第5章 第2节 细胞的能量“货币”ATP（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物必修第一册（人教版 单选）

第5章　细胞的能量供应和利用 第2节　细胞的能量“货币”ATP 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 目 录 课前新知导学 01 02 CONTENTS 04 课堂互动探究 知能达标训练 03 随堂巩固演练 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 课前新知导学 01 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 腺苷三磷酸 A—P～P～P 核糖 磷酸基团 特殊的化学键 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 高能磷酸化合物 直接能源物质 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 磷酸 ADP 光合作用和呼吸作用 呼吸作用 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 合成 水解 ATP 动态平衡 生物界的统一性 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 × √ 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 课堂互动探究 02 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 返回目录 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第5章　细胞的能量供应和利用 生物学•必修1　分子与细胞(配RJ版) 1 学习目标 1.通过分析ATP与ADP相互转化示意图，阐述ATP与ADP相互转化的过程。(科学思维) 2．通过分析ATP的结构，简述ATP的化学组成和结构特点。(生命观念、科学思维) 3．通过对ATP应用的实例的讨论分析，形成“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的观念。(生命观念、科学思维) 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1．ATP的结构 (1)中文名称：_____________。 (2)结构简式：__________________。 符号含义eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A：腺苷\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(______,腺嘌呤)),P：____________,～：__________________)) 3．ATP的功能：ATP是驱动细胞生命活动的_______________。 2．ATP的特点 (1)高能量：ATP水解释放的能量高达30.54 kJ/mol，是细胞内的一种__________________。 (2)能量易释放 二、ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用 1．ATP与ADP之间的相互转化过程 (1)图中字母A、B代表的物质分别是_____、________。 (2)能量1的来源的生理过程 ①绿色植物：_______________________。 ②动物、人、真菌和大多数细菌：__________。 (3)写出ATP合成的反应式：__________________________。 (4)化学反应中的能量变化与ATP的关系 ①放能反应：一般与ATP的_____相联系。 ②吸能反应：一般与ATP的_____相联系。 ③能量通过________分子在吸能反应和放能反应之间流通。 2．ATP与ADP转化的特点 (1)ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处在__________之中的。 (2)ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了__________________。 ADP＋Pi＋能量eq \o(――→,\s\up17(酶),\s\do15(　))ATP 3．ATP的利用 (1)ATP的利用 (2)实例——ATP为主动运输供能的机理 成人体内ATP的总量为2～10 mg，在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40 kg，在活动的状态下ATP的消耗可达0.5 kg/min；在安静状态时，肌肉内ATP所释放能量只能维持肌肉收缩1～2 s。结合所学知识判断： (1)ATP消耗量高但含量很少，是因为葡萄糖等也可以直接为生命活动提供能量。( ) (2)体内ATP总量少，但消耗的却很多，是因为ATP和ADP可以快速转化。( ) 探究点一　ATP及其与ADP的相互转化 1．如图为ATP的化学结构式，探究回答问题： (3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ 提示：腺嘌呤核糖核苷酸。 (1)ATP的元素组成是什么？图中①②③的结构分别是什么？ 提示：ATP的组成元素为C、H、O、N、P，图中①②③分别是腺嘌呤、核糖、磷酸基团。 (2)腺苷是由图中哪些结构组成的？ 提示：①②。 (4)为什么ATP中远离A端的特殊化学键不稳定？ATP怎样实现能量的转移？ 提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，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。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 2．ATP为生命活动提供能量离不开与ADP的相互转化。下图表示ATP和ADP的相互转化过程，请结合该图分析： (1)写出ATP与ADP相互转化的反应式。 提示：ATPeq \o(,\s\up17(酶Ⅰ),\s\do15(酶Ⅱ))ADP＋Pi＋能量 (2)ATP与ADP相互转化的过程是否为可逆反应？(从反应条件、能量来源和去向、反应进行的场所方面分析) 提示：不是。ATP合成和ATP水解需要的酶不同；ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体等，能量来源是化学能或光能；ATP水解的场所是各种需能部位，能量来源于ATP中特殊的化学键。 1．ATP的元素组成与结构 2．ATP与核苷酸的关系 组成ATP和核苷酸的元素是相同的，都是C、H、O、N、P。ATP中存在一个普通磷酸键和两个特殊的化学键。破坏了两个特殊的化学键，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。 1．下列关于ATP分子的叙述，正确的是(　　) 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，其中的A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，T表示三个(磷酸基团)，可见，ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素，A、D错误，B正确；1 mol ATP水解释放出30.54 kJ的能量来自远离“腺苷”的那个特殊化学键的断裂，C错误。 答案　B 2．