5.1 生命活动的直接能源——ATP 学案（含答案）

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1、 第第 16 课时课时 生命活动的直接能源生命活动的直接能源ATP 目标导读 1.结合图 51，简述 ATP 的利用。2.分析 P79ATP 的结构式，了解 ATP 的结构 特点。3.结合图 53，阐明 ATP 和 ADP 的相互转化关系。 重难点击 ATP 和 ADP 的相互转化及其意义。 一、ATP 的生理功能 细胞内的新陈代谢包括物质代谢和能量代谢，能量代谢离不开 ATP 的生理作用。阅读 教材 P78内容，回答下列问题。 1向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一块肌肉上滴加 三磷酸腺苷(ATP)溶液，肌肉很快就能发生明显的收缩，这说明直接给生命活动提供能量的

2、是 ATP。 2完成下图，理解 ATP 的生理功能 3为什么说 ATP 是细胞内流通的“能量货币”？ 答案 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是 ATP 直接提供的。能量通过 ATP 分子在吸 能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把 ATP 比喻成细胞内流通的“能量货 币”。 归纳提炼 有关细胞能源物质的归纳 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 1 g 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

3、物的光 合作用固定的太阳能 活学活用 1科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同 一条肌肉上滴 ATP 溶液，肌肉很快就发生明显的收缩现象。这种现象说明了( ) A葡萄糖是生物体生命活动的能源物质 BATP 是生物体生命活动的能源物质 C葡萄糖是生物体生命活动的直接能源物质 DATP 是生物体生命活动的直接能源物质 答案 D 解析 题干所述现象表明葡萄糖不能直接供给生命活动能量而 ATP 可以，说明 ATP 是生物 体生命活动的直接能源物质。 二、ATP 的分子简式 ATP 是生命活动的直接能源物质，这与它独特的分子结构有着密切关系。结合教材 P79 图 5

4、2 分析下面问题： 1ATP 是三磷酸腺苷的英文缩写，结构简式：APPP。 2A 代表腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，T 代表“3”，P 代表磷酸基，“”代表普通化学 键，“”代表高能磷酸键，该键水解时释放的能量高达 30.54 kJ/mol。所以 ATP 是一种高 能磷酸化合物。 3结构特点 (1)高能量：水解释放能量在 20.92 kJ/mol 以上的化合物称为高能化合物，在 ATP 酶的作用 下，ATP 水解释放的能量大约为 30.54 kJ/mol，而且 ATP 中含有磷酸基，因此 ATP 被称为 高能磷酸化合物。 (2)不稳定：在 ATP 酶的作用下，ATP 分子中远离 A 的那个高能磷

5、酸键很容易断裂，释放能 量。ATP 的水解通常就是指高能磷酸键的断裂。 4如果 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。 5ATP 和 RNA 在组成成分上有怎样的联系？ 答案 ATP 去掉两个磷酸基后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成 RNA 的基本单位 之一。 6ATP 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”代表腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”的含义是“3”。DNA 中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。 小贴士 ATP 的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、两个高能磷酸

6、键、三个 磷酸基。 归纳提炼 活学活用 2下图表示 ATP 的结构，其中表示高能磷酸键的是( ) A B C D 答案 A 解析 高能磷酸键位于磷酸基团之间，图中位置表示高能磷酸键。 三、ATP 的储能和放能过程 ATP 为生命活动提供能量，离不开与 ADP 的相互转化。如图表示 ATP 和 ADP 的相互 转化过程，请阅读教材 P7980内容，并结合该图分析： 1ATP 和 ADP 的转化过程 (1)ATP 的化学性质不稳定。 在 ATP 酶的催化作用下 ATP 分子中远离 A 的那个高能磷酸键容 易断裂，于是远离 A 的那个 P 就脱离开来，形成游离的 Pi(磷酸)，同时，储存在这个高能磷

7、 酸键中的能量释放出来，ATP 就转化成 ADP，反应式：ATP ATP酶 ADPPi能量。 (2)在 ATP 合成酶的催化作用下，ADP 可以接受能量，同时与一个游离的 Pi 结合，重新形成 ATP，反应式：ADPPi能量 ATP合成酶ATP。 2对 ATP 和 ADP 相互转化过程的分析 (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 ATP 酶属于水解酶；而生 成 ATP 是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。由酶的专一性可知，上述反应的酶 是不相同(相同、不相同)的。 (2)从反应场所上看：ATP 合成的场所有胞质溶胶、线粒体和叶绿体；而 ATP 分解的场所有 细

8、胞膜(供主动运输消耗的能量)、细胞核(DNA 复制和 RNA 合成所消耗的能量)等。因此， 其合成与分解的场所不完全相同。 (3)从能量上看：ATP 水解的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各项生命 活动利用；而合成 ATP 的能量主要是有机物中的化学能和太阳能，因此，反应中的能量流 向是不可逆(可逆、不可逆)的。 综上所述，ATP 和 ADP 相互转化的过程不是(是、不是)可逆反应。 3ADP 合成 ATP 时所需要的能量来源 (1)动物、人和大多数微生物：来自细胞呼吸作用时有机物分解释放的能量。 (2)绿色植物：来自呼吸作用和光合作用。 小贴士 ATP 和 ADP 的相互转化过

