5.2细胞的能量“货币”ATP课件 -2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币”ATP 1 学 习 目 标 1. 通过构建 结构的物理模型,理解 的结构与其功能相适应的特点。 2. 认同 是直接能源物质,体验科学探究的基本思路和方法。 3. 通过学习 和 的迅速转化,形成稳态与平衡观,尝试用物质和能量观解释 的合成与分解总是伴随着能量的吸收或释放而进行。 2 基础落实·必备知识全过关 3 知识点一 ATP的结构与功能 4 知识点二 ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 1. 的水解与合成 比较项目 的水解 的合成 反应式 场所 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 反应类型 ______反应 ______反应 能量变化 ______能量 ______能量 能量来源 分子末端的磷酸基团脱离时释放的能量 呼吸作用所释放的能量、 ______ 水解 合成 释放 吸收 光能 5 2. 特点 （1）时刻不停地发生并且处于__________之中。 （2） 与 相互转化的__________机制,在所有生物的细胞内都是一样的,这 体现了生物界的________。 动态平衡 能量供应 统一性 6 3. 的利用 【名师提醒】 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由 直接提供，但 并非 唯一的直接能源物质。 7 旁栏边角 想一想 （1） ［教材P86问题探讨］萤火虫发光的生物学意义是什么？ 提示：相互传递信号，以便繁衍后代。 （2） ［教材P86相关信息］ 中的A代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成 的。 的组成元素有哪些? 提示：C、 、 、 、 。 8 （3） ［教材P89拓展应用］就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明 这些实例分别与 和 的相互转化有什么关系。 提示：吸能反应,如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量,是吸能反应,这一反应 所需要的能量是由 水解为 时释放能量来提供的。放能反应,如葡萄糖的氧化分 解能够释放能量,是放能反应，这一反应所释放的能量除以热能形式散失外,还用于 转化为 的反应,储存在 中。 （4） ［教材P89拓展应用］植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货 币” ，能否说明生物界的统一性？对你理解生物进化有什么启示？ 提示：能说明生物界具有统一性，也反映了种类繁多的生物有着共同的起源。 9 结论语句 辨一辨 （1） 含有3个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤。( ) × （2） 是一种物质，不是能量，能量储存在 中。( ) √ （3） 能够及时转化成 ，这有效地保证了细胞内能量的供应。( ) √ （4） 人在饥饿时，细胞中 与 的相互转化难以达到动态平衡。( ) × （5） 酶的催化反应都需要消耗 。( ) × （6） 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( ) √ 10 重难探究·能力素养全提升 11 主题一 ATP是一种高能磷酸化合物 情境探究 是一种高能磷酸化合物，下图是 的结构式。图中 、 、 分别表示 中的三个磷酸基团。 （1） 中的“A”与碱基中的“A”是同一 种物质吗？ 提示：不是。在 中，“A”代表腺苷 （腺嘌呤 核糖）；在碱基中，“A”代表 腺嘌呤。 12 （2） 如果 和 位的磷酸基团都从 脱离,形成的物质名称是什么？它与核酸有 何关系？ 提示：如果 和 位的磷酸基团都从 脱离,形成腺嘌呤核糖核苷酸,是 的基 本单位之一。 （3） 写出图中标出的“A”的含义。 ①______；②________；③__________________； ④__________________。 