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第2节细胞的能量“货币”ATP内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.简述ATP的化学组成和特点。2.简述ATP和ADP的相互转化。3.解释ATP在能量代谢中的作用。1.生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。水平一2.科学思维——分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。水平二研读教材·梳理探究ATP分子的结构及特点———————————————知识梳理———————————————1.ATP的分子结构2.ATP的名称与简式[典例1]下列关于ATP的叙述中，错误的是()A.ATP分子中含有三个特殊化学键B.正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化C.ATP分子水解掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤核糖核苷酸D.ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质解析ATP分子是由一个腺苷和三个磷酸基团构成的，它含有一个普通磷酸键和两个特殊化学键，水解掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤核糖核苷酸，A错误，C正确；细胞中ATP的含量不多，但能不断地合成和水解，从而保证细胞中稳定的供能环境，B正确；ATP分子中的“A”代表腺苷，而DNA、RNA中的碱基“A”表示腺嘌呤，D正确。答案A联想质疑★ATP的分子结构1.ATP中含有的能量是什么能？主要储存在哪些部位？提示：化学能；特殊的化学键。2.20个腺苷和60个磷酸最多可以组成多少个ATP？这些ATP分子中所含的特殊的化学键有多少个？提示：20；40。ATP与ADP的相互转化及利用———————————————知识梳理———————————————一、ATP与ADP的相互转化1.ATP与ADP转化的实质：ATP中能量的储存与释放主要通过末端磷酸基团的结合和脱离来实现。2.转化的过程(1)ATP水解产物：二磷酸腺苷(ADP)和无机磷酸(Pi)，同时释放出能量。(2)转化的反应式：ATP酶1酶2ADP＋Pi＋能量。(3)细胞内ATP含量与转化特点含量很少但转化迅速，细胞内ATP含量总处于动态平衡的状态，从而保证了能量的持续供应。(4)合成ATP所需能量的来源：所有活细胞均可通过细胞呼吸释放的能量合成ATP①人、动物、真菌、大多数细菌：来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。②绿色植物：除来自呼吸作用所释放的能量，还可以来自光能。二、ATP的生理功能1.细胞中绝大多数消耗能量的生命活动是由ATP直接供能。2.功能举例———————————————素养提升———————————————生命观念——ATP与ADP的相互转化与利用如图为ATP与ADP的相互转化示意图，请回答下列问题：(1)图中的酶1和酶2相同吗？提示不相同。酶1催化ATP的合成，是一种合成反应，属于合成酶；酶2催化ATP的水解，是一种水解反应，属于水解酶。(2)ATP发生水解和合成反应时能量的变化是否相同？提示不相同。能量的变化是：ATP发生水解时释放能量，合成ATP时储存能量。(3)ATP是细胞的能量“通货”，为什么还说细胞的主要能源物质是糖类？它们有何内在联系？提示糖类是主要的能源物质，但糖类氧化分解时所释放的能量需转移到ATP中，方可被用于各种耗能反应，事实上，细胞中ATP形成时所需能量正是源于多种生化反应所释放的能量。(4)生物体的各种生命活动都需要能量，因此生物体内储存着很多的ATP，这种说法是否正确？为什么？提示不正确。生物体活细胞中ATP和ADP在不停地相互转化，这既可避免一时用不尽的能量白白流失掉，又保证了及时供应生命活动所需的能量，因此生物体内并没有储存较多的ATP。[典例2]如图表示ATP与ADP之间的转化图，下列分析错误的是()A.A为ATP，B为ADPB.能量1和能量2来源不同C.酶1和酶2是同一种酶D.C1和C2是同一种物质解析在水解酶的作用下，ATP远离腺苷A的那个磷酸基团脱离形成磷酸，同时储存的能量释放出来，ATP转化成ADP;在另一种酶的催化作用下，ADP可以吸收能量，与磷酸结合形成ATP。分析图示可知，A为ATP，B为ADP，C1、C2都为磷酸。答案C【一题多变】(1)从两个相邻磷酸基团之间特殊化学键的稳定性方面分析，为什么ATP与ADP间能迅速地相互转化？提示因为末端磷酸基团稳定性较低，当ATP在ATP酶的作用下水解时，脱离下来的磷酸基团使能量与其他分子结合，从而使之发生变化，容易合成也容易水解。(2)如果图中的变化发生于人体的骨骼肌，能量2来自哪里？能量1又用于哪些过程？提示能量2来自呼吸作用，能量1用于骨骼肌的收缩及其他一些吸能反应。联想质疑★在剧烈运动时，每小时约要消耗30kgATP，但ATP在细胞内含量很少，转化速度很快！★萤火虫的发光，电鳗的放电都伴随着ATP和ADP的转化。★ATP与ADP的相互转化。★ADP转化成ATP时能量的主要来源课堂小结随堂检测1.ATP在一定条件下很容易断裂和重新形成的化学键是()A.A与P之间的化学键B.前两个P之间特殊化学键C.离A较近的那个特殊化学键D.远离A的那个特殊化学键解析ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键易断裂，也容易重新形成。答案D2.下图表示ATP的结构，相关叙述正确的是()A.b键断裂后形成ADP和PiB.图中的3表示ATP中的字母AC.由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位D.组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P解析图中3是腺嘌呤，a键断裂后形成ADP和Pi，由1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位。答案D3.ATP分子在细胞内能够释放能量和储存能量，从结构上看，其原因是()①腺嘌呤核苷很容易吸收能量和释放能量②三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合③远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP④ADP可以迅速地与磷酸结合，吸收能量形成特殊的化学键，使ADP转变成ATPA.①③B.③④C.②④D.①④解析从ATP的结构简式A—P～P～P可知，分子中含有两个特殊的化学键。末端的特殊的化学键很容易吸收能量和释放能量，①错误；末端的磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合，②错误；在酶的作用下，末端的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP，③正确；ADP可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成第二个特殊的化学键，使ADP转变成ATP，④正确。答案B4.下列关于ATP与ADP相互转化的叙述，正确的是()A.ATP和ADP相互转化是一种可逆反应B.细胞可以利用热能将ADP转化为ATPC.ATP转化成ADP时，所有的特殊化学键都断裂D.动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的，说明了生物界具有统一性解析ATP和ADP相互转化所需的酶不同，不是可逆反应；ADP转化为ATP时的能量来自呼吸作用和光合作用，热能不能转化为ATP中的能量；ATP转化成ADP时是末端的特殊化学键断裂。答案D