2024-2025學(xué)年高一生物必修第一冊(cè)（人教版）課件 第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第2節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP

第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明記在平時(shí)——核心語句必背1.依據(jù)ATP的分子簡(jiǎn)式說出ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。2.根據(jù)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化解釋ATP在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用。1.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A－P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基團(tuán)，“～”代表特殊的化學(xué)鍵。2.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都一樣。3.動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌等合成ATP的途徑是通過呼吸作用。4.綠色植物合成ATP的途徑是光合作用和呼吸作用。5.許多吸能反應(yīng)與ATP的水解相聯(lián)系，許多放能反應(yīng)與ATP的合成相聯(lián)系?！局鞲芍R(shí)梳理】一、ATP的結(jié)構(gòu)與功能1．ATP的結(jié)構(gòu)(1)中文名稱：_____________。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：______________。(3)符號(hào)含義：A代表_____，P代表_________，“～”代表______________。腺苷三磷酸A—P～P～P腺苷磷酸基團(tuán)特殊的化學(xué)鍵2．ATP的特點(diǎn)(1)不穩(wěn)定：_____________有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢(shì)，也就是具有較高的__________。(2)高能量：ATP水解釋放的能量高達(dá)______

kJ/mol，是細(xì)胞內(nèi)的一種__________________。3．ATP的功能ATP能夠直接為生命活動(dòng)提供能量，是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的_______________。末端磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移勢(shì)能30.54高能磷酸化合物直接能源物質(zhì)二、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化1．相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式_________________________。2．相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)(1)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生，且處于_________之中。(2)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的__________機(jī)制，在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都是一樣的，體現(xiàn)了生物界的________。3．合成ATP的能量來源(1)綠色植物：__________、__________。(2)動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌等：____________。動(dòng)態(tài)平衡能量供應(yīng)統(tǒng)一性呼吸作用光合作用呼吸作用三、ATP的利用1．ATP利用的實(shí)例2．ATP供能的原理ATP水解釋放的__________使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，_________發(fā)生變化，_____也被改變，因而可以參與特定的化學(xué)反應(yīng)。磷酸基團(tuán)空間結(jié)構(gòu)活性3．ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”(1)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與ATP的關(guān)系：(2)能量通過__________在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。水解合成ATP分子【教材微點(diǎn)發(fā)掘】1．ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，結(jié)合教材第86頁(yè)相關(guān)內(nèi)容和下圖，回答下列問題：(1)ATP是___________的英文名稱縮寫，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是_____________，其中A代表_____，T代表___，表示含有3個(gè)磷酸基團(tuán)，P代表__________，“—”代表普通磷酸鍵，“～”代表_______________。由此可見ATP主要通過___________________儲(chǔ)存能量。(2)ATP的組成元素有__________________。若ATP完全水解，會(huì)得到_____________________

(填成分)。(3)ATP中的“A”與堿基中的“A”是同一種物質(zhì)嗎？提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在堿基中，“A”代表腺嘌呤。腺苷三磷酸A—P～P～P腺苷三磷酸基團(tuán)特殊的化學(xué)鍵兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵C、H、O、N、P腺嘌呤、核糖和磷酸2．下圖為ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能示意圖，請(qǐng)按照過程順序排列____________________。(用箭頭和圖號(hào)表示)答案：圖1→圖3→圖23．把ATP比喻成能量的“貨幣”，此處的“貨幣”的含義有哪些？提示：(1)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化，伴隨著能量的釋放和儲(chǔ)存。此外，ATP和ADP的數(shù)量還處于動(dòng)態(tài)平衡之中。(2)ATP廣泛存在生物的各種細(xì)胞中，各類生物(植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌等)都能以ATP作為直接能源物質(zhì)，也反映了生物界的統(tǒng)一性，說明了多種多樣的生物都有共同的起源，就像貨幣在某國(guó)家內(nèi)可以流通一樣。(3)教材在闡述將ATP比喻為能量“貨幣”的原因時(shí)，是從ATP與吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的關(guān)系入手的。放能反應(yīng)促進(jìn)ATP的合成(ADP與磷酸合成ATP，需吸能)；吸能反應(yīng)伴隨ATP的水解(ATP分解為ADP和磷酸，要放能)。也就是說，能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。(4)ATP可以重復(fù)使用，就像貨幣一樣。新知探究(一)