腺苷 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 13 方法突破 的结构模型 14 视角应用 1. 是一种高能磷酸化合物。下列关于 的叙述，正确的是( ) C A. 中的“A”表示腺嘌呤，“ ”表示“三”，“ ”表示磷酸基团 B.腺苷三磷酸的结构可简写为 C. 是细胞内的直接能源物质 D. 和酶一样具有催化作用 [解析] 中的“A”表示腺苷，“ ”表示“三”，“ ”表示磷酸基团，A项错误；腺苷 三磷酸的结构可简写为 ，B项错误； 是驱动细胞生命活动的直接能 源物质，C项正确； 不具有催化作用，D项错误。 15 【题后归纳】 有关能源物质 ①直接能源物质 ；②主要能源物质——糖类；③主要储能物质——脂 肪；④植物特有的储能物质——淀粉；⑤动物特有的储能物质——糖原。 2. 如图为 分子结构式，下列相关叙述 错误的是( ) B A.图中五碳糖为核糖 B.图中虚线框中的基团是腺苷 C.该分子中有1个核糖 D.该分子水解掉2个磷酸基团后为核糖核苷酸 16 [解析] 中的“A”代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，因此图中五碳糖为核糖，A项正确；图中虚线框中的基团是腺嘌呤，B项错误； 分子中有1个核糖，C项正确； 分子水解掉2个磷酸基团后，剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸，D项正确。 17 主题二 ATP与ADP的相互转化 情境探究 1. 与 间的相互转化是细胞内的供能机制，其 过程如下图所示。 （1） 和 分别起什么作用？ 提示： 催化 的合成，是 合成酶； 催化 的水解，是 水解酶。 18 （2） 、 之间的相互转化过程是可逆的吗？ 提示：不可逆。 转化成 和 转化为 时所需要的酶是不同的，反应场所也不完全相同，在该转化过程中物质是重复利用的，能量不可逆。 19 2. 下图是 为主动运输供能示意图，请 讨论分析相关问题。 （1） 从 的转运过程看, 的载体 蛋白有什么作用？ 提示：参与 主动运输的载体蛋白有两种作用,一是运输作用,能跨膜运输 ;二是 催化作用,能催化 水解。 （2） 通过该示意图，归纳 的供能机理。 提示： 水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结构 发生变化,活性也被改变,因而可以参与各种化学反应。 20 方法突破 与 相互转化过程的比较 21 视角应用 视角1 ATP与ADP的相互转化 1. [2023江苏盐城高一校考期末]如图为细胞中 与 相互转化的示意图，下列叙述正确的是 ( ) B A.过程①不需要酶的催化 B.过程②发生特殊化学键的断裂 C.过程①不能发生在线粒体中 D.过程②不能发生在叶绿体中 22 2. 下图是生物体内 和 相互转化表达式，下列相关叙述正确的是( ) B A.反应需要的酶1和酶2是同一种酶 B. 与 相互转化且处于动态平衡中 C.该反应物质与能量变化都是可逆的 D. 释放的能量主要用于再合成 [解析] 酶1是 水解酶，酶2是 合成酶，A项错误；此过程物质是可以重复利用 的，而能量是不可逆的，C项错误； 释放的能量直接用于其他生命活动，而 中的能量来自光能和有机物中的化学能，D项错误。 23 视角2 ATP的利用 3. 是细胞内的能量“货币”。下列有关 的说法，正确的是( ) B A.加入呼吸抑制剂可使细胞中 生成减少， 生成增加 B.氨基酸发生脱水缩合形成多肽的过程，伴随有 的水解 C.参与 主动运输的载体蛋白能催化 转化成 D.人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中储存了大量的 24 [解析] 呼吸抑制剂能抑制细胞呼吸，细胞呼吸可以使 合成为 ，故加入呼吸抑制剂可使细胞中 生成减少，A项错误；小分子合成大分子是一个耗能的过程，需要 水解释放能量，故氨基酸发生脱水缩合形成多肽的过程，伴随有 的水解，B项正确；参与 主动运输的载体蛋白具有运输作用，同时可催化 的水解，C项错误； 在人体内含量很少，能量供应依赖 与 的快速转化，人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中 的量几乎不变，D项错误。 