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第1课时生命活动的能量“通货”——ATP学习目标核心素养解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。1.通过分析ATP的分子结构，认识ATP具有的与功能相适应的特点。2.结合示意图分析ATP与ADP相互转化的过程中物质和能量的对应关系。一、ATP的分子结构及特点1．全称：腺嘌呤核苷三磷酸。2．组成1分子[b]核糖1分子[c]腺嘌呤3分子[a]磷酸3．结构简式：A—P～P～P4．符号含义A：腺嘌呤核苷核糖腺嘌呤T：3P：磷酸基团～：高能磷酸键5．特点：ATP末端的高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂。二、ATP和ADP的相互转化和利用1．ATP水解的本质：ATP末端的高能磷酸键断裂。2．相互转化示意图3．相互转化的意义既为生命活动及时提供能量，又避免一时用不尽的能量白白流失掉。4．ATP的利用在生物体内，ATP直接为生物体的各种需能反应提供能量；在能量的转换中，它也起着关键作用。1．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速。()2．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成。()3．ATP中的“A”与碱基“A”是同一种物质。()4．ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，且是生物界的共性。()5．ATP可直接为生物体的各种需能反应提供能量。()[答案]1.√2．×提示：ATP是生命活动的直接能源物质，ATP中有两个高能磷酸键，但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。3．×提示：ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，DNA和RNA中的碱基“A”是腺嘌呤。4．√5.√ATP的分子结构和特点[问题探究]某病人脑溢血后导致右侧肢体瘫痪，为了使患者尽快恢复其右肢的功能，除正常治疗外，医生还增加了ATP辅助治疗。ATP可以用于辅助治疗的原因是什么？正常生物体内是否含有ATP，如何发挥作用？提示：(1)ATP能提供能量，能起到改善患者新陈代谢状况，辅助治疗疾病的作用。(2)正常生物体内含有ATP，其水解时可将其中储存的能量释放出来，供各种生命活动所需。[讲解归纳]1．ATP的分子组成示意图(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。(2)结构组成：可以用“1、2、3”来总结，1个腺嘌呤核苷通过2个高能磷酸键与3个磷酸基团结合而成。2．ATP结构与功能的关系ATP(A—P～P～P)中含有两个高能磷酸键(～)，其中远离A的那个高能磷酸键容易水解而断裂，释放出大量能量。这些能量可被直接用于各项生命活动，即ATP是生命活动的直接能源物质。特别提醒：ATP≠能量ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。【知识总结】生物体中与能量有关的物质(1)直接能源物质——ATP。(2)主要的能源物质——糖类。(3)主要的储能物质——脂肪。(4)植物特有的储能物质——淀粉。(5)动物特有的储能物质——糖原。(6)最终能量来源——太阳能。1．ATP分子在细胞内能够储存能量和释放能量，从结构上看，其原因是()①腺嘌呤核苷很容易吸收和释放能量②第三个高能磷酸键很容易断裂与再结合③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化形成ADP④ADP可以迅速与磷酸基团结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转化形成ATPA．①③B．②④C．③④D．①④C[转化过程中，ATP分子的第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离或与ADP结合。]2．在下列四种化合物的化学组成中，符号“○”内所对应的含义最接近的是()A．①和②B．②和③C．③和④D．①和④D[本题综合考查高中生物课本中几种化合物的化学组成，①中“○”所对应的含义是腺嘌呤核糖核苷酸，②中“○”所对应的含义是腺嘌呤，③中“○”所对应的含义是腺嘌呤脱氧核苷酸，④中“○”所对应的含义是腺嘌呤核糖核苷酸。]辨析比较：“A”的辨析ATP中的“A”为腺嘌呤核苷，由腺嘌呤和核糖组成；DNA分子中的“A”为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；RNA分子中的“A”为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；核苷酸中的“A”为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。ATP和ADP的相互转化[问题探究]有人说，如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP则相当于现金。你认为这种比喻有道理吗？提示：有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用，这些稳定的化学能只能转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。[讲解归纳]ATP与ADP相互转化的关系式及示意图(如下图)(1)ATP与ADP相互转化的结构基础科学研究表明，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键，在一定的条件下容易水解，也很容易重新形成。水解时伴随有能量的释放，重新形成时伴随有能量的储存。