2026届高三一轮复习生物：细胞的能量货币ATP课件

课标要求 第11讲 细胞的能量货币“ATP” 1.解释 是驱动细胞生命活动的直接能源物质 2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量 3.教学活动:探究酵母菌的呼吸方式 深挖教材 (1)酶是活细胞产生的具有　　　 作用的有机物，其中绝大多数酶是　　　　  ，酶通过降低　　　　起作用(必修1 P78、P81)。 (2)与无机催化剂相比,酶具有　　　性；一种酶只能催化　　　 　　　　    ；酶的 作用条件较温和，在最适宜的　　　　    条件下有最高的活性(必修1 P81—P82、P84)(2 023广东,1,2分)(2022浙江6月选考,10,2分)(2022重庆,7,2分)。 (3)有些酶需要特殊物质作用才能具有活性，如耐高温的DNA聚合酶需要　　　    存 在的情况下才能被激活(选择性必修3 P77)，有的酶需要被ATP　　　    后才能激活，激 活后，酶的　　　　    发生变化(必修1 P88)(2022全国乙,4,6分)。 催化 蛋白质 活化能 高效 一种或一类化学反应 温度和pH Mg2+ 磷酸化 空间结构 一、有关能源物质的总结 生物体内的能源物质 主要能源物质 良好的储能物质 动物细胞的储能物质 植物细胞的储能物质 生命活动的直接能源物质 能量的最终来源 用于各项生命活动 ATP是直接的能源物质，是细胞内流通的能量“货币”。 糖类、脂肪、蛋白质、ATP 糖类 脂肪 脂肪和糖原 脂肪和淀粉 太阳能 ATP 太阳能 光合作用 糖类等有机物中稳定的化学能 呼吸作用 ATP中活跃的化学能 水解 3 二、ATP的结构： 1.中文名称： 2.元素组成： 3.结构简式： 腺苷三磷酸 C H O N P A–P～P～P A: P: —: ~: 腺苷 磷酸 普通化学键 特殊化学键 水解时，第二个特殊化学键先断裂，释放出能量，同时生成ADP和Pi 直接能源物质（ATP不等同于能量） （腺嘌呤核糖核苷酸） 腺苷（A） ATP（腺苷三磷酸） ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸） 1分子腺苷和3分子磷酸基团 4.化学组成: 腺苷 腺苷 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 【归纳总结】辨析下列物质结构中“A”的含义 其他分子 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而互相排斥等原因，使得这种特殊的化学键（～）不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。 结构简式： A—P～P～P A—P～P～ P 酶 ATP水解的过程就是释放能量的过程。 能量 变化后的其他分子 二、ATP的供能原理： 1molATP水解释放出的能量高达30.54kJ，所以ATP是一种高能磷酸化合物 6 与载体蛋白结合，激活其酶活性 Pi携转移势能与载体结合 载体蛋白 空间结构改变 Ca2+ 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 以主动运输为例分析ATP供能过程 开火车 7 资料分析 ATP 消耗量大 ATP 含量很少 矛盾 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。 1 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。 2 ATP合成和水解都非常迅速 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 3 1.ATP和ADP可以相互转化，且处于动态平衡中 2.ATP、ADP相互转化的能量供应机制普遍存在于所有生物的细胞内 【思考】 【P89】 ATP和ADP相互转化的供能机制，在所有生物细胞中普遍存在。 这是否也说明了生物界的统一性？ 这对你理解生物的进化有什么启示？ 说明了生物界的统一性。 各种生物有着共同的起源。 思考：ATP和ADP相互转化是可逆反应吗？为什么？ 三、 ATP与ADP可以相互转化 不停地发生并且处于动态平衡当中 体现了生物界的统一性 四、ATP的利用 呼吸作用 光合作用 放 能 反 应 吸能 反应 各项耗能的生命活动 能量通过ATP分子在放能反应和吸能反应之间流通。 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 物质可以循环利用（物质可逆）但能量不可以（能量不可逆），所以不是可逆反应。 细胞质基质、 线粒体、叶绿体 反应场所 反应场所 生物体的需能部位 主动运输、蛋白质合成、胞吞胞吐、肌肉收缩、蛋白质磷酸化、大脑思考等 水解酶 + Pi + ADP 能量 ATP 机械能（肌细胞收缩） 渗透能（主动运输、胞吞胞吐） 电能（电鳐放电、大脑思考） 光能（萤火虫发光） 化学能（物质合成） 热能（维持体温） 生物发光 光能 大脑思考 电能 肌肉收缩 机械能 囊泡运输 机械能 思考：哪些生命活动需要消耗ATP直接供能呢？ 吸能反应总是与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量 ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁 2.ATP的水解： 需要水解酶的参与 ATP水解伴随细胞发生吸能反应 11 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 卖菜 买咖啡 货币 有机物中的化学能 ATP中的化学能 耗能的生命过程 细胞中流通的能量“货币” 如何设计实验探究ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质？ 