3.1.3ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)課件高一上學(xué)期生物

第3課時(shí)

ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)1必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)一、ATP的結(jié)構(gòu)與功能的中文名稱:___________。的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A-P～P～P。腺苷三磷酸(1)各符號(hào)的含義:(2)ATP的元素組成:______________。符號(hào)含義A腺嘌呤核苷,由腺嘌呤和_____構(gòu)成T__P_________～容易斷裂的_______核糖3磷酸基團(tuán)磷酐鍵C、H、O、N、P的特點(diǎn):判一判:判斷下列關(guān)于ATP結(jié)構(gòu)的敘述的正誤。(1)ATP是儲(chǔ)能磷酸化合物,含有一個(gè)易斷裂的磷酐鍵。 ()提示:ATP中含有兩個(gè)易斷裂的磷酐鍵。(2)ATP的結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的,在有關(guān)酶的作用下,末端的磷酐鍵容易水解,通過磷?；D(zhuǎn)移提供能量。 ()的功能:直接為生物體內(nèi)的大多數(shù)_________提供能量?！痢绦枘芊磻?yīng)二、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化1.如圖為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化圖示,請(qǐng)分析回答:(1)ATP的合成反應(yīng)。①反應(yīng)式:_______+能量1____。②圖中“能量1”為___________________產(chǎn)生的能量。(2)ATP的水解反應(yīng)。①反應(yīng)式:___________+能量2②圖中“能量2”為通過_____基轉(zhuǎn)移提供的能量。ADP+PiATP光合作用、細(xì)胞呼吸ATPADP+Pi磷酰2.轉(zhuǎn)化過程及意義:判一判:關(guān)于ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化,判斷下列說法的正誤。①劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),肌肉細(xì)胞中ATP含量明顯增加。 ()提示:細(xì)胞中ATP的含量較少,且保持相對(duì)恒定。②ADP生成ATP的過程需要Pi,不需要能量。()提示:ATP的合成需要光合作用、細(xì)胞呼吸等生理過程提供能量。③ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式可表示為ATPADP+Pi+能量。 ()④ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生,維持ATP含量的相對(duì)恒定。()××√√2關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu):特別提醒:①ATP的元素組成是C、H、O、N、P。②ATP中含有的五碳糖——核糖。③ATP去掉末端兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)后得到的產(chǎn)物是RNA的基本單位之一。的利用:生理過程能量轉(zhuǎn)化物質(zhì)合成化學(xué)能→化學(xué)能肌肉收縮化學(xué)能→機(jī)械能主動(dòng)運(yùn)輸化學(xué)能→機(jī)械能生物發(fā)光化學(xué)能→光能3.生物體內(nèi)的能源物質(zhì):(1)能源物質(zhì):糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。(2)主要能源物質(zhì):糖類。(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:太陽能。特別提醒:①ATP化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,容易水解,為生命活動(dòng)直接提供能量,但不是唯一直接供能物質(zhì)。②ATP≠能量,ATP是一種高能磷酸化合物?！局R(shí)拓展】 生物體內(nèi)的高能磷酸化合物1.高能磷酸化合物:指水解時(shí)釋放的能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物。種類:機(jī)體內(nèi)有許多磷酸化合物如ATP,1,3—二磷酸甘油酸,氨甲酰磷酸,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸肌酸,磷酸精氨酸等,它們的特殊化學(xué)鍵斷裂時(shí),可釋放出大量的自由能,這類化合物稱為高能磷酸化合物。ATP是這類化合物的典型代表。2.磷酸肌酸:主要存在于動(dòng)物和人體細(xì)胞中,特別是骨骼肌細(xì)胞中,當(dāng)由于能量大量消耗而使細(xì)胞中ATP含量過分減少時(shí),磷酸肌酸就釋放出所儲(chǔ)存的能量,供ADP合成為ATP,這是動(dòng)物體內(nèi)ATP形成的一個(gè)途徑。當(dāng)肌細(xì)胞中的ATP濃度過高時(shí),肌細(xì)胞中的ATP可將其中的特殊化學(xué)鍵轉(zhuǎn)移給肌酸,生成磷酸肌酸?！镜淅痉丁緼TP是腺嘌呤核苷的衍生物,如圖是ATP的分子結(jié)構(gòu)圖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A—P～P～PB.生命活動(dòng)所需要的能量主要來自②分子中含有脫氧核糖D.圖中虛線部分代表的是腺苷【解題思維】解答本題需突破以下兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):【解析】選C。ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A—P～P～P,A正確;圖中①②都是磷酐鍵,但通常是末端的化學(xué)鍵斷裂通過磷酰基的轉(zhuǎn)移提供能量,B正確;ATP分子中含有的糖是核糖,C錯(cuò)誤;圖中虛線部分的名稱是腺苷,D正確。【審答誤區(qū)】本題常見錯(cuò)因有兩種:(1)不能明確區(qū)分兩個(gè)磷酐鍵的特點(diǎn)。ATP中的能量主要儲(chǔ)存在磷酐鍵中,末端的磷酐鍵易水解。(2)誤以為ATP分子中的糖是脫氧核糖,而不是核糖?！灸割}追問】舉例說明:圖中的ATP中兩個(gè)①②均水解,得到的產(chǎn)物是什么?提示:去掉末端兩個(gè)相鄰的磷酸和兩個(gè)磷酐鍵后的產(chǎn)物是AMP,即腺嘌呤核糖核苷酸?！绢愵}精練】

