苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第一节 生命活动需要酶和能源物质第2课时学案设计

这是一份苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第一节 生命活动需要酶和能源物质第2课时学案设计
第2课时　ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质一、ATP的分子结构及特点1．中文全称：腺苷三磷酸。2．组成eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(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eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(A：腺嘌呤核苷\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(核糖,腺嘌呤)),T：三,P：磷酸基团,～：磷酐键))二、ATP和ADP的相互转化和利用1．ATP的水解由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得磷酐键容易断裂。ATP分子末端的磷酐键断裂后，ATP转化为ADP(腺苷二磷酸)和游离的Pi(HPOeq \o\al(2－,4))。在这个过程中，ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的基团是一个磷酰基(－POeq \o\al(2－,3))，而不是磷酸基(－OPOeq \o\al(2－,3))。2．ATP在细胞内的含量：很低。3．相互转化ATP在转化为ADP和Pi并释放能量时，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，转化为ATP。4．意义(1)为细胞提供所需的ATP。(2)使ATP仍然维持相对恒定的水平。(3)既能及时且持续地为生命活动提供能量，又能避免能量的浪费。5．ATP是驱动细胞中各种生命活动的通用能量货币(1)ATP是细胞内绝大多数生命活动能够直接利用的能源物质，可以直接为生物体的大多数需能反应提供能量。在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都和ATP密切相关。(2)细胞内许多储能物质氧化分解释放的能量，虽然不能直接用于生命活动，但可以用于ADP转化为ATP的反应并储存在ATP中，再通过ATP转化为ADP的反应满足生物体生命活动对能量的需求。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．ATP是腺苷三磷酸，分子结构中含有三个磷酐键。 (　　)2．ATP中的“A”与核酸中的碱基“A”是同一种物质。 (　　)3．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速。 (　　)4．ATP水解时，两个磷酐键都断裂，生成ADP和Pi。 (　　)5．细胞内ATP和ADP的相互转化，可以为细胞提供所需的ATP。 (　　)6．在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都与ATP密切相关。 (　　)提示：1.×　ATP分子中含有两个磷酐键。2．×　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。3．√4．×　ATP分子末端的磷酐键断裂后形成ADP和Pi。5．√　6.√　ATP的结构和功能1．ATP的分子组成(如图)(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)AMP是RNA的基本组成单位。(3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，“1”表示1个腺苷，“2”表示两个磷酐键，“3”表示3个磷酸基团。2．ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中末端磷酐键易断裂和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP在供能中处于核心地位，许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。3．生物体内的能源物质总结(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。(2)主要能源物质：糖类。(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。(4)重要储能物质：脂肪。(5)直接能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。1．(多选)如图表示ATP的结构，下列相关说法错误的是(　　)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．a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动ABC　[a键断裂后形成ADP和Pi，A错误；ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤，B错误；由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位，C错误；ATP是生命活动所需能量的直接来源，a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动，D正确。]2．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象不能说明(　　)A．ATP是细胞内的直接能源物质 B．部分32P标记的ATP是重新合成的C．ATP中远离腺苷的P容易断裂 D．该过程中ATP既有合成又有分解A　[该现象只能说明ATP与ADP的相互转化，不能说明ATP是细胞内的直接能源物质，A项符合题意；带有32P标记的ATP是加入放射性32P标记的磷酸分子后新产生的，B项不符合题意；由题意可知，细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，说明ATP末端的磷酸基团很容易水解脱离下来，也很容易结合，C项不符合题意；该过程存在ATP水解形成ADP的过程，同时存在ADP与磷酸形成ATP的过程，D项不符合题意。]对ATP认识的误区(1)ATP的普通磷酸键和磷酐键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于磷酐键中。(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，因此不可将ATP与能量等同。　ATP与ADP的相互转化及利用1．ATP和ADP的相互转化过程(1)关系式：(2)过程(3)意义：ATP水解释放的能量供细胞生命活动利用。2．ATP和ADP的相互转化不可逆3.易混淆的2个与ATP产生量有关的曲线辨析(1)甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系①A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中ATP来自无氧呼吸，与O2无关。深化探究：怎样理解ATP是细胞内“取之不尽”的直接能源物质？提示：ATP是一种不稳定的化合物，在细胞内的含量很少。ATP和ADP在细胞内能迅速发生相互转化，ATP水解直接为生命活动提供能量，产生ADP和Pi，ADP和Pi接受细胞代谢(主要是细胞呼吸)或光合作用产生的能量迅速合成ATP。无论在安静状态还是在剧烈运动、饥饿状态，ATP和ADP的相互转化都在时刻不停地发生且处于动态平衡之中。1．下列对“”的叙述中，正确的是(　　)A．