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第1页第2节细胞的能量通货——ATP学案【学习目标】1．ATP的化学组成和特点2．ATP的分子简式3．ATP在能量代谢中的作用【学习重难点】1．ATP化学组成的特点及其在能量中的作用2．ATP与ADP相互转化【课前延伸】＿＿＿＿＿＿是细胞的主要能源物质，＿＿＿＿＿＿＿是生物体内储存能量的物质，＿＿＿＿＿＿＿是新陈代谢所需能量的直接来源，＿＿＿＿＿＿＿是几乎所有生命系统中能量的最终源头。【自主学习】一、ATP分子中具有高能磷酸键ATP是＿＿＿＿＿＿＿的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成＿＿＿＿＿＿＿＿，A代表＿＿＿＿＿＿，P代表＿＿＿＿＿＿＿＿，~代表＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。二、ATP和ADP可以相互转化ATP与ADP的相互转换（反应式）：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。ATP与ADP之间的相互转化过程并不是可逆反应。反应的场所、条件、反应式中的“能量”均不同ATP合成（反应式从右至左）ATP分解（反应式从左至右）场所＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿包括细胞内所有需要＿＿＿＿＿的进行生命活动的结构条件由＿＿＿＿＿＿＿＿酶催化由＿＿＿＿＿＿＿＿酶催化“能量”合成ATP的能量主要来自有机物分解释放的＿＿＿＿＿和光合作用中吸收的＿＿＿＿注意：ATP水解释放的能量不会再参与＿＿＿＿＿的合成ATP水解释放的能量是储存在ATP＿＿＿＿＿＿＿＿中的化学能ATP的形成途径：生物体内的ATP含量很低，所以ATP与ADP总是不断地进行着相互转化。在动、植物细胞内能使ADP转化为ATP的途径有：动物与人：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿绿色植物：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿三、ATP的利用细胞内吸能反应一般与＿＿＿＿＿＿＿＿的反应相联系，由＿＿＿＿＿＿＿＿提供能量；放能反应一般与＿＿＿＿＿＿＿＿的反应相联系，释放的能量储存在＿＿＿＿＿中。能第2页量通过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“通货”。【合作探究】用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入2只玻璃杯中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃杯中有淡黄色荧光出现，经过15min荧光消失。这是，再将ATP溶液加入其中一只玻璃瓶中，将葡萄糖溶液加入另一只玻璃瓶中，可观察到加入ATP溶液的玻璃瓶中有荧光出现，而加葡萄糖溶液的瓶中没有荧光出现。回答以下问题：（1）干燥后研成粉末状的物质含有________________________________。（2）说明萤火虫发光过程中能量的转化形式_______________________________________。（3）两只玻璃瓶最后的实验现象说明了__________________________________________。【精讲点播】一、生物体内的能源物质总结：（1）细胞中的重要能源物质——葡萄糖；（2）植物细胞中储存能量的物质——淀粉；（3）动物细胞中储存能量的物质——糖原；（4）生物体内储存能量的物质——脂肪；（5）生物体进行各项生命活动的主要能源物质——糖类；（6）生物体进行各项生命活动的直接能源物质——ATP；（7）生物体进行各项生命活动的最终能源物质——太阳光。二、ATP与ADP的相互转化过程是不是化学上的可逆反应？为什么？答：不是。这是因为它们：（1）反应条件不同：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。（2）能量来源不同：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能，而合成ATP的能量主要是有机物中的化学能和太阳能。（3）合成与分解的场所不同：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多，如：细胞膜（供主动运输消耗的能量）、叶绿体的基质（将ATP中的能量释放出来，储存在合成的有机物中）、细胞质的基质（由ATP供能，活化氨基酸，将活化的氨基酸转移到相应的mRNA上）、细胞核（DNA复制和RNA合成所消耗的能量）等等。因此，合成与分解的场所不尽相同。（4）两者的功能不同：ATP是生物体内生命活动的直接能源物质，它水解时释放的能量可以供各项生命活动需要；而ATP的合成伴随着能量的储存，该反应实际上是生物体内能量的转移过程。三、ATP的利用第3页吸能反应：需要消耗能量，是吸能反应。（如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，）这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应：能够释放能量，是放能反应。（如丙酮酸的氧化分解，）这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下6种。①渗透能细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能。②机械能细胞内各种结构的运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，肌细胞的收缩，草履虫纤毛的摆动，精子鞭毛的摆动，有丝分裂期间染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等。③电能大脑的思考──神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。④化学能细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成为大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，细胞内物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，成为能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需要由ATP转化而来的化学能做功。⑤光能目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发光的能量直接来自ATP，如萤火虫的发光。【小结知识】【当堂检测】1．三磷酸腺苷的分子简式为（）A．A－P-P－PB．A－P－P～PC．A－P～P～PD．A～P～P～P2．ATP在细胞内的含量及其生成是（）A．很多、很快B．很少、很慢C．很多、很慢D．很少、很快3．人体内产生ATP的细胞器是（）A．叶绿体B．线粒体C．核糖体D．高尔基体4．绿色植物的细胞中，能生成ATP的细胞器是（）A．叶绿体和线粒体B．线粒体和核糖体C．核糖体和高尔基体D．高尔基体和叶绿体【课后拓展】1．荧火虫发光所用的能量直接来自A、葡萄糖B、磷酸肌酸C、脂肪D、ATP2．下列生命现象中不伴有ATP消耗的是A．神经冲动的传导B．含羞草受到刺激小叶合拢C．葡萄糖在小肠中被吸收D．根尖生长点细胞有丝分裂3．ATP转化为ADP可表示如下：式中X代表第4页A、H2OB、[H]C、PD、Pi4．关于动物细胞中ATP的正确叙述A、ATP在动物体细胞中普遍存在，但含量不多B、当它过分减少时，可由ADP在不依赖其他物质条件下直接形成C、它含有三个高能磷酸键D、ATP转变为ADP的反应是可逆的5．以下是对生物体ATP的有关叙述，其中正确的一项是A、ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的B、ATP与ADP是同一种物质的两种形态C、生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应D、ATP与ADP的相互转化，使生物体内的各项化学反应能在常温常压下快速而又顺利地进行6．精子在长途跋涉寻找卵细胞的过程中，与反应式ATPADP＋Pi＋能量有关的叙述中，错误的是Ａ、在整个过程中，反应式只向右进行不向左进行Ｂ、在整个过程中，反应式既向右进行也向左进行Ｃ、反应向左进行和向右进行时的酶不同Ｄ、反应向左进行和向右进行的能量不同★7．1997年诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗．博耶和英国的约翰．沃克，以表彰他们在研究三磷酸腺苷如何利用能量进行自身再生方面取得的成就。“三磷酸腺苷”简称“腺三磷”，又叫ATP，是腺嘌呤的衍生物，含有三个相连的磷酸基，末端两个磷酸键分解时伴随有较大内能量变化，是生物体内能量转化的中心物质。回答下列问题：⑴ATP的分子简式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其中A代表＿＿＿，T代表＿＿＿，P代表＿＿＿＿＿，＿＿＿＿代表高能磷酸键。⑵写出ADP和ATP相互转变的反应式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⑶在动物细胞中，ADP转变成ATP的能量主要来自＿＿＿＿作用，通常需要分解＿＿＿＿＿＿＿，消耗＿＿＿＿气；对于植物来说，ADP转变成ATP的能量还可来自＿＿＿＿＿作用。在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。