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ATP导学案


第5章 细胞的能量供应和利用

第2节 节

细胞的能量“通货”——ATP ATP

学习目标
1.简述 ATP 的化学组成和特点。 (教学重点、难点) 2.写出 ATP 分子的结构简式,解释 ATP 在能量代谢中的作用。 (教学重点、难点) 3.分析 ATP 和 ADP 的相互转化,解释 ATP 在细胞中作为

能量“通货”的原因。 (教学难点)

自主学习

一.ATP 的结构和功能 1.结构:ATP 是 , 其中 A 代表 有 个,~代表 ,有

的英文名称的简称,其结构简式是 , 有 个, 代表 P 个,ATP 分子中大量的化学能储存在



中。 2.功能:ATP 是细胞内一种 化合物,为细胞生命活动直接提供能量。 二.ATP 和 ADP 的相互转化 1.在有关酶的催化下,ATP 分子中远离 的高能磷酸键很容易水解,并释放能量。 2.在有关酶的催化下,ADP 可以接受能量,同时与一个游离的 结合,重新形成 ATP。 3.ATP 和 ADP 的相互转化的能量供应机制,是生物界的 ,ADP 转化为 ATP 时所需的能 量,对于动物、人、真菌和大多数细菌来说来自于 ,对于绿色植物来说, 还可以来自于 。 三.ATP 的利用 1.ATP 可用于细胞的 、各种 反应,还可以用于生物发光、发电、肌肉 收缩、神经冲动的传导等生命活动。 2.细胞内的吸能反应和放能反应分别与 、 相联系, 也就是 说,能量通过 在吸能和放能之间流通。

合作探究

探究一. 探究一.ATP 的功能 问题: 在生物体内, 有哪些物质是能源物质?直接能源物质是什么?可以设计简单的实验证明吗? 同学们先看教师课前准备好的 ATP 片剂和 ATP 注射液,然后完成下面的实验设计。 设计实验:用以下材料设计实验探究葡萄糖、ATP 哪个能直接供给萤火虫发光所需能量?培养皿、试 管、活萤火虫(摘下其尾部发光器备用) 、ATP 制剂、质量浓度为 0.1g/ml 的葡萄糖溶液、生理盐水 、 蒸馏水以及必需的实验用具。[来源:学科网 ZXXK] 问题: 你认为本实验可设计几组? 请简要写出本实验的实验步骤

请预测本实验结果,分析结果可得出什么结论? 师生共同总结生命活动的各种能源物质: ___________是细胞的主要能源物质,_____________是生物体内储存能量的物质,__________是生命 系统中能量的最终源头,_________是细胞生命活动的的直接能量来源 探究二. 探究二.ATP 的结构 1.写出 ATP(三磷酸腺苷)的分子结构简式,然后填写下表。

ATP 全称 结构简式 A 代表 符号含义 T 代表 高能磷酸键数 个 ~代表 ; D 代表 ;P 代表

ADP

; 。 ; 个

2.问题讨论:ATP 分子的结构怎样与其功能相适应? ATP 中__________________________(哪个)高能磷酸键,在一定条件下容易水解生成 和_________________,放出的能量,直接用于各项生命活动。ADP 可以迅速与磷酸结合,吸收能量形 成高能磷酸键,使 ADP 转变成 ATP。 探究三. 探究三.ATP 与 ADP 的相互转化 1.资料:肌肉收缩的直接能源物质是 ATP。人体在安静状态时,肌肉内 ATP 含量只能供肌肉收缩 1~ 2s 所需的能量。 一个人在剧烈运动状态下,每分钟约有 0.5kg 的 ATP 分解释放能量,供运动所需。 ATP 在细胞内形成后不到 1 分钟的时间就要发生转化,一个成年人在静止状态下,24 小时内竟有 40kg 的 ATP 发生转化。 据资料可知生物体内细胞的 ATP 含量很 ,但生物体对 ATP 的需求量很 。生物体是如何解 决这一矛盾的呢? 。 2.根据 ATP 的结构简式及课本 P89 图 5—5 分析回答: ATP 供能时,释放哪个化学键中的能量?ATP 供能过程中,可形成哪些产物?