①过程和②过程所需的酶都是一样的B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能C　[①过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，②过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于细胞呼吸中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故A、B项错误；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确；ATP中活跃的化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP中活跃的化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。]2．科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫体内的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫体内的ATP含量会下降。下列有关叙述正确的是(　　)A．蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自细胞呼吸B．类胡萝卜素的含量不仅会影响蚜虫的体色，还会影响蚜虫个体的生存机会C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样D．蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定B　[由题干信息可知，蚜虫合成ATP所需能量还可来自类胡萝卜素吸收的光能，A错误；由题干信息可知，类胡萝卜素可以吸收、传递光能，影响ATP的合成量，因此类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会，B正确；蚜虫做同一强度的运动时消耗ATP的量是一样的，C错误；蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多，但白天ATP消耗量也比黑暗时多，ATP含量处于动态平衡中，故蚜虫体内的ATP含量稳定，D错误。][课堂小结]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脱去所有磷酐键后就是ADPC．ATP中的两个磷酐键储存有大量能量D．ATP断裂了所有磷酐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脱去所有磷酐键后就是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．(多选)细胞内的能量供应机制可用下图表示，下列说法正确的是(　　)A．图中X代表的是ATPB．ATP与ADP之间可以相互转化C．图中的酶不是同一种酶D．ATP是生命活动的直接能源物质ABCD　[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正确；ATP是生命活动的直接能源物质，D正确。]3．当其他条件均可满足时，20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的磷酐键个数分别是(　　)A．20个和30个 B．20个和40个C．40个和40个 D．40个和60个B　[一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个磷酐键。20个腺苷，对应60个磷酸基团，即只能形成20个ATP分子，共含有40个磷酐键。]4．下列有关ATP的叙述，不正确的是(　　)A．人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATPB．ATP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C．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个磷酐键都易断裂、易形成D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一物质C　[人体成熟的红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，所以即使在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生少量能量合成ATP，A正确；ATP中的能量可以来源于光能(绿色植物的光合作用)、化学能(呼吸作用有机物的氧化分解)，ATP中活跃的化学能也可以转化为光能(萤火虫发光)、化学能(细胞内小分子物质合成大分子物质)，B正确；ATP是细胞内的直接能源物质，在有关酶的催化作用下远离腺苷的磷酐键容易断裂也容易形成，C错误；ATP中的“A”指的是腺苷，腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成，而RNA中的碱基“A”指的是含氮碱基腺嘌呤，所以表示的不是同一物质，D正确。]5．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ATP如何利用能量进行自身再生方面取得的成就。回答下列问题：(1)ATP的中文名称是________，其中A代表________，A中含有的单糖是________，P代表____________。(2)ATP的元素组成是____________，若用15N标记ATP，将会在________(填化学结构)中出现15N标记。(3)在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于各种________反应；ADP合成为ATP所需的能量来自________、________等生物化学反应中产生的能量，所以ATP是细胞内的________。[解析]　(1)ATP的名称是腺苷三磷酸，其中A表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P表示磷酸基团。(2)ATP的组成元素是C、H、O、N、P，ATP中的N存在于腺苷的腺嘌呤中，所以若用15N标记ATP，将会在腺嘌呤中出现15N标记。(3)ATP水解释放大量能量，释放的能量直接用于各种需能反应；ATP合成时需要吸收能量，由各种放能反应提供，所以ATP是细胞内的能量货币。[答案]　(1)腺苷三磷酸　腺苷　核糖　磷酸基团(2)C、H、O、N、P　腺嘌呤(3)需能　光合作用　细胞呼吸　能量货币课标内容要求核心素养对接解释为什么ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。1．生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。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。项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量eq \o(――→,\s\up10(酶))ATPATPeq \o(――→,\s\up10(酶))ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光合作用、细胞呼吸等生物化学反应中产生的能量末端磷酐键断裂，通过基团(－POeq \o\al(2－,3))转移提供能量能量去路形成末端的磷酐键用于生长、发育、运动和生殖等许多生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位相应生理活动主要是光合作用、细胞呼吸肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导等结论ATP和ADP相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此两者的相互转化是不可逆的，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不可逆知识网络构建核心语句背诵1.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”表示磷酐键。2.ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADP＋Pi＋能量。3.细胞内ATP和ADP的相互转化，一方面为细胞提供所需的ATP，另一方面使ATP仍然维持相对恒定的水平。4.合成ATP的途径包括光合作用和细胞呼吸。5.ATP是生命活动的直接能源物质。6.在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都和ATP密切相关。