5.2 细胞的能量“货币”ATP（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

细胞的能量供应和利用 第5章 第2节　细胞的能量“货币”ATP 返回目录 生物学　必修1 　 教材梳理·新知全解 关键能力·合作探究 随堂检测·要点速记 课时作业(十七) 目 录 Contents 教材梳理·新知全解 知识点1　ATP是一种高能磷酸化合物 腺苷三磷酸 腺苷 三 磷酸基团 一种特殊的化学键 返回目录 生物学　必修1 　 负电荷 末端磷酸基团 转移势能 高能磷酸 直接能源 返回目录 生物学　必修1 　 知识点2　ATP和ADP之间的相互转化 返回目录 生物学　必修1 　 动态平衡 能量供应 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 特殊化学键 返回目录 生物学　必修1 　 知识点3　ATP的利用 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 磷酸化 空间结构 ATP的水解 ATP的合成 吸能 放能 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 关键能力·合作探究 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点1　ATP的结构特点及特性 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点2　ATP与ADP的转化及能量利用 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 随堂检测·要点速记 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 [课标要求] 1.简述ATP的结构与特点(生命观念)。　2.理解ATP与ADP的相互转化过程(科学思维)。　3.举例说明ATP在细胞代谢中的作用(科学思维)。　 1．ATP的结构 (1)ATP的中文名称：______________。 (2)根据ATP分子的结构简式，写出其中各部分所代表的含义： A：________，T：______，P：____________， ～：____________________。 2．ATP的特点 (1)ATP化学性质不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带__________而相互排斥等原因，使得二者之间的化学键不稳定，________________有一种离开ATP分子而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的____________。 (2)ATP是一种____________化合物：1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ。 3．ATP的功能：驱动细胞生命活动的____________物质。 1．相互转化的反应式 2．相互转化特点 (1)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生，且处于____________之中。 (2)ATP和ADP相互转化的____________机制，在所有生物细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性。 [提醒]ATP与ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此两者的相互转化不是可逆反应，但物质可循环利用。 3．合成ATP的能量来源 (1)动物、人、真菌和大多数细菌：____________。 (2)绿色植物：____________、____________。 4．ATP释放的能量来源：ATP中远离腺苷的______________。 1．(1)实例 (2)ATP为主动运输功能的机理 2．原理：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子________，这些分子磷酸化后_____________发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 3．ATP是细胞内流通的能量“货币” (1)吸能反应一般与________________相联系。 (2)放能反应一般与________________相联系。 (3)能量通过ATP在________和________反应之间循环流通。 为什么ATP适合作为能量流通的“货币”？ 提示　因为ATP分子结构相对简单，远离腺苷的特殊化学键能够快速水解和重新合成，所以能够满足生物体代谢过程中对能量的需求。 (教材P86相关信息)根据ATP结构思考下列问题： (1)图中①②③的结构分别是什么？ (2)腺苷是由图中哪些结构组成的？ (3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ (4)若ATP完全水解，会得到哪些成分？ 提示　(1)腺嘌呤、核糖、磷酸基团 (2)①② (3)腺嘌呤核糖核苷酸。 (4)腺嘌呤、核糖、磷酸。 1．ATP的元素组成与结构 2．ATP与核苷酸的关系 关于ATP的3点提醒 (1)ATP≠能量。ATP中远离腺苷的特殊的化学键断裂时能够释放出多达30.54 kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不能将两者等同。 (2)每个ATP分子中只含有2个特殊的化学键(～)，其中只有远离腺苷的特殊的化学键易断裂或合成。 (3)ATP并非新陈代谢唯一的直接供能物质，只是大多数生命活动的直接供能物质，还存在其他直接供能物质。 【例1】 在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能说明的是(　　) A．ATP中远离A的磷酸基因容易脱离 B．部分32P标记的ATP是重新合成的 C．ATP是细胞内的直接能源物质 D．该过程中ATP既有合成又有分解 答案　C 解析　由题意知，部分末端P带上放射性标记的ATP是新合成的，但ATP含量变化不大，说明ATP既有合成又有分解，但这一现象并不能说明ATP是细胞内的直接能源物质。 【例2】 当条件满足时，20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP和ATP分子中所含的特殊磷酸键的个数分别是(　　) A．20个，30个 B．20个，40个 C．40个，40个 D．40个，60个 答案　B 解析　1个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个特殊化学键。20个腺苷和60个磷酸恰好形成20个ATP分子，共含有40个特殊化学键。 1．ATP与ADP的相互转化过程比较 反应式 ATPeq \o(――→,\s\up20(酶Ⅰ))ADP＋Pi＋能量 能量＋Pi＋ADPeq \o(――→,\s\up20(酶Ⅱ))ATP 类型 水解反应 合成反应 条件 水解酶 合成酶 场所 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 能量转化 放能 吸能 能量来源 特殊的化学键 呼吸作用、光合作用 能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP中 据此可知：ATP与ADP之间的相互转化是不可逆的。