四、ATP的利用 ATP制剂2ml 0.1%葡萄糖2ml 脂肪溶液2ml 发光器粉末加入试管暗处理15分钟 加试剂 黑暗条件下观察 ATP是驱动细胞活动的直接能源物质 (3)实验过程： (5)实验结论： 【拓展延伸】探究生命活动的直接能源物质是ATP (1)实验材料： 萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP制剂等 (2)实验原理： 荧光素+能量+O2 氧化荧光素 荧光素酶 （发出荧光） 实验变量： 自变量： 添加的物质 因变量： 是否发光 无关变量： 温度等 应用：ATP荧光检测仪 ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理(P89)，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 荧光素+O2+ATP 氧化荧光素(发出荧光) 荧光素酶 荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多 Q：ATP是唯一的直接能源物质吗？ ~ ~ 核糖 拓展：推测GTP、CTP、UTP的结构？推测dATP的结构？ （deoxy 脱氧） ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于细胞内的UTP，GTP，CTP 不是 ~ ~ 鸟嘌呤 GTP ~ ~ 核糖 脱氧核糖 腺嘌呤 dATP 腺嘌呤 考查ATP的结构及其与核酸的关系 1. （2024·广东湛江模拟）NTP家族由ATP（三磷酸腺苷）、GTP（三磷酸 鸟苷）、UTP（三磷酸尿苷）和CTP（三磷酸胞苷）构成。它们的结构只 是碱基不同，如图是ATP的化学结构图，A、B表示物质，α、β、γ表示磷 酸基团（Pi）的位置。下列叙述错误的是（　　） A. 物质A和B分别是腺嘌呤和核糖， A和B组成腺苷 B. 许多吸能反应与ATP的水解反应 相联系 C. 1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质 D. CTP中的胞苷（C）由胞嘧啶和脱氧核糖构成 √ 2. （2024·江苏南京模拟）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA 分子。α、β和γ表示ATP或dATP（d表示五碳糖为脱氧核糖）上三个磷酸基 团所处位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。下列说法错误的是（　） A. 主动运输所需能量来自ATP“γ”位和“β”位前的特殊的化学键断裂释 放的能量 B. 若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成 的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的“α”位上 C. 将ATP中“β”和“γ”位磷酸基团去掉，所得物质是RNA的单体之一 D. ATP、dATP和核酸分子的元素组成都是C、H、O、N、P √ O O2供给量 ATP产生量 A B C 甲 1.甲图表示可进行有氧呼吸细胞中，ATP产生量与O2供给量的关系。 ①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物， 产生少量ATP。 ②AB段表示随着O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。 ③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加， 此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。 五、ATP产生量与O2供给量曲线分析 ATP产生量 O O2供给量 乙 2.乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中 ATP来自无氧呼吸，与O2无关。 18 1. （联系神经调节）ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内、脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体。据此判断ATP具有的作用是  　　　　　　　　　　。 ATP是一种能在细胞间传递信息的信号分子 1. ATP脱去两个磷酸基团后，可作为RNA分子的合成原料。（必修1 P86相 关信息） （　√　） 2. ATP含有3个特殊的化学键，但是只有一个特殊的化学键会发生断裂。 （必修1 P86正文） （　×　） 3. ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。（必修1 P89正文） （　×　） 4. 人在剧烈运动时，骨骼肌中ATP的合成远多于ATP的水解；饥饿时， ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。 （　×　） √ × × × 结合细胞代谢，考查ATP的产生和利用 3. （2024·湖南衡阳八中质检）激酶一般是指催化高能供体分子（如ATP）上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，底物分子通过磷酸基团的转移获得能量而被激活，所以很多激酶需要从ATP中转移磷酸基团。葡萄糖激酶作用于葡萄糖分子，并改变其活性。下列相关叙述错误的是（　　） A. 葡萄糖激酶与其底物分子的组成元素不同 B. 葡萄糖激酶所催化的化学反应往往是吸能反应 C. 底物分子被磷酸化后可能变得更容易发生反应 D. 葡萄糖激酶可以通过磷酸化为化学反应提供能量 √ 4. （2024·广东梅州一模）生物膜上存在着一些能携带离子通过膜的载体 分子。某种载体分子对X离子有专一的结合部位，能选择性地携带X离子通 过膜，转运机制如图所示。已知X离子可参与构成线粒体内的丙酮酸氧化 酶，载体IC的活化需要ATP。下列相关叙述错误的是（　　） A. 磷酸激酶能促进ATP的分解，磷酸酯酶催化活化的载体释放磷酸基团 B. X离子进入线粒体基质发挥作用至少需要穿过6层磷脂分子层 C. ATP脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC结合后会使IC发生空间结构的 改变 D. 图中只有线粒体才能为载体IC的活化提供ATP √ 2.细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所 24 $