1.用α、β、γ表示ATP上的三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A-Pα～Pβ～Pγ),下列敘述正確的是 (

)A.ATP徹底水解能得到5種不同的化合物的β、γ位磷?；撾x,剩余部分可用于合成RNA含有3個(gè)容易斷裂的磷酐鍵,3個(gè)磷酸基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,釋放的能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng)【解析】選B。ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A-P～P～P,其中A表示腺嘌呤核苷(由腺嘌呤和核糖構(gòu)成)、P表示磷酸基團(tuán)、“～”表示容易斷裂的磷酐鍵。ATP徹底水解能得到腺嘌呤、核糖、磷酸3種不同的化合物,A錯(cuò)誤;ATP的β、γ位磷酰基脫離,剩余部分為腺嘌呤核糖核苷酸,可用于合成RNA,B正確;ATP含有2個(gè)容易斷裂的磷酐鍵,3個(gè)磷酸基團(tuán),C錯(cuò)誤;ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,很容易分解,釋放的能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng),D錯(cuò)誤。2.下列過程中能使細(xì)胞內(nèi)ADP的含量增加的是 (

)2O進(jìn)入根毛細(xì)胞B.肺泡中的O2進(jìn)入血液C.腸道中甘油進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞D.胰島細(xì)胞分泌胰島素【解析】選D。H2O進(jìn)入根毛細(xì)胞、肺泡中的O2進(jìn)入血液、腸道中甘油進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞均通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散方式,不需要消耗能量。胰島細(xì)胞通過胞吐分泌胰島素,胞吐需要消耗能量,需要ATP水解供能?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖是ATP的結(jié)構(gòu)示意圖,圖中標(biāo)號(hào)與名稱對(duì)應(yīng)正確的是 (

)A①脫氧核糖B②磷酐鍵C③腺嘌呤核苷D④RNA【解析】選B。由題圖可知,①②③④依次是核糖、磷酐鍵、腺嘌呤、腺嘌呤核糖核苷酸,故B正確。知識(shí)點(diǎn)二ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

與ADP的相互轉(zhuǎn)化——圖解:與ADP的相互轉(zhuǎn)化——表解:項(xiàng)目ATP分解ATP合成反應(yīng)式ATP→ADP+Pi+能量能量+Pi+ADP→ATP類型水解反應(yīng)合成反應(yīng)條件水解酶合成酶場(chǎng)所活細(xì)胞內(nèi)多種場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體續(xù)表項(xiàng)目ATP分解ATP合成能量轉(zhuǎn)化放能儲(chǔ)能能量來源容易斷裂的磷酐鍵呼吸作用、光合作用、化能合成作用能量去向用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于ATP中特別提醒:①?gòu)纳媳砜闯鯝TP與ADP的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng):反應(yīng)條件、場(chǎng)所、能量的來源和去向均不完全相同。②ATP的水解一般與吸能反應(yīng)相聯(lián)系,ATP的合成一般與放能反應(yīng)相聯(lián)系。③生命活動(dòng)需要消耗大量的能量,但細(xì)胞中ATP的含量很少,依靠的是ATP與ADP之間的快速轉(zhuǎn)化?！镜淅痉丁吭诨罴?xì)胞中,下列循環(huán)過程永不停止地進(jìn)行著,如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.圖中的M是ADP,N是ATPB.在②過程中,分子末端的磷酐鍵斷裂,通過磷?；霓D(zhuǎn)移提供能量C.在綠色植物體內(nèi)①的生理活動(dòng)有光合作用、細(xì)胞呼吸1和A2應(yīng)為不同物質(zhì),其作用底物不同【解題思維】解答本題需突破以下兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):

