2020_2021学年新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用第2节细胞的能量“货币”ATP课件新人教版必修1

2020_2021学年新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用第2节细胞的能量“货币”ATP课件新人教版必修1

第 2 节　细胞的能量“货币” ATP 新知预习 · 双基夯实 学霸记忆 · 素养积累 课内探究 · 名师点睛 指点迷津 · 拨云见日 训练巩固 · 课堂达标 夯基提能作业 新知预习 · 双基夯实 一、 ATP 是一种高能磷酸化合物 1 ． ATP 的名称与简式： (1) 中文名称： ______________ 。 (2) 结构简式： __________________ 。 腺苷三磷酸 A—P ～ P ～ P 腺苷 核糖 磷酸基团 特殊的化学键 高能磷酸 直接能源物质 ADP ATP 2 ． 能量的来源及去路： 3 ． 原因及特点： (1) 原因： ATP 分子中 ______________________________________ 很容易水解。 (2) 特点：时刻不停地发生并且处于 ____________ 之中。 三、 ATP 的利用 1 ．细胞内吸能反应一般与 ______________ 的反应相联系，由 ______________ 提供能量；放能反应一般与 ______________ 的反应相联系，释放的能量储存在 __________ 中。 远离 A 的磷酸基团具有较高的转移势能 动态平衡 ATP 水解 ATP 水解 ATP 合成 ATP 2 ．举例说明有哪些生命活动需要利用 ATP ： ______________________________________________________________________________________________ 。 3 ． ATP 水解释放的 ____________ 使 __________ 等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后， ________________ 变化， ________ 也被改变，因而可以参与 ________________ 。 细胞的主动运输、胞吞胞吐、各种吸能反应，还可用于生物发光发电、 肌肉收缩、大脑思考等生命活动 磷酸基团 蛋白质 空间结构发生 活性 各种化学反应 1 ． ATP 可以水解为一个核苷酸和两个磷酸。 ( 　　 ) 2 ．人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡。 ( 　　 ) 3 ． ATP 能够及时转化成 ADP ，这有效地保证了细胞内能量的供应。 ( 　　 ) 4 ． ATP 在细胞内含量并不高，活细胞都能产生 ATP ，也都会消耗 ATP 。 ( 　　 ) √ × √ √ 5 ． ATP 含有 3 个特殊化学键，但是只有一个特殊化学键会发生断裂。 ( 　　 ) 6 ． ATP 中的 A 不代表腺嘌呤，当脱去两个磷酸后，形成的物质为 RNA 的基本单位之一。 ( 　　 ) 7 ．酶的催化反应都需要消耗 ATP 。 ( 　　 ) 8 ． ATP 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 ( 　　 ) 9 ．活细胞内 ATP 与 ADP 的转化只能单向进行。 ( 　　 ) × √ × √ × 思考： 1 ． ATP 中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？ 提示： RNA 。 2 ． ATP 中的 “ A ” 与碱基中的 “ A ” 是同一种物质吗？ 提示： 不是。在 ATP 中， “ A ” 代表腺苷 ( 腺嘌呤＋核糖 ) ；在碱基中， “ A ” 代表腺嘌呤。 3 ． 人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着 ATP 与 ADP 的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？ 提示： 不属于，所需酶及场所等不同。 4 ． ATP 在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内 ADP 和 ATP 的总量仅为 2 ～ 10 mg ，而一个正常成年人在静止状态下 24 h 将有 40 kg 的 ATP 发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？ 提示： ATP 与 ADP 在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。 学霸记忆 · 素养积累 4 ．细胞内 ATP 与 ADP 的相互转化的能量供应机制是生物界的共性。 5 ．动物、人、真菌等合成 ATP 的途径是呼吸作用。 6 ．绿色植物合成 ATP 的途径是光合作用和呼吸作用。 7 ． ATP 是生命活动的直接能源物质。 课内探究 · 名师点睛 1 ． ATP 的组成 一 ATP 的结构和生理功能 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化学键。破坏了两个特殊化学键，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。 