3.观察课本 P89 图 5—6 后分析回答: ADP 转化成 ATP 所需的能量从哪里来?写出 ATP 形成过程的反应式。

4.ATP与ADP的相互转化反应式:黑板展示:各个小组派代表展示ATP与ADP的相互转化反应式 酶 ATP + + (注意条件) 5.分析 ATP 与 ADP 相互转化示意图,请回答问题: (1)右图中Pi代表磷酸,则B为 ,C为 。 在B→C的反应中, 产生的E2来源于 的断裂而释放出的能量。 (2)E1不是物质,对于人、动物、真菌和大多数细菌体来说,E1来自 ___________ , 对 于 绿 色 植 物 来 说 , 则 来 自 ____________ 和 ______________。 ATP和ADP的相互转化的能量供应机制,是生物界普遍存在的,体现生 物界的_____性。 6.ATP 和 ADP 的相互转化是可逆反应吗?为什么? ATP合成(反应式从右至左) ATP分解(反应式从左至右) 包括细胞内所有需要 进行生命 活动的结构,几乎在活细胞的各个角 落,都可以进行 ATP 的水解供能,从 而为生命活动的正常进行提供保障。 由 酶催化

场所

条件



酶催化

ATP水解释放的能量是储存在ATP 合成ATP的能量主要来自有机物分解 “能量” 释放的 和光合作用中吸收 中的化学能 。 的 结论:ATP与ADP的相互转化________可逆,_______不可逆。 在化学性质上,ATP 比葡萄糖更适合直接供能。ATP 分子很不稳定,很容易水解也很容易合成, ATP 与 ADP 的相互迅速转化,伴随着能量的迅速传递,可以及时地为生命活动供能。而葡萄糖等稳定 的化合物的分解和形成都相对缓慢一些。 探究四. 探究四.ATP 的利用 1.讨论:结合课本 P90 图,讨论 ATP 有哪些用途。 2.ATP 水解时放出的能量可直接用于_________、_________和__________等生命活动。 3.ATP 作为直接能源物质,水解后释放出的能量,可以转化成各种形式的能量,直接为各种生命活动 提供动力,如转变为:________(用于合成代谢) 、___________(用于肌肉收缩) 、____________(用 于物质的主动运输) 、____________(生物电、生物发光) 、____________ (用于维持体温)等。 探究五. 探究五.ATP 模型建构 1. 教师课前先发给每个学习小组课前准备好的拼接 ATP 结构简式的一套材料: 如用塑料片剪好的碱基 1 个、核糖 1 个、磷酸 3 个、普通化学键 1 个、高能磷酸键 2 个 2.以 6 人小组为单位,进行拼接。 3.各个小组完成后,组内要进行检查,大家一起分析是否有错。 4.每个组派代表上讲台再次重复建模,并进行展示(分别模拟合成和分解各一次) ,促进知识内化。

巩固提高

一.巩固

1.糖类物质和 ATP 分别是生命活动的 A.贮备能源、主要能源 B.主要能源、直接能源 C.最终能源、直接能源 D.直接能源、主要能源 2.ATP 中大量化学能储存在 A.腺苷内 C.腺苷与磷酸基团连接键内 3.ATP 在细胞内的含量及其生成是 A.很多,很快 B.很少,很慢 B.磷酸基团内 D.高能磷酸键内

(

)

(

)

( C.很多,很慢 D.很少,很快 (

) )

4.ATP 转化为 ADP 可表示如下:式中 X 代表

A、H2O 解

B、[H] ,消耗

C、P

D、Pi 作用,通常需要分

5 . 在 动 物 细 胞 中 , ADP 转 变 成 ATP 的 能 量 主 要 来 自

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 。 二.提高 6.下列生理过程中,不需要消耗ATP的是 ( ) A.核糖体上合成血红蛋白 B.在肺泡表面进行气体交换 C.小肠吸收氨基酸 D.神经冲动在中枢传导 7.ATP分子在细胞内能够释放能量、储存能量,从结构上看,原因是 ( ) ①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②三个磷酸基很容易从ATP上脱离和结合③远离腺苷A的磷酸基 很容易从ATP上脱离, 使ATP转变成ADP ④ADP可以迅速与磷酸结合, 吸收能量形成高能磷酸键, 使ADP 转变成ATP A.①③ B.②④ C.③④ D.①④ 8.三磷酸腺苷的分子简式和 18 个三磷酸腺苷所含有的高能磷酸键的数目是 ( ) A.A-P—P 和 18 个 B.A-P~P~P 和 18 个 C.A—P—P 和 48 个 D.A-P~P~P 和 36 个 9.1分子ATP中,含有腺苷、磷酸基和高能磷酸键的数目依次是 ( ) A.1 2 3 B.1 3 2 C.2 2 2 D. 2 3 3 10.在活细胞中,右图所示的循环过程永不停止地进行着,请运用所学知识,分析完成下面 ATP 与 ADP 循环中的有关问题:

(1)在②过程中,是由于 键的断裂而释放出能量。 (2)在绿色植物细胞内,与①相应的生理活动主要是在细胞内的_____________、 _________________中进行的。 (3)A1 和 A2 分别起什么作用?二者相同吗?

(4)①中能量 E1 的来源有哪些?②中能量 E2 的去向有哪些?


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