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

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这是一份人教版 (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，共6页。学案主要包含了学习目标，自主预习，互动探究，课堂练习等内容，欢迎下载使用。

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

比较项目	ATP的合成	ATP水解
反应式	ADP＋Pi＋能量ATP	ATPADP＋Pi＋能量
场所	线粒体、叶绿体、细胞质基质	细胞内所有需要能量的结构
条件	由ATP合成酶催化	由ATP水解酶催化
能量来源	合成ATP的能量主要来自光能(光合作用)和化学能(细胞呼吸)	ATP水解释放的能量是储存在远离A的高能磷酸键中的能量
能量去路	储存在ATP中	用于各项生命活动