5.2細胞的能量貨幣ＡＴＰ（第2課時）導(dǎo)學(xué)案高一上學(xué)期生物人教版必修1

細胞的能量“貨幣”ATP導(dǎo)學(xué)案02班級姓名【教學(xué)目標(biāo)】依據(jù)ATP的分子簡式，說出ATP的化學(xué)組成和特點。2．根據(jù)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，解釋ATP在細胞生命活動中的作用。(二)ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用【預(yù)習(xí)案】1．ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化過程(1)圖中字母A、B代表的物質(zhì)分別是、。(2)能量1的來源的生理過程①綠色植物：。②動物、人、真菌和大多數(shù)細菌：(3)寫出ATP合成的反應(yīng)式：(4)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與ATP的關(guān)系2．ATP與ADP轉(zhuǎn)化的特點(1)對細胞的正常生活來說，ATP與ADP的這種相互轉(zhuǎn)化，是時刻不停地發(fā)生并且處在之中的。(2)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機制，在所有生物的細胞內(nèi)都是一樣的，這體現(xiàn)了。3．ATP的利用(1)ATP的利用實例及供能機理實例肌肉收縮；大腦思考；電鰩發(fā)電；物質(zhì)合成；物質(zhì)的主動運輸供能機理ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質(zhì)等分子，導(dǎo)致其發(fā)生變化，也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)(2)實例——ATP為主動運輸供能的機理【教材邊角知識發(fā)掘】1．(教材P87正文內(nèi)容延伸思考)人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，以供運動之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化，請分析原因。提示：(教材P89楷體字內(nèi)容)螢火蟲尾部發(fā)光的原理是螢火蟲尾部的發(fā)光細胞中含有，在ATP提供能量的前提下，熒光素酶可催化熒光素轉(zhuǎn)化為能發(fā)出熒光的?！咎骄堪浮?、ATP與ADP間的相互轉(zhuǎn)化過程不可逆反應(yīng)式ATPeq\o(→,\s\up14(酶))ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up14(酶))ATP類型反應(yīng)合成反應(yīng)場所生物體的需能部位細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體能量變化能量——與吸能反應(yīng)相聯(lián)系能量——與放能反應(yīng)相聯(lián)系能量來源ATP分子末端的磷酸基團脫離時釋放的能量（特殊化學(xué)鍵中的化學(xué)能）所釋放的能量（有機物中的化學(xué)能）、能量去向綜上所述，ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的過程應(yīng)理解為“物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的”或解釋為“物質(zhì)是可以循環(huán)利用的，能量是不能循環(huán)的”。2細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的，如大腦思考、電鰩發(fā)電和物質(zhì)的主動運輸都需要消耗ATP。下圖是ATP為主動運輸供能示意圖。(1)由甲→乙過程中，ATP轉(zhuǎn)化為ADP，磷酸基團的去向及其作用是什么？提示：(2)從Ca2＋的轉(zhuǎn)運過程看，Ca2＋的載體蛋白有什么作用？提示：3.各類能源物質(zhì)的區(qū)別（1）ATP——驅(qū)動細胞生命活動的。（2）太陽能——生物體進行各項生命活動的。（3）糖類——生物體進行各項生命活動的。（4）脂肪——生物體。（5）糖原——只存在于動物細胞中的儲能物質(zhì)。（6）淀粉——只存在于植物細胞中的儲能物質(zhì)。（7）糖類、脂肪、蛋白質(zhì)——生物體內(nèi)的三大能源物質(zhì)，供能先后順序一般是糖類、脂肪、蛋白質(zhì)。［溫馨提醒］ATP≠能量。ATP中遠離腺苷的特殊的化學(xué)鍵斷裂時能夠釋放出能量，所以ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不能將兩者等同?！就卣寡由臁?．ATP是細胞內(nèi)流通的能量“貨幣”吸能反應(yīng)一般與ATP水解相聯(lián)系；放能反應(yīng)一般與ATP合成相聯(lián)系，能量通過ATP在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。示意圖如下()[典例]研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細胞，1～2min后迅速分離得到細胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團被32P標(biāo)記，并測得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是A．該實驗表明，細胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB．32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C．32P在ATP的3個磷酸基團中出現(xiàn)的概率相等D．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快，且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細胞核內(nèi)【課堂檢測案】1．判斷下列表述的正誤()(1)吸能反應(yīng)伴隨著ATP的合成，放能反應(yīng)伴隨著ATP的水解。(×)()(2)人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡。(×)()(3)載體蛋白磷酸化會使其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。(√)()(4)細胞中所有需要能量的生命活動都由ATP直接供應(yīng)。(×)()2．ATP能直接給細胞的生命活動提供能量。下列生命活動中，不需要消耗ATP的是A．肌細胞收縮B．螢火蟲發(fā)光C．甘油進入細胞D．大腦思考()3.如圖為細胞中ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖，下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．在一個活細胞中，時刻進行著過程①和②，①和②處于動態(tài)平衡B．②過程的完成需要有水參與C．ADP再脫去一個磷酸基團后，可以作為構(gòu)成RNA的原料D．細胞中的吸能反應(yīng)通常與①相聯(lián)系()4．ATP是一種非常重要的化合物，它是細胞的能量“貨幣”，其結(jié)構(gòu)簡式為A—P～P～P。