ATP分子的結(jié)構(gòu)【拓展·深化】1．ATP的元素組成與結(jié)構(gòu)2．不同化合物中“A”的辨析化合物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式“A”含義共同點(diǎn)ATP腺苷(由腺嘌呤和核糖組成)所有“A”的共同點(diǎn)是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脫氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤【典題·例析】[典例1]

(2024·廣州月考)下圖表示與ATP相關(guān)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，下列分析中正確的是(

)A．a(chǎn)表示ADP，與ATP相比少了一個(gè)磷酸B．b表示腺苷，是ATP中“A”代表的含義C．c表示腺嘌呤核糖核苷酸，它是構(gòu)成RNA的基本單位之一D．d表示ATP，是生物體的直接能源物質(zhì)[答案]

D [解析]

a由一分子核糖和一分子腺嘌呤組成，稱為腺苷，A錯(cuò)誤；b表示腺嘌呤核糖核苷酸，ATP中“A”代表腺苷，B錯(cuò)誤；c表示腺苷二磷酸(ADP)，C錯(cuò)誤；d表示腺苷三磷酸(ATP)，是生物體的直接能源物質(zhì)，D正確。[典例2]下圖中的四種化合物的化學(xué)組成中，“○”中所對(duì)應(yīng)的名稱正確的是(

)A．①腺嘌呤脫氧核苷酸 B．②腺苷C．③腺嘌呤

D．④腺嘌呤核糖核苷酸[答案]

D[解析]

①是ATP，ATP去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)(P)后余下的圓圈內(nèi)的部分為腺嘌呤核糖核苷酸；②是腺嘌呤核糖核苷酸，圓圈內(nèi)是腺嘌呤；③是DNA分子，圓圈內(nèi)是腺嘌呤脫氧核苷酸；④是單鏈的RNA，圓圈內(nèi)是腺嘌呤核糖核苷酸。歸納拓展ATP與核糖核苷酸的關(guān)系組成ATP和核苷酸的元素是相同的，都是C、H、O、N、P。ATP中存在一個(gè)普通磷酸鍵和兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵。破壞了兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸?！緫?yīng)用·體驗(yàn)】1．下列關(guān)于細(xì)胞的能量“貨幣”——ATP的敘述，正確的是(

)A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸B．ATP中遠(yuǎn)離“A”的特殊的化學(xué)鍵易水解C．ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A—P—P—PD．細(xì)胞中ATP的含量少，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定答案：B解析：ATP中的“T”代表三個(gè)(磷酸基團(tuán))；ATP中遠(yuǎn)離“A”的特殊的化學(xué)鍵易水解；ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A—P～P～P；細(xì)胞中ATP的含量少，但其化學(xué)性質(zhì)活躍。2．如圖表示ATP的結(jié)構(gòu)，下列相關(guān)說法正確的是(

)A．b鍵斷裂后形成ADP和PiB．圖中的3表示ATP中的字母AC．由1、2、3各一分子形成的物質(zhì)是組成DNA的基本單位D．組成ATP的化學(xué)元素是C、H、O、N、P答案：D

解析：a鍵斷裂后形成ADP和Pi；圖中3表示腺嘌呤，2與3結(jié)合為腺苷，即ATP中的A；由1、2、3各一分子形成的物質(zhì)是組成RNA的基本單位之一；ATP的組成元素為C、H、O、N、P。新知探究(二)

ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用【探究·深化】[情境質(zhì)疑]ATP為生命活動(dòng)提供能量離不開與ADP的相互轉(zhuǎn)化。下圖表示ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程，請(qǐng)結(jié)合該圖分析：