【解析】選A。①過程需要Pi,②過程產(chǎn)生Pi,則M是ATP,N是ADP,A錯(cuò)誤;②過程為ATP的水解,是遠(yuǎn)離A的磷酐鍵斷裂通過磷酰基轉(zhuǎn)移提供能量,B正確;①為ATP的合成,在綠色植物體內(nèi)①的生理活動(dòng)有光合作用、細(xì)胞呼吸,C正確;據(jù)圖示可以知道,A1為催化ATP合成的酶,作用底物為ADP和磷酸,A2為催化ATP水解的酶,作用底物為ATP,D正確?！灸割}追問】某人在平靜狀態(tài)下,心肌細(xì)胞與腹肌細(xì)胞相比,圖中哪一過程較快?提示:①②過程均較快。【類題精練】1.細(xì)胞所處的能量狀態(tài)用ATP、ADP和AMP之間的關(guān)系式來表示,稱為能荷,公式如下:能荷=(ATP+1/2ADP)/(ATP+ADP+AMP),其中AMP為腺苷一磷酸。能荷對(duì)代謝起著重要的調(diào)節(jié)作用,高能荷時(shí),ATP生成過程被抑制,而ATP的利用過程被激發(fā);低能荷時(shí),其效應(yīng)相反。下列說法不正確的是 (

)A.一般情況下細(xì)胞能荷數(shù)值小于1B.細(xì)胞中ATP、ADP和AMP之間可以相互轉(zhuǎn)化C.細(xì)胞在吸收Mg2+時(shí),能荷較低D.能荷及其調(diào)節(jié)是生物界的共性【解析】選C。根據(jù)能荷的公式可知,一般情況下細(xì)胞能荷數(shù)值小于1,A正確;ATP水解后轉(zhuǎn)化為ADP,ADP可以接受能量,結(jié)合Pi形成ATP,即ATP與ADP之間可以相互轉(zhuǎn)化,同理ADP與AMP之間也可以相互轉(zhuǎn)化,B正確;細(xì)胞在吸收Mg2+時(shí)會(huì)消耗ATP,故能荷較高,C錯(cuò)誤;ATP作為直接能源物質(zhì)是生物界的統(tǒng)一性,故能荷及其調(diào)節(jié)是生物界的共性,D正確。2.(2020·濟(jì)南高一檢測(cè))在某細(xì)胞培養(yǎng)液中加入32P標(biāo)記的磷酸分子,短時(shí)間內(nèi)分離出細(xì)胞的ATP,發(fā)現(xiàn)其含量變化不大,但部分ATP的末端P已帶上放射性標(biāo)記,該現(xiàn)象不能說明 (

)中遠(yuǎn)離A的P容易脫離B.部分32P標(biāo)記的ATP是重新合成的是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)D.該過程中ATP既有合成又有分解【解析】選C。由于是部分ATP的末端P已帶上放射性標(biāo)記,說明ATP中末端的P容易脫離,形成ADP,A不符合題意;部分ATP的末端P已帶上放射性標(biāo)記,說明部分32P標(biāo)記的ATP是重新合成的,B不符合題意;由于題干中沒有說明ATP供能的過程,所以不能說明ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì),C符合題意;ATP含量變化不大和部分ATP的末端P已帶上放射性標(biāo)記,說明該過程中ATP既有合成又有分解,D不符合題意。【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖為細(xì)胞中ATP及其相關(guān)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化示意圖(M表示酶,Q表示能量),下列敘述正確的是 (

