2024-2025學(xué)年高一生物學(xué)必修1（人教版）上課課件 第5章- 第2節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP

第節(jié)2細(xì)胞的能量“貨幣”ATP第5

章高中生物學(xué)必修11.說出ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。2.解釋ATP在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用。學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)1.ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用。2.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。難點(diǎn)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化及對(duì)“能量通貨”的理解。重點(diǎn)難點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)和利用ATP的中文名稱是[1]

。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為[2]

，其中A代表[3]

，P代表[4]

，～代表[5]

。在有關(guān)酶的催化作用下，[6]

的高能磷酸鍵易水解，釋放出大量能量。ATP在細(xì)胞內(nèi)含量[７]

（填“高”或“低”），ATP在細(xì)胞內(nèi)與[８]

可以相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化速度[９]

（填“快”或“慢”），這種轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌形成ATP所需的能量來自[10]

，綠色植物形成ATP所需的能量來自[11]

和[12]

。細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與ATP的[13]

相聯(lián)系，放能反應(yīng)一般與ATP的[14]

相聯(lián)系。

課前預(yù)習(xí)腺苷三磷酸A—P～P～P

腺苷磷酸基團(tuán)一種特殊的化學(xué)鍵遠(yuǎn)離腺苷低ADP快呼吸作用呼吸作用光合作用水解合成判斷題1.活細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化只能單向進(jìn)行（）2.ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)（）3.人在饑餓時(shí)，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡（）4.“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”（）5.ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性（）深度思考思考1

ATP和ADP的轉(zhuǎn)化是一種可逆反應(yīng)嗎？為什么？思考2生物體中與能源有關(guān)的物質(zhì)有哪些？ √√×××提示：直接能源物質(zhì)——ATP；儲(chǔ)能物質(zhì)——脂肪、淀粉、糖原；主要能源物質(zhì)——葡萄糖。提示：不是。ATP合成和水解的場(chǎng)所一般不相同。ATP水解釋放的能量和合成ATP的能量來源是不同的。內(nèi)容精解一

ATP是一種高能磷酸化合物ATP的組成元素組成：由C、H、O、N、P5種元素組成，與核酸的元素組成相同。ATP的結(jié)構(gòu)（如圖所示）

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式A—P～P～P【特別提醒】（1）ATP≠能量，ATP是一種物質(zhì)，不是能量。在ATP的化學(xué)鍵中儲(chǔ)存著能量。（2）ATP脫去一個(gè)磷酸基團(tuán)后成為ADP，再脫去一個(gè)磷酸基團(tuán)就成為RNA的基本組成單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，簡(jiǎn)稱AMP（也叫一磷酸腺苷）。ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高能量：ATP是一種不穩(wěn)定的高能磷酸化合物。不穩(wěn)定：在有關(guān)酶的催化作用下，末端磷酸基團(tuán)會(huì)離開ATP與其他分子結(jié)合，從而釋放能量，供生命活動(dòng)需要，也容易形成而儲(chǔ)存能量。

例1下列有關(guān)ATP的敘述，正確的是（）A.圖中的a是構(gòu)成DNA的基本單位之一B.圖中的A代表腺苷，b、c代表特殊的化學(xué)鍵C.ATP中的“A”與RNA中的堿基“A”表示的不是同一種物質(zhì)D.ATP與ADP的化學(xué)元素組成不同【解析】圖中的a表示腺嘌呤核糖核苷酸，是構(gòu)成RNA的基本單位之一，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖中的A代表腺嘌呤，b、c代表特殊的化學(xué)鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；ATP分子中的“A”表示腺苷，RNA中的堿基“A”表示腺嘌呤，二者表示的不是同一種物質(zhì)，C項(xiàng)正確；ATP與ADP的化學(xué)元素組成相同，都是C、H、O、N、P，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾

例2

用α、β、γ表示ATP上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置（A—Pα～Pβ～Pγ），下列相關(guān)敘述正確的是（）A.ATP的β、γ位磷酸基團(tuán)脫離，剩余部分可用于DNA的合成B.ATP含有三個(gè)特殊磷酸鍵，都能為生命活動(dòng)提供能量C.ATP的β、γ位磷酸基團(tuán)脫離，剩余部分可用于RNA的合成D.ATP的γ位磷酸基團(tuán)脫離，釋放的能量可用于根尖吸收水分【解析】ATP的β、γ位磷酸基團(tuán)脫離，剩余部分為腺嘌呤核糖核苷酸，是組成RNA的基本單位，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；ATP含有2個(gè)特殊化學(xué)鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根尖細(xì)胞吸收水分的跨膜運(yùn)輸方式為自由擴(kuò)散，不消耗能量，D項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】C

例3ATP是細(xì)胞的能量“通貨”。下列有關(guān)ATP的敘述，正確的是（）ATP含有C、H、O、N、P元素B.ATP中的A代表腺嘌呤C.ATP中含有三個(gè)特殊的化學(xué)鍵D.ATP中的T代表胸腺嘧啶【解析】ATP的組成元素為C、H、O、N、P，A項(xiàng)正確；ATP中的A代表“腺苷”，由腺嘌呤和核糖組成，B項(xiàng)錯(cuò)誤；ATP中含有兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵，三個(gè)磷酸基團(tuán)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；ATP中的T代表三個(gè)，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼 歸納總結(jié)：ATP與DNA、RNA、核苷酸的聯(lián)系A(chǔ)TP與DNA、RNA、核苷酸的結(jié)構(gòu)中都含有“A”，但在不同物質(zhì)中“A”表示的含義不同，如圖所示。ATP中的A為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。DNA分子中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成。RNA分子中的A為腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸組成。核苷酸中的A為腺嘌呤。二