9、程可以概括为“物质是可逆的，能量是不可逆的，酶是 不相同的，场所是不完全相同的”。 归纳提炼 ATP 和 ADP 的相互转化归纳 比较项目 ATP 合成 ATP 水解 反应式 ADPPi能量 ATP合成酶 ATP ATP ATP酶 ADPPi能量 场所 线粒体、叶绿体、胞质溶胶 细胞内所有需要能量的结构 条件 由 ATP 合成酶催化 由 ATP 酶催化 能量来源 合成 ATP 的能量主要来自太阳能(光合 作用)和化学能(细胞呼吸) ATP 水解释放的能量是储存在远 离 A 的高能磷酸键中的能量 能量去路 储存在 ATP 中 用于各项生命活动 活学活用 3关于“ATP ATP酶 ATP合成酶 A

10、DPPi能量”的叙述中，正确的是( ) A物质和能量都是可逆的 B物质和能量都是不可逆的 C物质可逆，能量不可逆 D物质不可逆，能量可逆 答案 C 解析 ATP 与 ADP 相互转化的反应并不是可逆反应。我们不能单纯地利用化学上的观点来 判断该反应是否是可逆的，因为 ATP 与 ADP 在活细胞中永无休止地进行循环，该反应能够 明确地表示二者在一定条件下的循环过程，所以该循环使 ATP 不会因能量的不断消耗而用 尽，从而保证了生命活动的顺利进行。 1下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)ATP 含有 3 个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂( ) (2)ATP 中的 A 不代

11、表腺嘌呤， 当再脱去两个磷酸基团后， 形成的物质为 RNA 的基本单位之 一( ) (3)人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡( ) (4)ATP 在细胞内含量并不高，活细胞都能产生 ATP，也都会消耗 ATP( ) (5)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) 230 个腺苷和 60 个磷酸基最多能组成多少个 ATP( ) A10 个 B20 个 C30 个 D40 个 答案 B 解析 每个 ATP 分子中含有三个磷酸基，因此 60 个磷酸基最多能组成 20 个 ATP。 3动物体细胞内 ATP 水解所释放的

12、能量不可能用于( ) A物质的吸收 B物质的合成 C有机物的氧化分解 D肌肉收缩 答案 C 解析 有机物的氧化分解释放能量。 4下列关于 ATP 的说法中，不正确的是( ) A参与 ATP 组成的化学元素包括 C、H、O、N、P B衣藻和黑藻细胞产生 ATP 的场所是胞质溶胶、线粒体和叶绿体 CATP 中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能 DATP 在植物、动物和微生物体内的来源相同 答案 D 解析 衣藻和黑藻细胞都属于真核细胞，且能够进行光合作用，产生 ATP 的场所有胞质溶 胶、叶绿体和线粒体。光合作用生成的 ATP，能量来源于光能，呼吸作用生成的 ATP，能 量来源于

13、化学能，ATP 作为生命活动的直接能源物质，可以转化成光能、电能、机械能和化 学能等各种形式的能。ATP 在植物、动物和微生物体内的来源不同，都有呼吸作用，但植物 细胞中还有光合作用。 5下面是 ADP 转化成 ATP 时所需能量的主要来源示意图，据图完成下列问题： (1)1 分子 ATP 中含有_个高能磷酸键。 (2)图中的 a、b 分别代表_、_。 (3)c 指_。 (4)在动物肌细胞中，进行反应时，能量来自_ _。 (5)反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？ _。 (6)进行反应时能量用于_，进行反应时能量用于_， 由此可见能量是_，物质是_。 答案 (1)2 (2)呼吸作用 光合作用

14、(3)细胞的各项生命活动 (4)储存在 ATP 中的高能磷 酸键中的化学能 (5)不一样。 因为和是两个不同的反应， 而酶具有专一性 (6)合成 ATP 各项生命活动 不可逆转的 可逆的 解析 (1)ATP 的结构简式为 APPP，故 1 分子 ATP 中含有 2 个高能磷酸键。(2)合成 ATP 时的能量来源， 绿色植物来自于光合作用和呼吸作用的生理过程， 动物和人则来自于进 行呼吸作用时有机物的氧化分解。(3)ATP 水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。(4) 反应为 ATP 的水解反应，释放的能量来自于储存在 ATP 中的高能磷酸键中的化学能。(5) 由于酶具有专一性， 对于不同的反应， 所需酶的种类也不同。 (6)反应为 ATP 的合成反应， 其能量储存在 ATP 中。 反应为 ATP 的水解反应， 释放的能量用于生物体的各项生命活动。 在 ATP 与 ADP 的相互转化中，物质是可逆的，但能量是不可逆转的。