ATP与ADP的转化关系如图，其中①和②为反应过程，③表示某化学键，下列叙述正确的是(　　) A．过程①是合成反应 B．过程②的能量来源可以不同 C．过程①和②需要的是同一种酶 D．细胞内所有的吸能反应均由ATP供能 解析　过程①是ATP的水解反应，A错误；对于绿色植物来说，过程②的能量来源于光能或呼吸作用所释放的能量。对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，过程②所需的能量均来自细胞呼吸，故过程②的能量来源可以不同，B正确；酶具有专一性，过程①和②需要的不是同一种酶，C错误；细胞内的吸能反应绝大多数是由ATP直接提供能量，少数是由GTP、CTP、UTP直接供能，D错误。 答案　B 探究点二　ATP的利用 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，如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP。下图是ATP为主动运输供能示意图。 (1)由甲→乙过程中，ATP转化为ADP。磷酸基团的去向及其作用是什么？ (2)从Ca2＋的转运过程看，Ca2＋的载体蛋白有什么作用？ 提示：参与主动运输转运Ca2＋的载体蛋白有两种作用，一是运输作用，结合Ca2＋进行跨膜运输；二是催化作用，能催化ATP水解。 ATP是细胞内流通的能量“货币” (1)吸能反应一般与ATP水解相联系；放能反应一般与ATP合成相联系，示意图如下： (2)能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通。 3．细胞中绝大多数生命活动都需要ATP提供能量。如图为ATP利用的两个实例，下列相关叙述错误的是(　　) A．若实例①中A是葡萄糖、B是果糖，则生成物C是蔗糖 B．实例②说明ATP释放的能量可转化为机械能，用于肌肉收缩 C．所有生物都能利用细胞呼吸释放的能量合成ATP D．电鳐发电利用的能量直接来自ATP 解析　实例①是物质合成。1分子蔗糖是由1分子果糖和1分子葡萄糖脱水缩合而成的。若实例①中A是葡萄糖、B是果糖，则生成物C是蔗糖，A正确；实例②表示ATP水解释放的能量用于肌肉收缩，此过程中ATP释放的能量转化为机械能，B正确；病毒没有细胞结构，不能进行细胞呼吸，C错误；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，电鳐发电利用的能量直接来自ATP水解释放的，D正确。 答案　C 4．蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示，形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程，形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法错误的是(　　) A．细胞呼吸产生的ATP可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程 B．分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的 C．蛋白质去磷酸化是一个放能反应，释放的能量有一部分可用于合成ATP D．蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应 解析　由题图可知，ATP水解产生的磷酸基团可参与蛋白质的磷酸化过程，A正确；分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的，B正确；蛋白质去磷酸化过程只能为ATP的合成提供Pi，C错误；蛋白质的磷酸化和去磷酸化两个过程所需的酶的种类不同，不属于可逆反应，D正确。 答案　C [构建课堂要点] [检测学习效果] 1．科学家发现，小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放ATP的多少有关。下列有关ATP的叙述，正确的是(　　) A．图中的A代表腺苷 B．ATP在细胞中的含量很高 C．ATP是生物体内主要的储能物质 D．ATP的元素组成为C、H、O、N、P 答案　D 2．下列有关ATP的叙述，错误的是(　　) A．细胞内ATP的含量很少，但消耗量很大 B．ATP与ADP相互转化过程中所需酶的种类相同 C．ATP和ADP迅速相互转化保证了机体对能量的需求 D．人体细胞内形成ATP的主要生理过程是细胞呼吸 解析　ATP与ADP相互转化过程中所需要的酶不同，分别为ATP合成酶和ATP水解酶，B错误。 答案　B 3．当细胞膜内侧的Ca2＋与其在细胞膜上的载体蛋白(钙泵)结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化，将Ca2＋释放到膜外。下列叙述错误的是(　　) A．磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变 B．钙泵体现了蛋白质具有运输和催化功能 C．参与Ca2＋运输的载体蛋白可以重复使用多次 D．加入蛋白质变性剂会提高细胞对Ca2＋运输的速率 解析　钙泵这种蛋白质，具有运输Ca2＋的载体功能，又有催化ATP分子末端的磷酸基团转移(水解ATP)的功能，B正确；加入蛋白质变性剂会使钙泵变性失活，降低细胞对Ca2＋运输的速率，D错误。 答案　D 4．在活细胞中，如图中循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP转化中的有关问题： (1)ATP作为生物体生命活动的________物质，在②过程中，是由于________键的断裂而释放出能量。 (2)在绿色植物细胞内，与①相应的生理活动主要在细胞内的细胞质基质、__________、__________中进行。 (3)A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？ _________________________________________________________________ (4)①中能量E1的来源有哪些？②中能量E2的去向有哪些？ ________________________________________________________________ 解析　(1)ATP是生命活动的直接能源物质，ATP在水解时其末端的特殊化学键断裂。(2)绿色植物细胞产生ATP的部位主要是细胞质基质、线粒体、叶绿体。(3)ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。(4)在光合作用和呼吸作用的过程中，ADP可转化为ATP，所需的能量来自光能和糖类等有机物氧化分解释放的能量；ATP水解后，能量转化为其他各种形式的能量，用于生物体的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能等。 答案　(1)直接能源　ATP末端的特殊化学 (2)线粒体　叶绿体　(3)A2起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶；A1起催化作用，催化ATP的合成，是合成酶。二者不相同 (4)绿色植物细胞中能量E1来自光合作用过程中利用的光能和呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量，动物、人、真菌和大多数细菌细胞中的能量E1来自呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量。②中能量E2的去向是转化为其他各种形式的能量，用于生物体的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能等 $