人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“通货”──ATP导学案

5.2 细胞的能量通货-ATP导学案

【学习目标】

1．分析ATP的分子结构，了解ATP的结构特点。

2．结合ATP和ADP的相互转化示意图，概述二者之间的关系。(重、难点)

3．结合教材图示，举例说明ATP的利用。

【自主预习】

ATP是生命活动的直接能源物质。下面是ATP的结构图。

结合该图分析：

1．结构简式：ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其结构简式是A—P～P～P。其中A代表腺苷。T代表“3”。表示含有3个磷酸基团，P代表磷酸基团。“—”代表普通化学键。“～”代表高能磷酸键。

【小贴士】　ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结。即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。

2．结构特点

(1)高能量：水解自由能在20.92 kJ/mol以上的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。在有关酶的催化作用下，ATP水解释放的能量多达30.54kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。

(2)不稳定：在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，释放能量。

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就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。

4．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。

ATP为生命活动提供能量离不开与ADP的相互转化。下图表示ATP和ADP的相互转化过程，请结合该图分析：

1．ATP和ADP的相互转化

(1)转化过程：ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解，于是远离A的那个P就脱离开来，形成游离的Pi(磷酸)。同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP。

(2)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属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶Ⅱ属于合成酶。由酶的专一性可知，上述反应的条件是不相同(相同、不相同)的。

②从ATP合成与分解的场所上看：ATP合成的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所有细胞膜(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尽相同。

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键，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的能量主要是有机物中的化学键和太阳能，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。

(3)ADP合成ATP时所需要的能量来源

①动物、人、真菌和大多数细菌：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的相互转化过程应可以概括为“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”。

2．ATP的利用

(1)利用途径：由图可知，ATP被用于各项生命活动。

如：细胞的主动运输，生物发电、发光，肌细胞收缩，大脑思考等都需要ATP提供能量。另外，细胞内吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，放能反应一般与ATP的合成反应相联系。

(2)ATP在细胞中的含量并不多，为什么能为生命活动提供大量的能量？

答案：ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，所以可以为生命活动提供直接能源，也使细胞内ATP的含量总处于动态平衡之中。

【互动探究】

ATP和ADP的相互转化归纳

【课堂练习】

1．ATP的结构简式可以简写成(　　)

A．A－P－P～P　 B．A－P～P～P

C．A～P～P－P D．A～P～P～P

答案：B

2．海洋中的鮟鱇鱼有发光现象，其光能由(　　)

A．电能转变而来

B．ATP转化成ADP时释放的化学能转变而来

C．热能转变而来

D．有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来

答案：B

3．下面是ATP在酶的作用下水解后的产物及释放能量，表述正确的是(　　)

A．A－P～P＋Pi＋能量 B．A－P－P＋Pi＋能量

C．A～P－P＋Pi＋能量 D．A～P～P＋Pi＋能量

答案：A

4．下列对ATP的叙述中，错误的是(　　)

A．远离A的高能磷酸键容易水解

B．只在光合作用中产生

C．ATP和ADP可以相互转化

D．生命活动的直接供能物质

答案：B

5．ATP在细胞内的含量及其生成速度分别为(　　)

A．很多、很快 B．很少、很慢

C．很多、很慢 D．很少、很快

答案：D

6．如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：

(1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。

(2)图中的a、b代表的生理过程分别是______、______。

(3)若动物和人产生的能量可以用于c，则c指________。

(4)在动物肌细胞中，进行②反应时，释放的能量来自

________________________________________________________________________。

(5)①②反应进行时所需要的酶_______(选填“相同”或“不同”)，原因是_________。

答案：(1)2　(2)呼吸作用　光合作用　(3)生命活动　(4)远离腺苷的高能磷酸键中的化学能　(5)不同　①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性