25 素养升级·情境命题强突破 26 与ATP类似的物质 命题情境 是生命活动最主要的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质，除 外，还 有 、 和 。 是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的； 是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的； 是由一个胞嘧啶、一个核糖、 三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸基团后都是构成 的基本单位，它们 的关系如下图所示： 27 28 这四种物质中， 是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗 ， 是能量“货币”。 可用于合成蛋白质， 可用于合成脂质， 可用于合成多糖。另外， 中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为 （脱氧腺苷三磷酸）。 29 高考例证 [2016全国新课标Ⅰ卷]在有关 分子的研究中，常用 来标记 分子。用 、 和 表示 或 表示脱氧 上三个磷酸基团所处的位置 或 。回答下列问题。 30 （1） 某种酶可以催化 的一个磷酸基团转移到 末端上，同时产生 。若要 用该酶把 标记到 末端上，那么带有 的磷酸基团应在 的___（填“ ”“ ”或“ ”）位上。 <m></m> [解析] 水解时，远离腺苷的特殊化学键断裂，产生 和 ，释放的能量用于生物体的生命活动，据题干信息“某种酶可以催化 的一个磷酸基团转移到 末端上，同时产生 ”可知，若要利用该酶使 标记到 末端上，那么带有 的磷酸基团应在 的 位上。 31 （2） 若用带有 标记的 作为 生物合成的原料，将 标记到新合成的 分子上，则带有 的磷酸基团应在 的_ __（填“ ”“ ”或“ ”）位上。 <m></m> [解析] 表示脱氧 脱去 和 这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是 的基本组成单位之一。因此，若用带有 标记的 作为 生物合成的原料，将 标记到新合成的 分子上，则带有 的磷酸基团应在 的 位上。 32 新题速递 1. [2023江西智学联盟体联考]细胞内有多种高能磷酸化合物，如 和 ， 是 家族中的一员， 是 家族中的一员。每个 分子失去两个磷酸基 团后的产物是核糖核苷酸，而每个 分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核苷 酸。下图为 和 的结构式，下列相关叙述错误的是( ) 注： 包括 、 、 、 ； 包括 、 、 、 。 33 A.如果用带有 标记的 作为 合成的 原料，并将 标记到新合成的 分子上，那 么带有 的应当是 位的磷酸基团 B. 彻底水解可得到3种小分子物质 C. 、 以及磷脂分子的元素组成都有 C、 、 、 D.若图中 表示 ，则该结构代表物质 ， 去掉 、 位磷酸基团的 可作为 分 子合成的原料 √ 34 [解析] 位的磷酸基团和脱氧核糖、含氮碱基可以构成合成 的原料脱氧核苷酸，A项正确； 彻底水解可得到3种小分子物质——脱氧核糖、磷酸、鸟嘌呤，B项正确； 、 以及磷脂分子的元素组成都有C、 、 、 ，C项正确；若图中 表示 ，则该结构代表物质 ，D项错误。 35 2. 研究人员用 标记 （脱氧腺苷三磷酸）进行相关研究，用 、 和 表 示 三个磷酸基团所处的位置，表示为 ，特殊的化学键可以水解。 下列叙述错误的是( ) B A.与 相比， 分子中特殊的化学物质是脱氧核糖 B.细胞中组成 、 和 三者的元素不完全相同 C. 具有特殊的化学键，可为细胞的某些反应提供能量 D.将 的 位磷酸基团标记为 ，可用于标记 分子 36 [解析] 中的五碳糖是核糖， 中的五碳糖是脱氧核糖，因此与 相比， 分子中特殊的化学物质是脱氧核糖，A项正确；细胞中组成 、 和 三者的元素都是C、 、 、 、 ，元素完全相同，B项错误； 中含有特殊的化学键，特殊的化学键可以水解，可为细胞的某些反应提供能量，C项正确； 中去掉2个特殊的化学键后，即脱去 、 位的磷酸基团，剩余部分是构成 的基本单位之一，因此将 的 位磷酸基团标记为 ，可用于标记 分子，D项正确。 37 网络构建 经典图示 与 相互转化示意图 38 $$