人教版高中生物必修一 细胞的分化 细胞的生命历程课件

第2节细胞的分化

第2节

细胞的能量“货币”ATP

一、ATP是一种高能磷酸化合物1.名称:___________。2.结构简式:A-P～P～P。含义分别是:A腺苷,由腺嘌呤和_____构成P_________～_________________核糖磷酸基团一种特殊的化学键腺苷三磷酸3.ATP的结构特点:(1)细胞内的一种高能磷酸化合物:1molATP水解时释放的能量高达______kJ,属于高能磷酸化合物。(2)化学性质不稳定: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_________。4.功能:驱动细胞生命活动的直接能源物质。30.54转移势能二、ATP与ADP可以相互转化1.相互转化的反应式:______________________2.相互转化的特点:(1)ATP和ADP的相互转化_________地发生,且处于__________之中。(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制,体现了生物界的_______。ATPADP+Pi+能量。时刻不停动态平衡统一性3.ATP合成的能量来源:(1)动物、人、真菌和大多数细菌:呼吸作用中____________释放的能量。(2)绿色植物:呼吸作用释放的能量和_____。有机物分解光能三、ATP的利用1.ATP是细胞内流通的能量“货币”:(1)吸能反应一般与ATP_____的反应相联系。(2)放能反应一般与ATP的_____相联系。(3)能量通过____在吸能反应和放能反应之间流通。水解合成ATP2.ATP的利用:判断下列说法的正误:(1)ATP水解释放的能量可用于细胞吸收某些物质。()(2)糖类和ATP均可以为生命活动直接提供能量。()提示:糖类是主要的能源物质,但不能直接为生命活动提供能量。√×(3)在某些生物体内,ATP中活跃的化学能可以转变为光能或电能。 ()(4)消化道内淀粉的水解需要消耗ATP。 ()提示:细胞内的生化反应需要ATP参与,消化道内食物的消化不需要ATP参与。√×【激疑】萤火虫发光过程中能量的形式是如何变化的? 提示:ATP中活跃的化学能转变成光能。

知识点一ATP的结构和功能1.ATP的结构:2.ATP的利用:生理过程能量转化物质合成化学能→化学能肌肉收缩化学能→机械能主动运输化学能→机械能生物发光化学能→光能3.生物体内的能源物质:(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。(6)最终能量来源:太阳能。【思考·讨论】细胞中的各种有机物都是由各种元素组成的。(生命观念)(1)根据ATP的结构,可推断ATP的组成元素有哪些?提示:C、H、O、N、P。

(2)和ATP的组成元素相同的物质有哪些?(试举2例)提示:磷脂、核酸。【素养案例】如图为ATP分子的结构式,ATP分子的结构简式可以表示为A—P～P～P。下列说法不正确的是 (

)A.生命活动所需的能量通常来自化学键④B.在结构简式中的A对应结构式中的①和②,表示腺苷C.断裂化学键③形成的化合物之一是组成DNA的单体D.ATP分子中含有的元素有C、H、O、N、P【解题导引】(1)明确特殊化学键及其特点:末端的特殊化学键容易断裂与形成。(2)区分两种核酸和五碳糖的差别:核糖核苷酸含有核糖,脱氧核苷酸含有脱氧核糖。【解析】选C。图中③④都是一种特殊的化学键,但通常是末端的化学键断裂释放能量供生命活动所需,A正确;A由腺嘌呤和核糖组成,表示腺苷,B正确;断裂化学键③形成的化合物之一是组成RNA的单体,C错误;ATP分子中含有C、H、O、N、P,D正确。【素养·探究】——母题追问(1)生命观念——结构与功能观根据ATP的结构分析,为什么末端的磷酸基团容易脱离ATP?提示:两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥。