1．寫出ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式：__________________________。2．轉(zhuǎn)化的過程分析：(1)ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在有關(guān)酶的催化作用下，ATP(A—P～P～P)分子中_______的那個(gè)特殊的化學(xué)鍵容易斷裂，遠(yuǎn)離A的那個(gè)磷酸基團(tuán)就脫離下來，形成游離的____(磷酸)，同時(shí)，儲(chǔ)存在這個(gè)特殊的化學(xué)鍵中的______釋放出來，ATP就轉(zhuǎn)化成ADP(分子簡(jiǎn)式：__________)。遠(yuǎn)離APi能量A—P～P(2)在有關(guān)酶的催化作用下，ADP可以接受______，同時(shí)與一個(gè)游離的___結(jié)合，重新形成ATP(A—P～P～P)。(3)ATP水解釋放的能量是儲(chǔ)存在_______________內(nèi)的化學(xué)能，釋放出來后供________________利用；合成ATP的能量主要來源于呼吸作用分解的________中的化學(xué)能和光合作用吸收的______。3．下列過程需要ATP水解提供能量的是_____________。①主動(dòng)運(yùn)輸②生物發(fā)光、發(fā)電③肌肉收縮④淀粉合成⑤大腦思考⑥根細(xì)胞吸收水分能量Pi特殊的化學(xué)鍵特定的生命活動(dòng)有機(jī)物光能①②③④⑤[重難點(diǎn)撥]1．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不可逆的過程2.細(xì)胞的能源物質(zhì)歸納(1)能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。(2)主要能源物質(zhì)：葡萄糖。(3)儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。(4)主要儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪。(5)直接能源物質(zhì)：ATP。(6)最終能量來源：太陽(yáng)能?！镜漕}·例析】[典例1]對(duì)“ATP

ADP＋Pi＋能量”的敘述，正確的是(

)A．①過程和②過程所需的酶都是一樣的B．①過程的能量供各項(xiàng)生命活動(dòng)利用，②過程的能量來自糖類等有機(jī)物的氧化分解C．①過程和②過程時(shí)刻發(fā)生，處于動(dòng)態(tài)平衡之中D．ATP中的能量可來源于光能、熱能，也可以轉(zhuǎn)化為光能、熱能[答案]

C[解析]

①過程為水解酶催化的水解反應(yīng)，②過程為合成酶催化的合成反應(yīng)；①過程釋放的能量可供各項(xiàng)生命活動(dòng)利用，②過程的能量來自呼吸作用分解糖類等有機(jī)物釋放的能量，在綠色植物中還可來源于光合作用吸收并轉(zhuǎn)化的光能；生物體內(nèi)ATP的水解與合成時(shí)刻發(fā)生，處于動(dòng)態(tài)平衡之中；ATP中的活躍化學(xué)能可來源于光能，但不能來源于熱能，ATP中的活躍化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為光能、熱能、機(jī)械能、電能等多種形式的能。[典例2]下列有關(guān)ATP的敘述錯(cuò)誤的是(

)A．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化保證了機(jī)體對(duì)能量的需求B．圖中兩次ATP的水解，后者能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng)C．圖中兩次合成ATP，前者能量來源于光能且在人體細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生D．ATP由3個(gè)磷酸基團(tuán)和1個(gè)腺嘌呤構(gòu)成[答案]

D[解析]

細(xì)胞中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中，保證了機(jī)體對(duì)能量的需求，A正確；圖中兩次ATP的水解，前者能量?jī)?chǔ)存在有機(jī)物中，后者能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng)，B正確；圖中兩次合成ATP，前者ATP的合成是通過光合作用，所需能量來源于光能，在人體細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生，C正確；一分子ATP由3個(gè)磷酸基團(tuán)和1個(gè)腺苷(由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成)構(gòu)成，D錯(cuò)誤?！緫?yīng)用·體驗(yàn)】1．ATP-ADP循環(huán)的示意圖如下。下列敘述正確的是(

