人教版高中生物必修1分子与细胞第5章第2节细胞的能量“货币”ATP课件

第2节细胞的能量“货币”ATP第5章细胞的能量供应和利用1．ATP的结构(1)中文名称：__________。(2)结构简式：______________。(3)符号含义：A代表____，P代表________，“～”代表________________。知识点1

ATP是一种高能磷酸化合物腺苷三磷酸A—P～P～P腺苷磷酸基团一种特殊的化学键2．ATP的特点(1)不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得____________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________。(2)高能量：1molATP水解释放的能量高达______kJ，是细胞内的一种______________。3．ATP的功能ATP能够直接给细胞生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的____________。末端磷酸基团转移势能30.54高能磷酸化合物直接能源物质ATP分子去掉远离A端的两个磷酸基团后，剩余部分是什么物质？提示：腺嘌呤核糖核苷酸。基于对ATP的结构及功能的认识，判断下列表述是否正确。1．ATP含有3个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤。

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)提示：ATP结构组成中的五碳糖为核糖。2．ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。

(

)3．ATP水解的过程就是释放能量的过程。

(

)4．糖类、脂肪中储存的化学能，不能直接给细胞生命活动提供能量。

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)×√√√1929年，费斯克(CyrusFiske)和罗曼(KarlLohmann)分别在肌肉中发现了一种焦磷酸盐与腺苷酸联系的化合物。1934年，罗曼又发现，1份这种化合物会被分解成1份腺苷一磷酸(AMP)和2份磷酸(Pi)。1935年，罗曼进一步确定了这种化合物的分子结构为腺苷三磷酸。1948年，托德(AlexanderTodd)首次用化学方法人工合成了ATP。如图是ATP的结构式，图中α、β、γ分别表示ATP中的三个磷酸基团。1．ATP的元素组成是什么？提示：C、H、O、N、P。2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？提示：不是。ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而碱基中的“A”为腺嘌呤。3．若β和γ位的磷酸基团都从ATP脱离，形成的物质与核酸有何关系？提示：形成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一。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。[深化归纳]1．ATP的分子组成(如图)(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。(2)AMP是RNA的基本组成单位之一。(3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，“1”表示1个腺苷，“2”表示两个特殊的化学键，“3”表示3个磷酸基团。2．巧记能源物质的三个“一”与一个“二”[对点练习]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、c为特殊的化学键B．a是构成DNA的基本单位之一C．ATP是生物体内的储能物质D．ATP中的“A”与RNA中的“A”表示的不是同一种物质√D

[图中A代表的是腺嘌呤，A错误；a是组成RNA的基本单位之一，B错误；ATP是生命活动的直接能源物质，不是储能物质，C错误；ATP中的A代表腺苷，RNA中的A代表腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。]2．cAMP是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的，是细胞内的一种信号分子，其结构组成如图所示，下列表述中正确的是(

)A．X的名称是腺苷B．每个cAMP中含有2个特殊的化学键C．ATP脱去2个磷酸基团后可以成为RNA的基本单位D．cAMP与DNA的元素种类不相同√C

[X的名称是腺嘌呤，A错误；每个cAMP中不含特殊的化学键，B错误；ATP脱去2个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位，C正确；cAMP与DNA的元素种类相同，均为C、H、O、N、P，D错误。]易错提醒对ATP认识的误区(1)ATP在细胞中含量很少。(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，所以不可将ATP与能量等同。(3)ATP的普通磷酸键和特殊的化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特殊的化学键中。1．ATP与ADP可以相互转化(1)图中字母A、B代表的物质分别是____、______。(2)能量1的来源①绿色植物：__________________。②动物、人、真菌和大多数细菌：________。知识点2

ATP和ADP的相互转化及ATP的利用磷酸ADP光合作用和呼吸作用呼吸作用(3)写出ATP合成的反应式：________________________。2．转化特点(1)ATP与ADP的相互转化________地发生并且处于________之中。(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，这体现了生物界的______。

时刻不停动态平衡统一性3．ATP的利用(1)ATP的利用思考主动运输物质合成(2)ATP为主动运输供能的机理磷酸化催化ATP水解磷酸基团4．ATP是细胞内流通的能量“货币”(1)许多吸能反应与__________的反应相联系，由ATP水解提供能量。(2)许多放能反应与____________相联系，释放的能量储存在ATP中。(3)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。ATP水解ATP的合成从Ca2+的转运过程看，Ca2+的载体蛋白具有哪些作用？提示：催化ATP水解，运输Ca2+。基于对ATP和ADP的相互转化及ATP的利用的认识，判断下列表述是否正确。1．ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。

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)2．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡。

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)提示：ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生，并处于动态平衡之中。√×3．根细胞产生ATP的生理过程为呼吸作用和光合作用。

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)提示：根细胞产生ATP的生理过程不包括光合作用。4．ATP释放的能量可用于细胞吸收胆固醇。

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)提示：细胞吸收胆固醇是通过自由扩散进行的，不消耗能量。5．胞吞需ATP水解时释放的能量。

