3.1.3ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)課件高一上學(xué)期生物

第3課時

ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)1必備知識·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)簡式:A-P～P～P。腺苷三磷酸(1)各符號的含義:(2)ATP的元素組成:______________。符號含義A腺嘌呤核苷,由腺嘌呤和_____構(gòu)成T__P_________～容易斷裂的_______核糖3磷酸基團磷酐鍵C、H、O、N、P的特點:判一判:判斷下列關(guān)于ATP結(jié)構(gòu)的敘述的正誤。(1)ATP是儲能磷酸化合物,含有一個易斷裂的磷酐鍵。 ()提示:ATP中含有兩個易斷裂的磷酐鍵。(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。×√需能反應(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劇烈運動時,肌肉細胞中ATP含量明顯增加。 ()提示:細胞中ATP的含量較少,且保持相對恒定。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)化時刻不停地發(fā)生,維持ATP含量的相對恒定。()××√√2關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點一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去掉末端兩個相鄰的磷酸基團后得到的產(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→機械能主動運輸化學(xué)能→機械能生物發(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)儲能物質(zhì):脂肪、淀粉(植物細胞)、糖原(動物細胞)。(4)主要儲能物質(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:指水解時釋放的能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物。種類:機體內(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,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:主要存在于動物和人體細胞中,特別是骨骼肌細胞中,當(dāng)由于能量大量消耗而使細胞中ATP含量過分減少時,磷酸肌酸就釋放出所儲存的能量,供ADP合成為ATP,這是動物體內(nèi)ATP形成的一個途徑。當(dāng)肌細胞中的ATP濃度過高時,肌細胞中的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)敘述錯誤的是(

)分子的結(jié)構(gòu)簡式可表示為A—P～P～PB.生命活動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關(guān)鍵點:【解析】選C。ATP分子的結(jié)構(gòu)簡式可表示為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?；霓D(zhuǎn)移提供能量,B正確;ATP分子中含有的糖是核糖,C錯誤;圖中虛線部分的名稱是腺苷,D正確?！緦彺鹫`區(qū)】本題常見錯因有兩種:(1)不能明確區(qū)分兩個磷酐鍵的特點。ATP中的能量主要儲存在磷酐鍵中,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①②均水解,得到的產(chǎn)物是什么?提示:去掉末端兩個相鄰的磷酸和兩個磷酐鍵后的產(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上的三個磷酸基團所處的位置(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位磷酰基脫離,剩余部分可用于合成RNA含有3個容易斷裂的磷酐鍵,3個磷酸基團的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,釋放的能量可用于各項生命活動【解析】選B。ATP的結(jié)構(gòu)簡式是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、“～”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錯誤;ATP的β、γ位磷?；撾x,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個容易斷裂的磷酐鍵,3個磷酸基團,C錯誤;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生命活動,D錯誤。2.下列過程中能使細胞內(nèi)ADP的含量增加的是 (

)2O進入根毛細胞B.肺泡中的O2進入血液C.腸道中甘油進入小腸絨毛上皮細胞D.胰島細胞分泌胰島素【解析】選D。H2O進入根毛細胞、肺泡中的O2進入血液、腸道中甘油進入小腸絨毛上皮細胞均通過簡單擴散方式,不需要消耗能量。胰島細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償訓(xùn)練】如圖是ATP的結(jié)構(gòu)示意圖,圖中標號與名稱對應(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。知識點二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所活細胞內(nèi)多種場所細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體續(xù)表項目ATP分解ATP合成能量轉(zhuǎn)化放能儲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生命活動儲存于ATP中特別提醒:①從上表看出ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng):反應(yīng)條件、場所、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生命活動需要消耗大量的能量,但細胞中ATP的含量很少,依靠的是ATP與ADP之間的快速轉(zhuǎn)化?！镜淅痉丁吭诨罴毎?下列循環(huán)過程永不停止地進行著,如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)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的生理活動有光合作用、細胞呼吸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關(guān)鍵點:

【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錯誤;②過程為ATP的水解,是遠離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的生理活動有光合作用、細胞呼吸,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。【母題追問】某人在平靜狀態(tài)下,心肌細胞與腹肌細胞相比,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。能荷對代謝起著重要的調(diào)節(jié)作用,高能荷時,ATP生成過程被抑制,而ATP的利用過程被激發(fā);低能荷時,其效應(yīng)相反。下列說法不正確的是 (

)A.一般情況下細胞能荷數(shù)值小于1B.細胞中ATP、ADP和AMP之間可以相互轉(zhuǎn)化C.細胞在吸收Mg2+時,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;細胞在吸收Mg2+時會消耗ATP,故能荷較高,C錯誤;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·濟南高一檢測)在某細胞培養(yǎng)液中加入32P標記的磷酸分子,短時間內(nèi)分離出細胞的ATP,發(fā)現(xiàn)其含量變化不大,但部分ATP的末端P已帶上放射性標記,該現(xiàn)象不能說明 (

)中遠離A的P容易脫離B.部分32P標記的ATP是重新合成的是細胞內(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已帶上放射性標記,說明部分32P標記的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已帶上放射性標記,說明該過程中ATP既有合成又有分解,D不符合題意。【補償訓(xùn)練】如圖為細胞中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物中的化學(xué)能;Q2為ATP水解釋放的能量,可用于各項生命活動,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,因此細胞中物質(zhì)甲的量不會減少,D錯誤。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、保護藥物,根據(jù)ATP、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能推測ATP在藥物釋放中所起的作用。(社會責(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)是否實現(xiàn)了藥物的定向運輸?(科學(xué)思維)提示:沒有,只是實現(xiàn)了藥物的按需釋放。【生產(chǎn)情境】霍亂弧菌會引起人類患霍亂病,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制如圖所示:探究:(1)依據(jù)ATP的結(jié)構(gòu)推測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)了細胞膜進行細胞間信息交流的功能。4課堂檢測·素養(yǎng)達標1.從結(jié)構(gòu)決定功能的觀點出發(fā),分析下列有關(guān)ATP的敘述,正確的有________。

①ATP是生物體內(nèi)主要的儲能物質(zhì)②ATP的能量主要儲存在腺苷和磷酸基團之間的化學(xué)鍵中③ATP的水解實際上是ATP分子中容易斷裂的磷酐鍵的斷裂④ATP在細胞內(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)動細胞中各種生命活動的通用能量貨幣【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)主要的儲能物質(zhì),①錯誤;ATP的能量主要儲存在磷酸基團之間的容易斷裂的磷酐鍵中,②錯誤;ATP水解的實質(zhì)是ATP分子中容易斷裂的磷酐鍵的斷裂,③正確;ATP在細胞內(nèi)的含量很少,但轉(zhuǎn)化速度很快,以滿足生命活動的需要,④正確;合成ATP的場所有葉綠體、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì),⑤錯誤;ATP作為直接能源物質(zhì),是驅(qū)動細胞中各種生命活動的通用能量貨幣,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;遠離腺苷的磷酐鍵c鍵易斷裂也易形成,C錯誤;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.如果測得1個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ATP中有2個容易斷裂的磷酐鍵和1個普通磷酐鍵,所以其鍵能應(yīng)在16P與24P之間。4.下列關(guān)于ATP的敘述,錯誤的是 (

)中含有C、H、O、N、P五種元素B.動植物、細菌和真菌的細胞內(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個腺嘌呤和3個磷酸基團組成分子轉(zhuǎn)移一個磷?；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個腺苷和3個磷酸基團組成,轉(zhuǎn)移一個