)A．能量①只能來自化學(xué)能B．蛋白質(zhì)的合成過程需要反應(yīng)①供能C．反應(yīng)②中ATP中的特殊的化學(xué)鍵都斷裂D．能量②可用于乳酸在人體肝臟中再生成葡萄糖答案：D

解析：能量①可來自光能、化學(xué)能；蛋白質(zhì)的合成需要ATP提供能量，即需要反應(yīng)②供能；ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A—P～P～P，含有2個(gè)特殊的化學(xué)鍵，反應(yīng)②中有一個(gè)特殊的化學(xué)鍵斷裂；乳酸在人體肝臟中再生成葡萄糖消耗能量，需要反應(yīng)②提供能量。2．ATP是生物體內(nèi)重要的能源物質(zhì)，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．AMP可以作為合成ADP及mRNA的原料B．甲過程中釋放的能量可以用于細(xì)胞分裂C．丁過程中合成ATP所需能量可以是光能、化學(xué)能、熱能D．催化甲過程和丁過程的酶肯定不是同一種酶答案：C

解析：AMP是腺苷一磷酸，可作為合成ADP的原料(AMP＋Pi＋能量→ADP)，又是腺嘌呤核糖核苷酸，可作為合成mRNA的原料，A正確；ATP是生物體內(nèi)的直接能源物質(zhì)，其水解釋放的能量可以用于各項(xiàng)生命活動(dòng)，B正確；光能在光合作用的光反應(yīng)中可轉(zhuǎn)化為ATP中的能量，細(xì)胞呼吸中有機(jī)物分解釋放出的能量，也可合成ATP，但熱能無法用于合成ATP，C錯(cuò)誤；酶具有專一性，催化甲過程和丁過程的酶不是同一種酶，D正確?？茖W(xué)視野——生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)ATP是生命活動(dòng)最主要的直接能源物質(zhì)，但不是唯一的直接能源物質(zhì)，除ATP外，還有UTP、GTP和CTP。UTP是由一個(gè)尿嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的；GTP是由一個(gè)鳥嘌呤、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的；CTP是由一個(gè)胞嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的。每個(gè)分子去掉兩個(gè)磷酸后都是構(gòu)成RNA的基本單位，它們的關(guān)系如下圖所示：這四種物質(zhì)中，其中ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，就是說你在運(yùn)動(dòng)，吸收氨基酸、葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)都會(huì)消耗ATP，ATP是能量“貨幣”。GTP可用于合成蛋白質(zhì)，CTP可用于合成脂質(zhì)，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改變?yōu)槊撗鹾颂?，就轉(zhuǎn)變?yōu)閐ATP(脫氧腺苷三磷酸)。【素養(yǎng)評(píng)價(jià)】1．生物體內(nèi)含有ATP、GTP、UTP、CTP等高能磷酸化合物，它們結(jié)構(gòu)上的差異是組成分子的堿基種類不同，功能上的差異主要體現(xiàn)在為生命活動(dòng)供能的情況不同(如下表)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)高能磷酸化合物ATPGTPUTPCTP主要作用能量通貨蛋白質(zhì)合成糖原合成脂肪和磷脂的合成A.蛋白質(zhì)合成過程中消耗的能量可來自ATP和GTPB．UTP水解所釋放的能量供糖原合成C．由CTP的作用推測(cè)其在高爾基體中含量較多D．細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與高能磷酸化合物的水解相關(guān)答案：C

解析：ATP是能量通貨，是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，GTP可用于蛋白質(zhì)的合成，因此蛋白質(zhì)合成過程中消耗的能量可來自ATP和GTP，A正確；UTP水解釋放的能量供糖原合成，B正確；脂肪和磷脂都是脂質(zhì)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與脂質(zhì)的合成有關(guān)，因此根據(jù)CTP的作用可推測(cè)其在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中含量較多，C錯(cuò)誤；細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與高能磷酸化合物的水解相關(guān)，D正確。2．ATP是細(xì)胞的直接能源物質(zhì)。