在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A的那个高能磷酸键水解，远离A的那个磷酸基团脱离开，形成磷酸(Pi)，同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，三磷酸腺苷就转化为二磷酸腺苷。在另一种酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时可与一个磷酸结合，从而转化为ATP。ATP酶另一种酶ADP＋Pi＋能量(2)ATP与ADP相互转化的理解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。由于酶具有专一性，因此，二者的反应条件不同。②从反应场所上看：ATP合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。因此，ATP的合成场所与分解场所不完全相同，即二者并非总是同时进行。③从能量上看：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的能量主要有化学能和太阳能，即二者的能量来源不同。列表如下：反应式ATP→ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADP→ATP类型水解反应合成反应条件水解酶合成酶场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化放能储能能量来源高能磷酸键呼吸作用、光合作用能量去向用于各项生命活动储存于ATP中特别提醒：细胞中ATP的含量并不多ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地进行相互转化，这是细胞的能量供应机制。1．下列有关“①ATP――→酶ADP＋Pi＋能量”“②ADP＋Pi＋能量――→酶ATP”反应的叙述中，正确的是()A．①②在活细胞中永无休止地进行，保证了生命活动的顺利进行B．所有生物体内的②过程所需要的能量都来自细胞呼吸C．当细胞吸收K＋时，ATP的消耗量不变D．ATP与ADP相互转化的过程中，物质和能量的变化都是可逆的A[②过程所需能量还可来自光合作用；K＋的吸收为主动运输，消耗ATP；ATP与ADP的相互转化中，物质可逆，能量不可逆。]2．下列有关反应式“ATP①②ADP＋Pi＋能量”的叙述中，错误的是()A．肺泡内的气体交换时，不伴随①过程的进行B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的C．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行D．细胞中所有ATP均来自呼吸作用D[肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过自由扩散实现的，而自由扩散不消耗能量；在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，但能量来源不同，是不可逆的；生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应①和吸能反应②之间流通，保证了生命活动的顺利进行；对于动物细胞，细胞中的ATP均来自呼吸作用，但对于绿色植物细胞，ATP的形成除来自呼吸作用外，还来自光合作用。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键。2．ATP与ADP相互转化的反应式：ATP酶1酶2ADP＋Pi＋能量。3．合成ATP所需的能量可来源于光合作用和呼吸作用。4．ATP是生命活动的直接能源物质，是一种高能磷酸化合物。5．细胞内的吸能反应总是与ATP的水解相关联，细胞内的放能反应总是与ATP的合成相关联。6．ATP的化学能可以转化成光能、电能、机械能等。1．下列关于ATP分子的叙述，错误的是()A．ATP中含有一个核糖和一个含氮碱基B．ATP脱去所有高能磷酸键后就是ADPC．ATP中的两个高能磷酸键储存有大量能量D．ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本原料B[ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当ATP脱去所有高能磷酸键后就是AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料。]2．细胞内的能量供应机制可用下图表示，下列说法错误的是()A．图中X代表的是ATPB．ATP与ADP之间可以相互转化C．图中的酶是同一种酶D．ATP是生命活动的直接能源物质C[图为ATP与ADP相互转化的示意图，图中X表示ATP，A、B正确；图中的酶分别是ATP合成酶和ATP水解酶，C错误；ATP是生命活动的直接能源物质，D正确。]3．海洋中的电鳗有放电现象，其电能是由()A．有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来的B．热能转变而来的C．光能转变而来的D．ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来的D[电鳗放电是一种生命活动，其电能也是由生命活动的直接能源物质ATP水解释放的能量转化来的。]4．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)在动物肌细胞中进行②反应时，能量来自_______________。(4)进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于_________。[解析]本题主要考查ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用。注意从条件、场所、能量来源和去路分析。[答案](1)2(2)呼吸作用光合作用(3)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能(4)合成ATP各项生命活动[教材课后习题答案](教师用书独具)评价指南(P69)一、单项选择题1．A2.D