)1可以來源于光能,Q2不能轉(zhuǎn)化為光能,M1和M2不是同一種酶B.吸能反應(yīng)伴隨著甲的形成,能量由Q2提供C.物質(zhì)乙由腺嘌呤和核糖組成,是構(gòu)成RNA的基本單位之一D.葡萄糖與果糖生成蔗糖的過程中,細(xì)胞中物質(zhì)甲的量減少【解析】選B。分析題圖,Q1為合成ATP所需的能量,它可以來自光能或有機(jī)物中的化學(xué)能;Q2為ATP水解釋放的能量,可用于各項(xiàng)生命活動(dòng),因此可以轉(zhuǎn)化為各種形式的能;M1表示合成酶,M2表示水解酶。由上述分析可知,Q2可以轉(zhuǎn)化為光能,M1和M2不是同一種酶,A錯(cuò)誤;吸能反應(yīng)需要消耗能量,伴隨著ATP的水解,能量由Q2提供,B正確;物質(zhì)乙為ADP水解形成的AMP,AMP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成,它是構(gòu)成RNA的基本單位之一,C錯(cuò)誤;由葡萄糖和果糖形成蔗糖的過程中,需要消耗能量,該能量是由ATP水解供應(yīng)的,但由于ATP和ADP可以快速相互轉(zhuǎn)化,因此細(xì)胞中物質(zhì)甲的量不會(huì)減少,D錯(cuò)誤。3核心素養(yǎng)·情境探究【科技情境】智能生物藥物成為治療癌癥等難以攻克疾病的首選,其中ATP控制的藥物遞送系統(tǒng)通常用靶向ATP的適體作為“生物閘門”來實(shí)現(xiàn)藥物的按需快速釋放,近些年,一系列的材料已經(jīng)證明在細(xì)胞內(nèi)高含量ATP條件下可以釋放治療藥物。探究:(1)文中“一系列的材料”可以是蛋白質(zhì)納米管,可用來包裹、保護(hù)藥物,根據(jù)ATP、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能推測(cè)ATP在藥物釋放中所起的作用。(社會(huì)責(zé)任)提示:ATP水解釋放的能量可使蛋白質(zhì)納米管結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而釋放藥物。(2)ATP控制的藥物遞送系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)了藥物的定向運(yùn)輸?(科學(xué)思維)提示:沒有,只是實(shí)現(xiàn)了藥物的按需釋放?！旧a(chǎn)情境】霍亂弧菌會(huì)引起人類患霍亂病,它產(chǎn)生的霍亂腸毒素導(dǎo)致小腸液過度分泌,嚴(yán)重者上吐下瀉,導(dǎo)致脫水和代謝性酸中毒,甚至休克死亡。研究發(fā)現(xiàn)霍亂腸毒素的作用機(jī)制如圖所示:探究:(1)依據(jù)ATP的結(jié)構(gòu)推測(cè)GTP的名稱及結(jié)構(gòu)式。(生命觀念)提示:中文名稱:鳥苷三磷酸,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:G-P～P～P。(2)上述霍亂腸毒素的化學(xué)本質(zhì)是什么?其作用于細(xì)胞膜上,體現(xiàn)了膜的什么功能?(生命觀念)提示:化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。體現(xiàn)了細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞間信息交流的功能。4課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.從結(jié)構(gòu)決定功能的觀點(diǎn)出發(fā),分析下列有關(guān)ATP的敘述,正確的有________。

①ATP是生物體內(nèi)主要的儲(chǔ)能物質(zhì)②ATP的能量主要儲(chǔ)存在腺苷和磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵中③ATP的水解實(shí)際上是ATP分子中容易斷裂的磷酐鍵的斷裂④ATP在細(xì)胞內(nèi)含量很少,但轉(zhuǎn)化速度很快⑤ATP只能在線粒體中生成⑥ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞中各種生命活動(dòng)的通用能量貨幣【解析】選③④⑥。ATP是生物體內(nèi)的直接能源物質(zhì),脂肪是生物體內(nèi)主要的儲(chǔ)能物質(zhì),①錯(cuò)誤;ATP的能量主要儲(chǔ)存在磷酸基團(tuán)之間的容易斷裂的磷酐鍵中,②錯(cuò)誤;ATP水解的實(shí)質(zhì)是ATP分子中容易斷裂的磷酐鍵的斷裂,③正確;ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量很少,但轉(zhuǎn)化速度很快,以滿足生命活動(dòng)的需要,④正確;合成ATP的場(chǎng)所有葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),⑤錯(cuò)誤;ATP作為直接能源物質(zhì),是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞中各種生命活動(dòng)的通用能量貨幣,⑥正確。2.如圖表示ATP的結(jié)構(gòu),據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是 (

)A.圖中A代表的是腺嘌呤B.圖中b、c代表的是容易斷裂的磷酐鍵C.水解時(shí)b鍵更容易斷裂D.圖中a的名稱是腺嘌呤核糖核苷酸【解析】選C。圖中的A代表的是腺嘌呤,A正確;圖中b、c為容易斷裂的磷酐鍵,B正確;遠(yuǎn)離腺苷的磷酐鍵c鍵易斷裂也易形成,C錯(cuò)誤;圖中a是RNA的基本組成單位之一,即腺嘌呤核糖核苷酸,D正確。3.如果測(cè)得1個(gè)容易斷裂的磷酐鍵的化學(xué)能是8P,那么ATP中的磷酐鍵能應(yīng)該是(

)

～16P～【解析】選C。1個(gè)ATP中有2個(gè)容易斷裂的磷酐鍵和1個(gè)普通磷酐鍵,所以其鍵能應(yīng)在16P與24P之間。4.下列關(guān)于ATP的敘述,錯(cuò)誤的是 (

)中含有C、H、O、N、P五種元素B.動(dòng)植物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)都是以ATP作為通用能量貨幣的,說明了生物界具有統(tǒng)一性分子由1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成分子轉(zhuǎn)移一個(gè)磷?；蟮幕衔餅橄佘斩姿帷窘馕觥窟xC。ATP由C、H、O、N、P五種元素組成。它是生物的直接能源物質(zhì),它由1個(gè)腺苷和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成,轉(zhuǎn)移一個(gè)