3 ． ATP 的生理功能 细胞代谢所需的能量绝大多数是由细胞内的 ATP 直接提供的。 ATP 是细胞代谢所需能量的直接来源。 4 ． ATP 的结构与功能的相互关系 (1)ATP 的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。 ATP 中远离腺苷的磷酸基团很容易脱离与形成，可保证 ATP 数量的相对稳定和能量的持续供应。 (2)ATP 在供能中处于核心地位，许多能源物质需转化为 ATP 才能为生命活动供能。在生命活动中， ATP 中的能量可转化为不同形式的能量。 知识贴士 (1)DNA 和 RNA 的组成中的 A 表示腺嘌呤这种碱基，而在 ATP 中 A 代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。 (2) 每个 ATP 分子中只含有 2 个特殊化学键 ( ～ ) ，其中只有远离腺苷的特殊化学键易断裂或合成。 (2020 · 山东省潍坊市高一 ) 如图为 ATP 分子结构式。下列相关叙述错误的是 ( 　　 ) A ．图中五碳糖为核糖 B ．图中虚线框中的基团是腺苷 C ．该分子中有 2 个特殊化学键 D ．该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸 典例剖析 典例 1 B 解析： ATP 中的 “ A ” 代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，因此图中五碳糖为核糖， A 正确；图中虚线框中的基团是腺嘌呤， B 错误； ATP 分子中有 2 个特殊化学键， C 正确； ATP 分子水解掉两个磷酸基团后，剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸， D 正确。 1 ．有人把 ATP 比作细胞的能量 “ 货币 ” ，说明 ATP 是细胞生命活动的 ( 　　 ) A ．直接能源　 B ．储备能源　 C ．间接能源　 D ．主要能源 变式训练 A 二 ATP 与 ADP 可以相互转化 2 ． 解读 (1) 光合作用和呼吸作用等放能反应与 ATP 的合成相联系。 (2) 主动运输等吸能反应与 ATP 的分解相联系，所以 ATP 是直接供能物质。 (3)ATP 在生物体内含量很少，又不断通过各种生命活动大量消耗，但 ATP 在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的 ATP 总是处于一种动态平衡之中。 知识贴士 ATP 为生命活动提供的是化学能 ATP 是细胞内的直接供能物质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由 ATP 提供的，如植物对水分的吸收和运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。 以下对生物体 ATP 的叙述中，正确的是 ( 　　 ) A ． ATP 与 ADP 是同一种物质的两种形态 B ．动物细胞中，产生 ATP 的过程为呼吸作用 C ． ATP 脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核苷酸 D ． ATP 和 ADP 的相互转化是两个完全可逆的过程 解析： ATP( 腺苷三磷酸 ) 和 ADP( 腺苷二磷酸 ) 是两种不同的物质， A 错误；细胞呼吸可以产生能量，用于合成 ATP ， B 正确。 ATP 脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸， C 错误。 ATP 和 ADP 的相互转化，从物质来讲是可逆的，但从能量、场所、酶来讲是不可逆的， D 错误。 典例剖析 典例 2 B 2 ． (2019 · 山东省德州市高一 ) 有关 ATP 的叙述错误的是 ( 　　 ) A ． ATP 中的能量可来源于光能、化学能 B ． ATP 是由三个磷酸基团和一个腺嘌呤构成 C ．有机物的氧化分解一般与 ATP 的合成相联系 D ． ATP 和 ADP 相互转化的能量供应机制是生物界共性 变式训练 B 解析： 形成 ATP 可通过呼吸作用和光合作用，通过呼吸作用合成 ATP ，其能量来源于化学能；通过光合作用合成 ATP ，其能量来源于光能。故 ATP 中的能量可以来源于光能、化学能， A 正确； ATP 是由三个磷酸基团和一个腺苷构成， B 错误；有机物氧化分解产生的能量一部分用于 ATP 的合成，因此有机物的氧化分解一般与 ATP 的合成相联系， C 正确；细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制是生物界的共性，从一个侧面说明了生物界具有统一性， D 正确。 指点迷津 · 拨云见日 一、 ATP 和 ADP 的相互转化是不可逆的 1 ． ATP 与 ADP 的相互转化 反应式 ATP → ADP ＋ Pi ＋能量 能量＋ Pi ＋ ADP → 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 储能 能量来源 磷酸基团的脱离 呼吸作用、光合作用 能量去向 用于各项生命活动 储存于 ATP 中的特殊化学键中 2.ATP 与 ADP 的转化式的含义 细胞内 ATP 与 ADP 的循环过程，并不表示化学上的可逆反应。 (1) 从反应条件上看：由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。 (2) 从反应场所上看： ATP 的合成场所与分解场所不完全相同。 (3) 从能量来源上看：二者的能量来源不同。 综上所述， ATP 和 ADP 相互转化的过程应判断为 “ 物质是可逆的，能量是不可逆的 ” 或解释为 “ 物质是可以循环利用的，能量是不能循环的 ” 。 提示： 判断一个化学反应是不是可逆反应，不仅要看反应物和生成物是否相同，还要看反应的条件、场所是否相同。 以下为 ATP 和 ADP 相互转化的示意图，对这一过程的叙述不正确的是 ( 　　 ) A ．存在着能量的释放和储存 B ．保证了生命活动的顺利进行 C ．持续不断地在生物活细胞中进行 D ．此过程物质与能量变化都是可逆的 典例 3 D 解析： 该反应为 ATP 与 ADP 的相互转化，存在着能量的释放和储存， A 正确； ATP 释放的能量用于各项生命活动，保证了生命活动顺利进行， B 正确；体内 ATP 的含量较少，可与 ADP 迅速转化，持续不断地在生物活细胞中进行， C 正确；此过程物质变化是可逆的，而能量变化是不可逆的， D 错误。 二、 ATP 与 DNA 、 RNA 、核苷酸的联系 ATP 与 DNA 、 RNA 、核苷酸的结构中都含有 “ A ” ，但在不同物质中 “ A ” 表示的含义不同，如图所示。 (1)ATP 中的 A 为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。 (2)DNA 分子中的 A 为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。 (3)RNA 分子中的 A 为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。 (4) 核苷酸中的 A 为腺嘌呤。 由此可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。 (2019 · 河南省洛阳市高一 ) 在如图所示的四种化合物的化学组成中，与圆圈中 “ A ” 所对应的名称相符合的是 ( 　　 ) A ．① — 腺嘌呤核糖核苷酸 B ．② — 腺苷 C ．③ — 腺嘌呤脱氧核苷酸 D ．④ — 腺嘌呤 典例 4 D 解析： ATP 是由腺苷和 3 个磷酸基团构成的，腺苷是由一分子腺嘌呤和一分子核糖构成，①图中圈出的是 ATP 中的一分子腺苷， A 错误；②图代表 DNA ， A 代表的是腺嘌呤脱氧核苷酸， B 错误；③图代表的是 RNA ，构成 RNA 的单位之一是腺嘌呤核糖核苷酸， C 错误；④图指的是核苷酸，一分子的核苷酸是由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成，所以④图指的是腺嘌呤， D 正确。  问题探讨 ⇨ P86 1 ． 提示： 萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。 提示： 萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。 提示： 有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。  练习与应用 ⇨ P89 一、概念检测 1 ． B 　 ATP 中含有两个特殊化学键，与腺苷 A 直接相连的磷酸键为普通磷酸键。 2 ． D 　腺苷三磷酸 (ATP) 为生物各项生命活动直接提供能量。 3 ． B 　 ATP 是生命活动的直接能源物质，故细胞质和细胞核中都有 ATP 分布， A 正确； ATP 来源于光合作用和呼吸作用，故合成 ATP 所需的能量来源于光能和有机物中的化学能， B 错误； ATP 可以水解为 ADP 和磷酸， C 正确；人体内 ATP 的含量并不高，但和 ADP 的相互转化是永不停息地进行着，故正常细胞中 ATP 和 ADP 的比值是相对稳定的， D 正确。 4 ． C 　离子通过离子泵的跨膜运输需要载体蛋白和消耗能量，属于主动运输，是逆浓度梯度进行的， A 、 B 错误；动物一氧化碳中毒减少能量的供应，进而会降低离子泵跨膜运输离子的速率， C 正确；离子的跨膜运输需要载体蛋白，因此加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率， D 错误。 二、拓展应用 1 ． 提示： 吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是 ATP 水解时所释放的能量。 放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能的形式散失外，还用于 ADP 转化为 ATP 的反应，储存在 ATP 中。 2 ． 提示： 在储存能量方面， ATP 同葡萄糖相比具有以下两个特点：① ATP 分子中含有的化学能比较少，一分子 ATP 转化为 ADP 时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖分解释放能量的 1/94 ；② ATP 分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为 ATP 分子中活跃的化学能才能被细胞利用。 3 ． 提示： 植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量 “ 货币 ” —— ATP ，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。