ATP的水解可以為物質(zhì)的主動運輸供能，下圖是ATP為主動運輸供能的示意圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是A．ATP中離A最遠的兩個磷酸基團被水解后，剩余部分是組成RNA的一種基本單位B．參與Ca2＋主動運輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶C．在運輸Ca2＋的載體蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨能量的轉(zhuǎn)移D．由圖可知，細胞中Ca2＋的跨膜運輸是由ATP水解提供能量的主動運輸，而ATP水解總是跟放能反應(yīng)有關(guān)()5．蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化被比喻為一種分子開關(guān)，分子開關(guān)的機理如圖所示。形成有活性的蛋白質(zhì)是一個磷酸化的過程，即“開”的過程，形成無活性的蛋白質(zhì)是一個去磷酸化的過程，即“關(guān)”的過程。下列有關(guān)分子開關(guān)的說法不正確的是A．蛋白質(zhì)去磷酸化過程是一個放能反應(yīng)的過程，釋放的能量有一部分可用于合成ATPB．ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質(zhì)磷酸化C．蛋白質(zhì)活性的改變可能是通過蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)的變化來實現(xiàn)D．蛋白質(zhì)磷酸化過程是一個吸能反應(yīng)，與ATP的水解相聯(lián)系()6.ATP與ADP的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖，其中①和②為反應(yīng)過程，③表示某化學(xué)鍵，下列敘述正確的是A.過程①是合成反應(yīng)B.過程②的能量來源可以不同C.過程①和②需要的是同一種酶D.細胞內(nèi)所有的吸能反應(yīng)均由ATP供能細胞的能量“貨幣”ATP導(dǎo)學(xué)案02答案【預(yù)習(xí)案】1．(1)Pi、ADP。(2)①綠色植物：光合作用和呼吸作用。②呼吸作用。(3)寫出ATP合成的反應(yīng)式：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up14(酶))ATP(4)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與ATP的關(guān)系：水解合成2．ATP與ADP轉(zhuǎn)化的特點(1)動態(tài)平衡(2)生物界的統(tǒng)一性。3．ATP的利用(1)主動運輸磷酸化活性(2)實例——ATP為主動運輸供能的機理：酶活性末端磷酸基團能量的轉(zhuǎn)移空間結(jié)構(gòu)【教材邊角知識發(fā)掘】1．提示：ATP與ADP時刻不停地發(fā)生快速轉(zhuǎn)化，并且處于動態(tài)平衡之中。2．熒光素和熒光素酶，熒光的氧化熒光素?！咎骄堪浮?、ATP與ADP間的相互轉(zhuǎn)化過程不可逆類型水解反應(yīng)合成反應(yīng)能量變化釋放儲存系能量來源（特殊化學(xué)鍵中的化學(xué)能）呼吸作用、光能能量去向用于各項生命活動儲存于ＡＴＰ中2(1)提示：ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。(2)提示：參與主動運輸轉(zhuǎn)運Ca2＋的載體蛋白有兩種作用，一是運輸作用，結(jié)合Ca2＋進行跨膜運輸；二是催化作用，能催化ATP水解。3.各類能源物質(zhì)的區(qū)別（1）ATP——驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。（2）太陽能——生物體進行各項生命活動的最終能源。（3）糖類——生物體進行各項生命活動的主要能源物質(zhì)。（4）脂肪——生物體內(nèi)良好的儲能物質(zhì)。（5）糖原——只存在于動物細胞中的儲能物質(zhì)。（6）淀粉——只存在于植物細胞中的儲能物質(zhì)。（7）糖類、脂肪、蛋白質(zhì)——生物體內(nèi)的三大能源物質(zhì)，供能先后順序一般是糖類、脂肪、蛋白質(zhì)。[典例][解析]根據(jù)題意可知：該實驗不能說明細胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP，A錯誤；根據(jù)題意“結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團被32P標(biāo)記，并測得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強度幾乎一致?！闭f明32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性，B正確；根據(jù)題意可知：放射性幾乎只出現(xiàn)在ATP的末端磷酸基團，C錯誤；該實驗不能說明轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細胞核內(nèi)，D錯誤。[答案]B【課堂檢測案】1．判斷下列表述的正誤(1)(×)(2)(×)(3)(√)(4)(×)2．解析：選C甘油進入細胞的方式為自由擴散，不消耗ATP。3.解析：選DATP為直接能源物質(zhì)，在一個活細胞中，時刻進行著ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程，細胞中ATP含量很少，但轉(zhuǎn)化很快，二者處于動態(tài)平衡，A正確；②過程表示ATP的水解過程，該過程有水消耗，B正確；ADP再脫去一個磷酸基團后，成為腺嘌呤核糖核苷酸，可以作為構(gòu)成RNA的原料，C正確；細胞中的吸能反應(yīng)通常與②相聯(lián)系，細胞中的放能反應(yīng)通常與①相聯(lián)系，D錯誤。4．解析：選DATP中的“～”代表一種特殊的化學(xué)鍵，斷開兩個這種化學(xué)鍵，就形成了A—P，又叫AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，它是組成RNA的一種基本單位，A正確；如圖所示，參與Ca2＋主動運輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶，當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2＋與其相應(yīng)位點結(jié)合時，酶活性就被激活了，B正確；在運輸Ca2＋的載體蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨能量的轉(zhuǎn)移，此過程就是載體蛋白的磷酸化，C正確；細胞中Ca2＋的跨膜運輸是主動運輸，需要ATP水解釋放能量為其供能，而細胞內(nèi)許多吸能反應(yīng)與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，D錯誤。5．解析：選A由圖可知蛋白質(zhì)去磷酸化過程不是放能反應(yīng)，沒有產(chǎn)生ATP，A錯誤；在蛋白質(zhì)磷酸化過程中，ATP水解產(chǎn)生ADP和磷酸，磷酸分子來自ATP中遠離腺苷的磷酸基團，B正確；結(jié)構(gòu)決定功能，蛋白質(zhì)活性的改變可能是通過蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的變化來實現(xiàn)的，C正確；蛋白質(zhì)磷酸化過