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)××√探究：ATP和ADP的相互转化1．ATP与ADP间的相互转化是细胞内的供能机制，其过程如图所示。(1)A1和A2分别起什么作用？提示：A1催化ATP的合成，是ATP合成酶；A2催化ATP的水解，是ATP水解酶。(2)ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？提示：不可逆。ATP转化成ADP和ADP转化为ATP时所需要的酶是不同的，反应场所不完全相同，在该转化过程中物质是重复利用的，能量不可逆。2．ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1g，而一个正常成年人在静止状态下24h，将有40kg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。[深化归纳]ATP与ADP相互转化过程的比较[对点练习]3．下图表示ATP与ADP相互转化的能量供应机制。下列相关叙述错误的是(

)A．图中的“N”处为核糖，c处的磷酸基团具有较高的转移势能B．图中能量1可以来自光能，能量2可转化成光能C．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D．许多放能反应往往与过程②相联系，许多吸能反应往往与过程①相联系√D

[图中的“N”处为核糖，c处的磷酸基团具有较高的转移势能，因此ATP可以作为直接能源物质，A正确；能量1来自光能和化学能，能量2可以转化成光能、化学能和热能等能量形式，B正确；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，是生物界具有统一性的表现之一，C正确；许多吸能反应往往与过程②相联系，许多放能反应往往与过程①相联系，D错误。]4．蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列说法正确的是(

)A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解作为构建DNA分子的单体B．蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会积累ADP和磷酸分子C．蛋白磷酸酶为蛋白质的去磷酸化过程提供化学反应的活化能D．在蛋白激酶的作用下Ca2+载体蛋白的空间结构发生变化，Ca2+逆浓度梯度进入细胞√D

[伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解形成腺嘌呤核糖核苷酸，是构建RNA分子的单体，A错误；蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解产生的磷酸分子转移到蛋白质上，变成有活性的蛋白质，ADP和ATP转化迅速，ADP不会积累，B错误；酶通过降低化学反应的活化能提高化学反应速率，而不是为化学反应提供能量，C错误；Ca2+逆浓度梯度进入细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白变成有活性载体蛋白，空间结构发生变化，D正确。]1．ATP的结构简式是A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键。2．ATP与ADP相互转化的反应式是ATP

ADP＋Pi＋能量。3．细胞内ATP与ADP的相互转化，体现了生物界的统一性。4．在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量对于绿色植物来说，既可以来自光能，也可以来自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，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。5．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。1．如图所示的ATP结构简图中有多处错误，下列相关叙述不正确的是(

)A．①处应为腺嘌呤(A)B．②处应为氢原子(H)C．③处应为氧原子(O)D．④处应为特殊的化学键(～)课堂检测素养测评243题号15√B

[ATP的结构式可简写成A－P～P～P，式中A代表腺苷，T代表3个，P代表磷酸基团，～代表特殊化学键，ATP中①处应为腺嘌呤(A)，而不是胸腺嘧啶(T)，A正确；ATP中含有核糖，②处应为—OH，B错误；③处应为五碳糖中的氧原子(O)，C正确；一个ATP分子中含有2个特殊化学键，④处应为特殊的化学键(～)，D正确。]243题号152．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B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素C．1molATP水解，释放出30.54kJ的能量来自两个特殊的化学键的断裂D．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似√243题号15B

[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；1molATP水解释放出30.54kJ的能量来自远离“腺苷”的那个特殊的化学键的断裂，C错误。]243题号153．2023年9月24日，杭州第19届亚运会第一枚金牌产生，由杭州市运动员在赛艇女子轻量级双人双桨中夺得，比赛过程中，ATP为肌细胞提供了大量能量。ATP结构示意图如图所示，下列有关叙述，正确的是(

)A．a是DNA的基本组成单位之一B．激烈的比赛过程中，体内ATP的分解速率远远大于合成速率C．通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应D．b和c两个化学键中，c的能量明显比b多，运动过程中c断裂供能√243题号15C

[图为ATP的结构，则a为腺嘌呤核糖核苷酸，a是RNA的基本组成单位之一，A错误；激烈的比赛过程中ATP的分解速率增大，机体通过调节使ATP的合成速率也增大，以满足机体对ATP的大量需求，B错误；细胞内许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量，许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能，C正确；b和c代表一种特殊的化学键，c的能量没有明显比b多，运动过程中c易断裂供能，D错误。]243题号154．下图是ATP为主动运输供能示意图，以下说法不合理的是(

)A．该载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变B．参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种催化ATP水解的酶C．ATP在酶的作用下水解时，脱离的磷酸基团挟能量与该载体蛋白结合D．由于ATP分子中磷酸基团的相互吸引，因此ATP的结构非常稳定243题号15√D

[由图可知，该载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变，将Ca2+运输至另一侧，A合理；参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，酶活性就被激活了，B合理；ATP在酶的作用下水解时，脱离的磷酸基团挟能量与该载体蛋白结合，即载体蛋白的磷酸化，