5.2 细胞的能量”通货“ATP-【省心备课】2024-2025学年高一生物同步教学精品课件（人教版2019必修1）

第2节 细胞的能量“货币”ATP 第5章 细胞的能量供应与利用 生物不仅受到非生物因素影响，还受到生物因素影响 情境导入 思考 2.发光过程的能量直接来源于什么物质？ ATP的生理功能：ATP是细胞的直接能源物质 1.萤火虫发光的过程需要能量吗？ 荧光素+能量+O2 氧化荧光素 + H2O 荧光 素酶 （发出荧光） ATP——细胞的能量“货币” 化学能 → 光能 一、ATP是一种高能磷酸化合物 结构与功能相适应，ATP有什么样的结构可以作为直接的能源物质？ 糖类、脂肪 等有机物 ATP 储存大量的能量，但不能被直接利用 储存的能量相对来说少，但能被直接利用 ≈ ≈ ATP≠能量；ATP是直接能源物质 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1.中文名称： 腺苷三磷酸（ATP) 2.组成元素： C、H、O、N、P 3.结构简式： A-P～P～P 腺苷 磷酸基团 A—P～P～P 腺嘌呤 核糖 腺嘌呤 核糖 腺苷 磷酸 磷酸 磷酸 ▲ （ ATP ）的结构 腺苷三磷酸 特殊的化学键 普通化学键 课本P86第3段、相关信息 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ ATP结构图 ATP结构模式图 一、ATP是一种高能磷酸化合物 A （A—P～P～P） T P 普通化学键 （1个） 特殊化学键 （2个） 3.ATP结构简式：A—P～P～P 笔记：键断裂释放能量：普通化学键 ＜特殊化学键 笔记：一个腺苷，二个特殊化学键，三个磷酸基团 腺苷（腺嘌呤+核糖） 磷酸基团 课本P86 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 一、ATP是一种高能磷酸化合物 ATP的分子式 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 腺苷（A) 腺苷一磷酸(AMP）/ 腺嘌呤核糖核苷酸 腺苷二磷酸 （ADP） 腺苷三磷酸 （ATP） A- P~P~P 笔记 ATP：A ≠ 腺嘌呤 AMP是 RNA 的基本组成单位之一 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 1.DNA的4种核苷酸(碱基——A、G、C、T） A 脱氧 核糖 脱氧 核糖 脱氧 核糖 脱氧 核糖 2.RNA的4种核苷酸(碱基——A、G、C、U） 核糖 核糖 核糖 核糖 G 脱氧 核糖 C 脱氧 核糖 T 脱氧 核糖 A 核糖 C 核糖 G 核糖 U 核糖 两个相邻磷酸都带负电互相排斥，使得这种化学键不稳定，容易断裂，具有较高的转移势能。 一、ATP是一种高能磷酸化合物 5.是一种高能磷酸化合物(高能磷酸键水解释放能量30．54kJ／mol) ATP化学性质不稳定，远离A的高能磷酸键极易水解断裂释放能量。 腺嘌呤 磷酸基团 ~ ~ 课本P86第3段 特殊的化学键 /高能磷酸键/磷酐键 核糖 判一判： 1.由于ATP分子中磷酸基团的相互吸引，使得ATP的结构非常稳定 2.三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合 排斥 不稳定 普通化学键 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ gan酐 一、ATP是一种高能磷酸化合物 各种A的辨析：圆圈中的A分别代表什么？ 腺苷 （腺嘌呤+核糖） 腺嘌呤 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 DNA基本组成单位 RNA基本组成单位 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 一、ATP是一种高能磷酸化合物 DNA RNA T为DNA特有碱基 U为RNA特有碱基 腺嘌呤脱氧(核糖）核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ × [辨正误]p78 (1)ATP是细胞内主要的能源物质。( ) 提示：ATP是直接能源物质，糖类是主要的能源物质。 (2)ATP由1个腺苷和2个磷酸基团构成。( ) 提示：ATP由1个腺苷和3个磷酸基团构成。 (3)ATP是高能磷酸化合物，含有三个特殊的化学键( ) 提示：ATP含有2个特殊的化学键 × × 一、ATP是一种高能磷酸化合物 自主梳理 目录 【 学以致用 】 B 1.(2024·西安高新一中高一月考)如图所示的ATP结构模式图中有多处错误，下列相关叙述错误的是(　　)P79 A.①处应为腺嘌呤(A) B.②处应为氢原子(H) C.③处应为氧原子(O) D.④处应为特殊的化学键(～) 核糖 A ~ 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 合作探究 目录 一、ATP是一种高能磷酸化合物 B 2.