(2)科学思维——分析与比较根据ATP的结构简式与腺嘌呤核糖核苷酸比较,有哪些不同?提示:ATP比腺嘌呤核糖核苷酸多出2个特殊化学键和磷酸基团。【素养·迁移】如图是生命活动中最常用的直接能源物质的结构式,下列相关描述正确的是 (

)A.①是腺嘌呤B.②是腺嘌呤脱氧核苷酸C.③是ADP,其末端的磷酸基团具有较高的转移势能D.④是ATP【解析】选D。题图中①包括腺嘌呤和核糖,代表腺苷,A错误;②包括腺嘌呤、核糖和磷酸基团,代表腺嘌呤核糖核苷酸,属于RNA的基本单位,B错误;③的结构简式是A—P～P,代表ADP,ATP中末端的磷酸基团具有较高的转移势能,C错误;④的结构简式是A—P～P～P,代表ATP,D正确。知识点二ATP与ADP的相互转化1.ATP与ADP的相互转化——图解:2.ATP与ADP的相互转化——表解:项目ATP分解ATP合成反应式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、叶绿体项目ATP分解ATP合成能量转化放能储能能量来源一种特殊的化学键呼吸作用、光合作用能量去向用于各项生命活动储存于ATP中【思考·讨论】经测定,ATP在人体内的含量极少,但一个成年人在静止的状态下,24h内约需要40kg的ATP提供能量,细胞是如何保持ATP含量相对稳定的?(科学思维)提示:依赖ATP与ADP之间的快速转化,保持细胞内ATP含量相对稳定。

【素养案例】细胞内的能量供应机制如图所示,下列说法中错误的是

(

)A.图中X代表的是ATPB.ATP与ADP之间可以相互转化C.酶Ⅰ和酶Ⅱ是同一种酶D.ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的统一性【解题导引】(1)图示中物质及酶的名称:X表示ATP,酶Ⅰ表示ATP合成酶,酶Ⅱ表示ATP水解酶。(2)能量的来源与去路:ATP合成时,能量可来自光合作用吸收的光能、呼吸作用释放的化学能;ATP分解时,释放的能量可转化为光能、化学能。【解析】选C。由图示箭头方向可知,物质X应表示ATP,A正确;图中体现了ATP与ADP之间的相互转化,B正确;酶具有专一性,酶Ⅰ催化ATP的合成,酶Ⅱ催化ATP的分解,故二者为不同的酶,C错误;ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的统一性,D正确。【误区警示】ATP的合成与分解不是可逆反应(1)ATP的合成与分解所需要的酶不同,反应场所不同。(2)ATP水解释放的能量和合成ATP的能量不同。所以ATP的合成与分解在物质上是可逆的,能量上是不可逆的。【素养·探究】——情境迁移智能生物药物成为治疗癌症等难以攻克疾病的首选,其中ATP控制的药物递送系统通常用靶向ATP的适体作为‘生物闸门’来实现药物的按需快速释放,近些年,一系列的材料已经证明在细胞内高含量ATP条件下可以释放治疗药物。(1)文中“一系列的材料”可以是蛋白质纳米管,可用来包裹、保护药物,根据ATP、蛋白质的结构和功能推测ATP在药物释放中所起的作用。(生命观念)提示:ATP水解释放的能量可使蛋白质纳米管结构发生改变,从而释放药物。(2)ATP控制的药物递送系统是否实现了药物的定向运输?(科学思维)提示:没有,只是实现了药物的按需释放。【补偿训练】细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP之间的关系式来表示,称为能荷,公式如下:能荷=(ATP+1/2ADP)/(ATP+ADP+AMP),其中AMP为腺苷一磷酸。能荷对代谢起着重要的调节作用,高能荷时,ATP生成过程被抑制,而ATP的利用过程被激发;低能荷时,其效应相反。下列说法不正确的是 (

)A.一般情况下细胞能荷数值小于1B.细胞中ATP、ADP和AMP之间可以相互转化C.细胞在吸收Mg2+时,能荷较低D.能荷及其调节是生物界的共性【解析】选