应是一种吸能反应。 第 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $