5.2 细胞的能量“货币”ATP
课标要求 2.2 细胞的功能绝大多数基于化学反应,这些反应发生在细胞的特定区域 2.2.2 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
学习目标 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。
重点与难点 重点:ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用,ATP与ADP的相互转化。 难点:ATP化学组成的特点,ATP与ADP相互转化过程中的能量来源和去路。
问题探讨
“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句,想象夜空中与星光媲美的点点流萤,思考有关的生物学问题。讨论:
1.萤火虫发光的生物学意义是什么?
2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗?
3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗?
ATP(腺苷三磷酸)是一种高能磷酸化合物
1.ATP的结构
结合下图,分析ATP分子的结构
图1 图2
(1)由图1可知,ATP的元素组成是什么?ATP中所含的糖类为?
(2)写出图2中各部分的结构名称:A代表____________,P代表____________,①代表_______,②代表_____________________,③代表_________,④代表_________,⑤代表__________________。
(3)ATP可简写成__________________,其中A代表_______,“—”代表____________,“~”代表_______________。
2.ATP的特点
(1)ATP中的能量很容易释放出来,原因是什么?
(2)为什么说ATP是一种高能磷酸化合物?
(3)ATP的结构特点与其什么功能相适应?
【例】认识“A”——辨认下图中的A分别代表什么?
ATP与ADP可以相互转化
1.ATP的水解与合成
反应名称 ATP的合成 ATP的水解
反应式
所需酶
反应场所
能量来源 绿色植物: 动物、人、真菌和大多数细菌: 分子末端的_________脱离时释放的能量
能量去向
2.阅读下列资料,你能得到什么结论?
资料①:一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg,而人体中ATP的总量只有约2mg。
资料②:经测定,一个成年人每天大约需要消耗45kgATP,每个细胞每秒钟可形成1000万个ATP且同时有等量的ATP被分解。
资料③:不管人体处于饥饿还是刚进食的状态,细胞内ATP的量基本相同,不会发生明显变化。
3.ATP和ADP相互转化的能量供应机制,在所有生物的细胞内是一样的,体现了生物界的统一性,生物具有共同祖先的证据之一。
三、ATP的利用
1.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的
结合下图,举例说出ATP可转化为哪些形式的能量?
思考:是否所有生命活动都需要ATP直接提供能量?
[小资料]细胞中还有其他直接能源物质吗?
ATP是细胞内的最重要的直接能源物质,另外GTP、CTP、UTP等也能为细胞直接供能。例如,蛋白质合成过程中,肽链合成的起始、延长、终止阶段以GTP为直接能源物质;细胞内糖原与蔗糖的合成过程,通过UDP的水解直接供能;在磷脂的合成过程中,ATP与CTP同时为反应提供能量;原核生物在以DNA连接酶补齐缺口时以NAD+供能。因此,ATP并非是细胞唯一的直接能量供应者。
2.ATP的供能机理
请结合教材P88图5-7,描述Ca2+主动运输载体是如何利用ATP的 (也可利用箭头和文字的形式表示出整个过程)
3.ATP的合成与水解与细胞中吸能反应和放能反应之间的关系
(1)吸能反应:一般与ATP的______相联系;放能反应:一般与ATP的______相联系。
(2)能量通过____________在吸能反应和放能反应之间流通。
4.生物体能源物质的总结
生物体的直接能源物质
生物体主要的能源物质
生物体主要的储能物质
动物的储能物质
植物的储能物质
【判断正误】
1.ATP是高能磷酸化合物,含有三个特殊的化学键。( )
2.1个ATP分子中含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。( )
3.ATP水解时,两个特殊的化学键都断裂,生成ADP和Pi。( )
4.ATP和ADP的相互转化与吸能反应和放能反应联系在一起。( )
5.ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处在动态平衡之中,且是生物界的共性。( )
6.ATP在细胞内含量并不高,活细胞都能产生ATP,也都会消耗ATP。( )