(2024·广东佛山高一质检)下列关于ATP分子的叙述，正确的是(　　)P79 A.A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团 B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 C.1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自两个特殊化学键的断裂 D.T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似 解析:ATP分子的结构简式为A—P～P～P(腺苷三磷酸） 腺苷 远离腺苷 三个 ~ ~ 腺嘌呤 核糖 P P P 腺苷（A) 合作探究 目录 一、ATP是一种高能磷酸化合物 C 2.(2024·辽宁省实验中学)如图表示ATP的结构。下列分析错误的是(　　)P81 A.图中“A”代表的是腺嘌呤 B.图中b、c代表的是特殊的化学键 C.水解时b键更容易断裂 D.图中a是RNA的基本组成单位之一 ATP中的A: A——腺苷 ATP——腺苷三磷酸 01 02 随堂检测 03 04 05 目录 二、ATP和ADP的相互转化 课本P86第3段 ATP结构式 ADP结构式 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 腺嘌呤 核糖 P P ~ 我相当脆弱，水解时容易断裂 尝试写出ATP水解和生成反应式。 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ ATP ADP 能量 水解 酶 合成酶 ATP与ADP互相转化示意图 能量 二、ATP和ADP的相互转化 二、ATP和ADP的相互转化 课本P86第3段 能量 A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) Pi 水 解 酶 合 成 酶 能量 Pi ATP与ADP的相互转化有何特点？ ATP 合成酶 水解酶 ADP +Pi +能量 ATP水解和ATP合成的反应式: ATP水解需要水，但是往往被省略掉 人、动物、真菌等 绿色植物 能量 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 光 合 作 用 ADP + Pi + ATP 合成酶 人、动物、真菌等：通过呼吸作用分解有机物释放能量 绿色植物：呼吸作用和光合作用 课本P87最后1段 二、ATP和ADP的相互转化 ATP:含量少，转化快 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有细胞内都是一样的。体现生物界的统一性。 课本P88 光合作用 呼吸作用 Pi 能量 Pi 能量 主动运输 物质合成 肌肉收缩 …… 生物发光 放能反应与ATP的 相联系 吸能反应与ATP的 相联系 能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。 合成 水解 反应 放能 反应 吸能 ATP ATP ADP 水解 合成 ——ATP是细胞的能量“货币” 二、ATP和ADP的相互转化 ATP:含量少，转化快 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有细胞内都是一样的。体现生物界的统一性。 课本P88 光合作用 呼吸作用 Pi 能量 Pi 能量 主动运输 物质合成 肌肉收缩 …… 生物发光 反应 放能 反应 吸能 ATP ADP 水解 合成 场所：细胞质基质、 线粒体、叶绿体 场所：活细胞所有部位 笔记：ATP和ADP的相互转化是不可逆反应，原因： 物质可逆，能量和酶不可逆, 场所不同 二、ATP和ADP的相互转化 ATP:含量少，转化快 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有细胞内都是一样的。体现生物界的统一性。 ATP水解与ATP合成的比较： 反 应 ATP → ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 → ATP 酶的类型 能量来源 场 所 能量去向 合成酶 水解酶 水解酶 合成酶 活细胞所有部位 细胞质基质、线粒体、 叶绿体等 远离Ａ的高能磷酸键的断裂 光能（光合作用）、化学能（呼吸作用） 用于绝大多数需要能量的生命活动 储存于ATP高能磷酸键中 结论：物质是可逆的，能量是不可逆的，场所和酶不同 创新设计P80 二、ATP和ADP的相互转化 ATP消耗量大 ATP含量很少 矛盾 1.研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 2.成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉 内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 ATP合成和水解都非常迅速 3.每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP且同时有等量 ATP被水解。 