ATP与ADP的相互转化过程可以概括为“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．各类能源物质的区别 (1)ATP：生物体内进行各项生命活动的直接能源物质。 (2)太阳能：生物体进行各项生命活动的最终能源。 (3)糖类：生物体进行各项生命活动的主要能源物质，其中，葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质。 (4)脂肪：生物体内良好的储能物质。 (5)糖原：只存在于动物细胞中的储能物质。 (6)淀粉：只存在于植物细胞中的储能物质。 (7)糖类、脂肪、蛋白质：生物体内的三大能源物质，供能的先后顺序一般是糖类、脂肪、蛋白质。 【例3】 下列对“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述，正确的是(　　) A．①过程和②过程所需的酶是一样的 B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量都来自糖类等有机物的氧化分解 C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中 D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能 答案　C 解析　①过程为水解酶催化的水解反应，②过程为合成酶催化的合成反应，A项错误；①过程释放的能量可供各项生命活动利用，②过程的能量来源于呼吸作用中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，B项错误；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确；ATP中活跃的化学能可来源于光能，但不能来源于热能，ATP中活跃的化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。 【例4】 ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法不正确的是(　　) ATP推动细胞做功 A．ATP推动细胞做功，存在吸能反应与放能反应过程 B．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATP C．ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应 D．肌肉在收缩过程中，肌肉中的能量先增加后减少 答案　B 解析　由题图可知，ATP推动细胞做功，首先需ATP水解释放能量，这是一种放能反应，能量用于蛋白质的磷酸化(吸能反应)，磷酸化的蛋白质通过做功释放能量，这是放能反应，通过两者的结合推动细胞做功；磷酸化的蛋白质做功失去能量是一种放能反应，所释放的能量基本上以热能形式散失，合成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸和光合作用；肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸能反应，然后肌肉做功，失去能量，恢复原状，这是放能反应。 1．下列关于ATP的叙述，错误的是(　　) A．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 B．ATP分子中的“A”指腺嘌呤 C．ATP可以注射，也可以口服 D．ATP转化为ADP时要消耗水 答案　B 解析　ATP分子中的“A”指腺苷。 2．下列有关生物体中ATP的叙述，正确的是(　　) A．在ADP转化成ATP的过程中，能量只能来自化学能 B．ATP作为直接能源物质，在生物体内含量很多，满足了生物体各种活动对能量的需求 C．ATP是细胞内的主要能源物质 D．吸能反应一般与ATP的水解反应相联系 答案　D 解析　对于绿色植物来说，在ADP转化成ATP的过程中，提供能量的过程包括呼吸作用和光合作用，能量可来自化学能和光能，A项错误；ATP在细胞内含量很少，但是ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，以满足生物体各种生命活动对能量的需求，B项错误；ATP是细胞生命活动的直接能源物质，C项错误；吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，由ATP水解提供能量，D项正确。 3．草履虫的纤毛运动和变形虫的变形运动，都是肌动蛋白利用ATP提供能量完成的，此时ATP提供的能量转化为(　　) A．机械能 B．化学能 C．渗透能 D．电能 答案　A 解析　ATP为生物体的运动提供能量，运动属于机械能。 4．(2022·1月浙江改编)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(　　) A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 B．分子中所有与磷酸基团相连接的化学键均储存着30.54 kJ的能量 C．在水解酶的作用下不断地合成和水解 D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带 答案　D 解析　1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A项错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，腺苷和磷酸基团之间的化学键是普通的磷酸键，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，储存着30.54 kJ的能量，B项错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C项错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D项正确。 5．下列反应式是ATP、ADP在不同酶作用下的相互转变，请根据要求回答： ATPADP＋Pi＋能量 (1)当反应式由左向右进行时__________能量，能量用于__________。 (2)当反应式由右向左进行时__________能量，此过程的能量大多来自__________，而植物体还可来自__________。 (3)当我们搬动一个重物时，肌肉细胞中的ATP与ADP反应向__________(填“左”或“右”)进行。 答案　(1)释放　各种生命活动　(2)储存　细胞呼吸　光合作用　(3)右 要点速记 1．ATP是生命活动的直接能源物质，其结构简式为A—P～P～P。 2．ATP在细胞内含量极少，但时刻与ADP迅速转化，能保持持续供能。 3．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 4．常见的消耗能量的生理过程：主动运输、蛋白质合成、胞吞、胞吐、细胞分裂等。 $$