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5.2学案设计


学案设计

第5章 第2节

细胞的能量供应和利用 细胞的能量“通货”——ATP
学习目标

1.简述 ATP 的化学组成和特点。 2.写出 ATP 的分子简式。 3.解释 ATP 在能量代谢中的作用。

学习过程
●导入新课 根据古诗引导学生讨论萤火虫的发光原理,分析萤火虫发光过

程中能量的来源与变化。 糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质,脂肪是生物体内贮存能量的物质。引导学生进 一步思考:糖类、脂肪等能源物质中的能量能不能直接用于萤火虫发光呢? 探究葡萄糖和 ATP 对萤火虫发光器发光的影响如下, 用小刀将数十只荧火虫的发光器取下 ,干燥后研磨成粉末 ,取两等份分别装入两支试管 , 各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过 15 分钟荧光消失,然 后……

思考并回答以下问题。 (1)为什么实验中加的葡萄糖溶液和 ATP 注射液都是 2 mL? (2)实验的结果是什么?该实验事实说明了什么?

学案设计

●探究新知 探究一、ATP 分子中具有高能磷酸键 [自主学习 1] 阅读教材 P88 文本,观察 ATP 分子结构图,完成下列问题。

(1)ATP 的中文名称是 (2)ATP 中的 A 代表

,其分子的结构式可简写成 (由 和 结合而成),P 代表

。 。

(3)ATP 水解释放大量的能量,该能量来自 ATP 分子中的 分子 ATP 中有 [合作探究 1] (1)ATP 与构成 DNA 的腺嘌呤脱氧核苷酸相比,在结构上有哪些区别? 个。

,这样的结构在每

(2)ADP 是由 ATP 中远离 A 的那个高能磷酸键水解并脱去一个磷酸基团形成的,试写出 ADP 的结构简式。 (3)从结构来看,ATP 作为能量“通货”的原因是什么?

探究二、ATP 和 ADP 的相互转化以及 ATP 的利用 [自主学习 2] 阅读下面的材料 1、2,思考并回答问题。 材料 1:一个成人一天在静止状态下所消耗的 ATP 约有 48 kg。在紧张活动的情况下,ATP 的消耗可达 0.5 kg/min,而人体中 ATP 的总量大约只有 2 mg,剧烈运动时只能维持 3 s。

学案设计 材料 2:将
32

P 标记磷酸加入细胞培养液中,短时间内快速分离出细胞中的 ATP,发现 ATP

的总量变化不大,但是大部分 ATP 末端磷酸基团却已经带有放射性标记。 (1)ATP 在生物体内含量很少,但生物体对 ATP 的需求量很大。如何解决这一矛盾呢? (2)ATP 如何完成转化呢?

[合作探究 2] (1)阅读教材 P88~89 文本,观察“图 5-5 ATP 与 ADP 相互转化示意图”,完成以下填空。

① 细胞中 ATP 与 ADP 的相互转化如图所示 , 图中的数字含义分别是 :2 是 是 ,4 是 。

,3

②在 ATP 的合成过程中,图示中的“1”来自 来自 ATP 中 ,这些能量用于

。ATP 水解所释放出来的能量 ,例如 。 。

③写出 ATP 合成与水解的反应式: [自主总结] ATP 合成与分解的比较
反应 反应类型 酶的类型 场所 能量来源 能量去向 结论 — — 动物: 植物: ATP ADP+Pi+能量

ADP+Pi+能量

ATP

探究三、细胞中的能源物质 [自主学习 3]

学案设计 (1) 生物体内主要的能源物质是 是 ,直接能源物质是 。 ,植物细胞内能够储能的糖类物质 , 其中最主要的是 , 主要的储能物质

(2) 动 物 细 胞 内 能 够 储 能 的 糖 类 是 是 。

课时检测
1.一分子 ATP 中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是( A.1,2,2 C.1,3,2 D.2,3,1 ) B.1,2,1 )

2.ATP 中的 A、T、P 分别代表( A.胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸基团 B.腺嘌呤、胸腺嘧啶、磷酸基团 C.腺苷、三个、磷酸基团 D.腺嘌呤、三个、磷酸基团 3.ATP 中的大量化学能储存在( A.腺苷内 B.磷酸基团内 C.腺苷和磷酸基团连接键内 D.高能磷酸键内

)

4.下面有关 ATP 和 ADP 的描述,正确的是(

)

A.ATP 在酶的作用下,可以连续脱下 3 个 Pi,释放大量能量 B.ATP 在酶的作用下,可以加上一个 Pi,储存能量 C.ATP 和 ADP 的相互转化都需要酶的参与 D.ATP 转化为 ADP 不需要酶参与 5.在人体细胞内同时存在两个过程 :ATP 量的叙述正确的是( ) ADP+Pi+能量,以下对①过程和②过程中能

A.①过程和②过程中的能量均来自糖类等有机物的氧化分解 B.①过程和②过程中的能量均供人体各项生命活动直接利用 C.①过程的能量供人体各项生命活动利用 ,②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分 解 D.①过程的能量来自于糖类等有机物氧化分解 ,②过程的能量供人体各项生命活动利

学案设计 用 6.ATP ADP+Pi+能量,此反应中能量( )

A.可作为储存能量 B.可为生命活动利用来做功 C.是细胞呼吸中能量的释放 D.是细胞呼吸中能量的转移 7.细胞中合成 ATP 的途径不包括( A.光合作用 B.细胞呼吸 C.蛋白质的合成 D.葡萄糖的氧化分解 8.科学家研究发现 ,向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液 ,肌肉不收缩;向同 一条肌肉上滴 ATP 溶液,肌肉很快就发生明显的收缩现象。这种现象说明了( A.葡萄糖是生物体生命活动的能源物质 B.ATP 是生物体生命活动的能源物质 C.葡萄糖是生物体生命活动的直接能源物质 D.ATP 是生物体生命活动的直接能源物质 9.如图表示 ATP 和 ADP 之间的转化,可以确定( ) ) )