资料分析 ②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有细胞内都是一样的。体现生物界 的统一性。 ①ATP、ADP在细胞内含量少，但转化迅速，时刻不停地发生并处于动态平衡中。 ATP与ADP转化特点： ATP与ADP转化特点 笔记 1.ATP含量特点：含量很少，但转化快 2.ATP和ADP相互转化速率越快，单位时间供能越多 3.正常情况下，ATP分解速率＝合成速率（动态平衡） ATP:含量少，转化快 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有细胞内都是一样的。体现生物界的统一性。 1.海水鱼将体内的盐排到海水的过程中，ATP含量会显著减少 2.人体剧烈运动时ATP含量远远高于安静状态时 3.ATP与ADP之间可以迅速转化，因此细胞内储存着大量ATP 4.人剧烈运动时，为满足能量需求，肌细胞中ATP 的水解速率 远远大于合成速率 5.剧烈运动时ATP含量不会明显增加，但可通过ATP和ADP的 转化维持能量供需平衡 6.代谢耗能越多的细胞，该能量供应机制的运行速率越快 考点：ATP含量很少，但ATP与ADP转化快 单位时间内供能↑→ADP与ATP转化↑ 等于 √ √ 考点：ATP和ADP相互转化速率↑，单位时间供能↑ 正常情况下，ATP分解速率＝合成速率 用于剧烈运动 呼吸作用 【 学以致用 】 B 3.(2024·江苏南通学情调研)如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是(　　) A.过程①不需要酶的催化 B.过程②发生末端磷酸基团离开ATP的反应 C.过程①所需能量只能来自化学能 D.过程②放出的能量可以用于过程① ①合成酶 ②水解酶 光合作用、呼吸作用 绝大多数生命活动 +光能 物质可逆，能量不可逆 合作探究 目录 二、ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 三、ATP的利用 Ca2＋主动运输载体是如何利用ATP的? ATP:含量少，转化快 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有细胞内都是一样的。体现生物界的统一性。 【问题】ATP水解释放的能量如何用于上述活动的呢？——以主动运输为例 与 结合，激活其酶活性 携转移势能与载体结合 载体蛋白空间结构改变 ATP ATP水解 Ca2＋释放到膜外 载体蛋白磷酸化 ①运输 ②作为ATP 水解酶 载体蛋白 Pi 课本P88 开火车 27 课本P88 用于绝大多数生命活动 （细胞内多数吸能反应） 用于大脑的思考 …… 用于物质合成 A B C + ATP 反应物 生成物 生物发光（光能） 生物放电（电能） 肌肉收缩（机械能） 主动运输（渗透能） ATP是最主要的直接能源物质，不是唯一直接能源物质：还有GTP、CTP、UTP 三、ATP的利用 创新设计P80 ATP:含量少，转化快 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有细胞内都是一样的。体现生物界的统一性。 归纳 一、能源物质 糖类 1.重要的能源物质 葡萄糖 3.被称为“生命的燃料” 脂肪 2.良好的储能物质 ATP 4.直接能源物质 （1）植物储能物质 （2）动物储能物质 脂肪、淀粉 脂肪、糖原 创新设计P80 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 2.生物体内的能源物质总结P80 (1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。 (2)主要能源物质：糖类。 (3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 (4)主要储能物质：脂肪。 (5)直接能源物质：ATP。 但并非唯一，(6)最终能量来源：太阳能。 合作探究 目录 二、ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 课本P81 一、ATP是一种高能磷酸化合物 结构与功能相适应，ATP有什么样的结构可以作为直接的能源物质？ 糖类、脂肪 等有机物 ATP 储存大量的能量，但不能被直接利用 储存的能量相对来说少，但能被直接利用 ≈ ≈ ATP≠能量；ATP是直接能源物质 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 课堂小结 1.ATP的中文名称：___________，元素组成：________________； 2.ATP的结构简式：___________， 具有较高的转移势能。 3.ATP和ADP的相互转化： 4.细胞的吸能反应与 相联系，由ATP的水解提供能量；细胞的放能反应与 相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。 腺苷三磷酸 C、H、O、N、P A–P～P～P 末端磷酸基团 ATP 水解酶 ADP + Pi + 能量 合成酶 不可逆 可循环利用 酶和场所不同 （放能） ATP的水解 ATP的合成 （吸能） × [辨正误] (1)细胞内储存有大量的ATP，为生命活动提供能量。( ) 提示：ATP不能大量储存。 (2)ATP水解时，两个特殊的化学键都断裂，生成ADP和Pi。( ) 提示：ATP水解时，远离腺苷的特殊的化学键断裂，生成ADP和Pi。 (3)细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的。( ) 提示：还有GTP、CTP等。 (4)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解。( ) 提示：吸能反应伴随着ATP的水解，放能反应伴随着ATP的合成。 (5)载体蛋白磷酸化不会使其空间结构发生变化。( ) 提示：载体蛋白磷酸化伴随着空间结构的变化。 × × × × 二、ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 自主梳理 目录 课后题（P89) 一、概念检测 1. 能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是 （ ） A.A-P-P~P B.A-P~P~P C.A~P~P-P D.A~P~P~P 2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是（ ） A.脂肪酸 B.氨基酸 C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸 B D Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 3.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于ATP的叙述，错误的是 （ ） A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布 B.ATP合成所需的能量由磷酸提供 C.ATP可以水解为ADP和磷酸 D.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定 4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是 （ ） A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散 B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的 C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 B C 光合作用（光能）、呼吸作用（化学能） 降低 主动运输 逆 供能减少：能量↓ Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 由于血红蛋白与一氧化碳的结合力更强，所以与血红蛋白结合的氧气量变少，全身会缺氧 C 3.(2024·湖南长郡中学)如图是ATP和ADP相互转化的示意图，①②表示相关反应。下列有关叙述正确的是(　　)P81 A.ATP分子中的五碳糖是脱氧核糖 B.①和②需要的酶是同一种酶 C.①②过程在活细胞内时刻不停地发生 D.人体肌细胞中储存着大量的ATP 02 03 01 随堂检测 04 05 目录 D 4.(2024·广东中山期中)GTP具有与ATP类似的结构，二者的差异只是碱基不同。下列有关ATP和GTP的叙述，错误的是(　　) A.ATP和GTP分子中都含有两个特殊的化学键 B.GTP分子的结构简式可以写成G—P～P～P C.GTP中所含有的碱基为鸟嘌呤，五碳糖为核糖 D.GTP水解产生的GMP是组成DNA的基本单位之一 03 04 02 01 随堂检测 05 目录 C 5.(2024·许昌高中检测)下列有关说法正确的是(　　) A.ATP的合成一定需要酶，酶的催化作用都需要ATP供能 B.ATP在细胞中脱去两个磷酸基团后可为DNA的合成提供原料 C.人体成熟红细胞中ATP的产生速率在有氧、无氧条件下大致相等 D.放能反应一般与ATP水解的反应相联系 04 05 03 02 01 随堂检测 目录 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP 所需酶 能量来源 (光合作用)、 (细胞呼吸) 储存 在中的能量 能量去路 储存于形成的 中 用于各项生命活动 联系 酶1 酶2 ATP合成酶 ATP水解酶 ATP ADP＋Pi＋能量 光能 化学能 特殊化学键 特殊化学键 小组讨论，完成表格 物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。不是可逆反应，处于动态平衡之中。 思考：ATP与ADP的相互转化是不是所有细胞都有？ 提示：生物界的统一性。 Copyright © 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved. 39 Lavf58.30.100 ATPADP＋Pi＋能量 $$