A.A 为 ADP,B 为 ATP B.能量 1 和能量 2 来源相同 C.酶 1 和酶 2 是同一种酶 D.X1 和 X2 是同一种物质 10.萤火虫在夏夜发出绿色的光,其直接能量来源是( A.由葡萄糖转变而来 B.由其体内的荧光素酶转变而来 C.由 ATP 水解而来 D.由有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来 11.下列有关 ATP 的叙述,正确的是( ) )

①ATP 是生物体内储存能量的主要物质 ②ATP 的能量主要储存在腺苷和磷酸基之间 的化学键中 ③ATP 的水解实际上是指 ATP 分子中高能磷酸键的水解 ④ATP 在细胞内的 含量很少,但转化速率很快 ⑤ATP 只能在线粒体中生成 ⑥ATP 是可流通的能量“货币” A.①②④ C.③⑤⑥ B.③④⑥ D.③④⑤ )

12.以下是有关生物体内 ATP 的叙述,其中正确的是(

学案设计 A.ATP 与 ADP 相互转化,在活细胞中其循环是永无休止的 B.ATP 与 ADP 是同一种物质的两种形态 C.生物体内的 ATP 含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应 D.ATP 与 ADP 的相互转化,使生物体内各项化学反应能在常温常压下快速顺利地进行 13.下列哪些生理活动会导致细胞内 ADP 的含量增加( )

①小肠绒毛上皮细胞吸收 K+和 Na+ ②肾小管对葡萄糖的重吸收 ③血液中的葡萄糖 进入红细胞 ④甘油进入小肠绒毛上皮细胞 A.①②③④ B.①② C.③④ D.①②③ 14.如图是三磷酸腺苷的分子结构,请回答下列问题。

(1)ATP 的结构简式为 (2)一分子 ATP 是由 合而成的。

,图中虚线部分的名称是 个磷酸分子、

。 个腺嘌呤缩

个核糖分子和

(3)ATP 水解为 ADP 是指 ATP 分子中远离 A 的 进行 、 和

水解,水解时释放的能量是生物体

等生命活动所需能量的直接来源。

15.在活细胞中,下图中循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识,分析回答 ATP 和 ADP 循环中的有关问题。

(1)ATP 作为生物体生命活动的 是由于

物质,其分子结构简式为

,在②过程中,

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。

学案设计 (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? 。

参考答案
学习过程 ●导入新课 (1)遵循对照实验等量的原则。 (2)加入葡萄糖的试管未出现荧光,加入 ATP 的试管出现了荧光。糖类等能源物质中的能 量不能直接用于生物体的生命活动,而 ATP 中的能量可直接用于生物体的生命活动。 通过研究人们发现糖类等能源物质中的能量先要转移到 ATP 中,再由 ATP 供生命活动利 用。由此可见,ATP 在生物的生命活动中扮演了重要的角色。 ●探究新知 [自主学习 1] (1)三磷酸腺苷 A—P~P~P (2)腺苷 腺嘌呤 核糖 磷酸基团 (3)高能磷酸键 2 [合作探究 1] (1)ATP 分子中的五碳糖为核糖,比腺嘌呤脱氧核苷酸多两个磷酸基团。 (2)A—P~P (3)ATP 不稳定,远离 A 的那个高能磷酸键易水解断裂,也容易重新形成。 [自主学习 2] (1)ATP 在细胞内的转化是十分迅速的,从而构成稳定的供能环境。

学案设计 (2)根据材料 2 可知,短时间内 ATP 有分解也有合成,末端的高能磷酸键容易水解和重新形 成,同时释放和储存大量的能量。 由此得出结论:ATP 和 ADP 可以相互转化,实现细胞内稳定的 能量供应。 [合作探究 2] (1)①磷酸 酶 ADP ②细胞呼吸和光合作用 远离 A 的高能磷酸键 细胞各种需能的生命活动 主动运输、 生物发电、细胞分裂、物质合成与分泌等 ③ATP [自主总结]
反应 反应类型 酶的类型 ATP 水解酶 ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 合成反应 合成酶 动物:细胞呼吸的场所 场所 细胞内需要能量的地方 植物:细胞呼吸和光合 作用的场所 能量来源 能量去向 结论 — 用于细胞各种需 能的生命活动 细胞呼吸和光合作用 — ATP

ADP+Pi+能量;ADP+Pi+能量

ATP

水解反应

物质是可递的,能量是不可递的

[自主学习 3] (1)糖类 葡萄糖 脂肪 ATP (2)糖原 淀粉 课时检测 1.C 2.C 3.D 4.C 5.C 6.B 7.C 8.D 9.D 10.C 11.B 12.A 13.B

14.(1)A-P~P~P 腺苷 (2)3 1 1 (3)高能磷酸键 肌肉收缩 大脑思考 离子的主动运输 15.(1)直接能源 A—P~P~P 远离腺苷的高能磷酸 (2)细胞质基质 线粒体 叶绿体

学案设计 (3)A2 起催化作用,催化 ATP 的水解,是水解酶;A1 起催化作用,催化 ATP 的合成,是合成酶。 二者不相同 (4)植物细胞中能量 E1 来自于光合作用过程中利用的光能和细胞呼吸中糖类等有机物分 解释放的能量,动物细胞中的能量 E1 来自于细胞呼吸中糖类等有机物分解释放的能量以及其 他一些高能磷酸化合物的分解。 ②中能量 E2 的去向是转化为其他各种形式的能量,用于生物 的各项生命活动,主要有化学能、机械能、电能、渗透能等


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