ATP的利用ATP水解釋放能量的用途電能：神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)，產(chǎn)生生物電。滲透能：細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸需要的能量?；瘜W(xué)能：生物體內(nèi)物質(zhì)的合成需要的能量，如蛋白質(zhì)的合成。光能：螢火蟲發(fā)光需要的能量。熱能：有機(jī)物氧化分解釋放的能量，一部分變成熱能。思考1：怎樣理解ATP是細(xì)胞內(nèi)“取之不盡”的直接能源物質(zhì)？提示：ATP是一種不穩(wěn)定的化合物，在細(xì)胞內(nèi)的含量很少。ATP和ADP在細(xì)胞內(nèi)能迅速轉(zhuǎn)化，ATP水解直接為生命活動(dòng)提供能量，產(chǎn)生ADP和Pi，ADP和Pi接受細(xì)胞代謝（主要是呼吸作用）產(chǎn)生的能量迅速合成ATP。思考2：怎樣理解ATP是細(xì)胞的能量“通貨”？提示：能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間利用和形成。因此，可以形象地把ATP比喻成細(xì)胞內(nèi)的能量“通貨”。

例1ATP是細(xì)胞內(nèi)的能量“通貨”，下列有關(guān)敘述中不正確的是（）A.ATP水解供能，實(shí)際上是指ATP分子中遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)特殊化學(xué)鍵的水解B.細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性C.ATP分子是由1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成的D.ATP是主動(dòng)運(yùn)輸、肌肉收縮、大腦思考的直接能源物質(zhì)【解析】ATP分子由1個(gè)腺苷和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成，C項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾例2

難度★★★典型★★☆在人的骨骼肌細(xì)胞中，ATP的含量?jī)H夠劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)3s以內(nèi)的能量供給。某運(yùn)動(dòng)員參加短跑比賽過程中，ATP的相對(duì)含量隨時(shí)間的變化如圖

所示，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。（1）B→C過程中，ATP含量增加，說明

加強(qiáng)，釋放出更多的能量，供ADP合成ATP使用，以補(bǔ)充細(xì)胞中的ATP。（2）從整條曲線來看，肌細(xì)胞中ATP的含量不會(huì)降為零，說明

?！窘馕觥緼TP是生物體各項(xiàng)生命活動(dòng)所需能量的直接能源物質(zhì)。（1）當(dāng)ATP由于消耗而大量減少時(shí)，肌細(xì)胞的呼吸作用加強(qiáng)，以合成ATP供人體利用。（2）正是由于ATP與ADP之間迅速地相互轉(zhuǎn)化，才使得細(xì)胞內(nèi)的ATP不會(huì)用盡，保證人體生命活動(dòng)的順利進(jìn)行?！敬鸢浮浚?）呼吸作用（2）ATP的合成和分解是同時(shí)進(jìn)行的 三

ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP水解釋放能量

ATP

合成儲(chǔ)存能量

過程

ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)式：ATPADP+Pi+能量。相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)1.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。2.細(xì)胞內(nèi)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性?！咎貏e提示】

ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量很少，但ATP與ADP在細(xì)胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化十分迅速，使細(xì)胞內(nèi)ATP的含量保持相對(duì)穩(wěn)定。

例1難度★★☆典型★★☆生物體內(nèi)能量代謝中，ATP的合成和利用過程如下圖所示。以下說法錯(cuò)誤的是（）動(dòng)植物體內(nèi)都有呼吸作用為ATP的合成提供能量B.①過程和②過程的酶和場(chǎng)所不相同C.c表示吸收的能量，d表示釋放的能量，兩者形式相同D.ATP在活細(xì)胞中含量很少，但轉(zhuǎn)化速度很快【解析】動(dòng)植物體內(nèi)都能進(jìn)行呼吸作用，從而為ATP的合成提供能量，A項(xiàng)正確。①過程是ATP的合成，②過程是ATP的水解，所需的酶和場(chǎng)所不相同，B項(xiàng)正確。ATP合成過程中吸收的能量形式主要有光能和有機(jī)物中的化學(xué)能；ATP水解過程中釋放的能量用于生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)，能量的形式很多，有電能、光能、機(jī)械能等，C項(xiàng)錯(cuò)誤。ATP是高能磷酸化合物，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在活細(xì)胞中含量很少，但與ADP之間的轉(zhuǎn)化速度很快，D項(xiàng)正確。【答案】C

例2

難度★★☆典型★★☆下列有關(guān)“ATPADP+Pi+能量”的敘述，正確的是（）A.反應(yīng)向左進(jìn)行和向右進(jìn)行時(shí)所需的酶是一樣的B.反應(yīng)向右進(jìn)行時(shí)釋放能量，向左進(jìn)行時(shí)儲(chǔ)存能量C.整個(gè)反應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程D.植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)生這種反應(yīng)的生理過程都一樣【解析】生物體內(nèi)進(jìn)行的“ATPADP+Pi+能量”和“ADP+Pi+能量ATP”是兩個(gè)截然不同的生理過程，合成ATP和利用ATP往往不是在同一時(shí)間、同一場(chǎng)所進(jìn)行的，且是在不同酶的催化下完成的，所以就不存在動(dòng)態(tài)平衡問題，故A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤。植物細(xì)胞可以通過光合作用產(chǎn)生ATP和消耗ATP，也可以通過呼吸作用產(chǎn)生ATP，而動(dòng)物細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用，故D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽 四各類能源物質(zhì)及其關(guān)系能源物質(zhì)類型

各類能源物質(zhì)之間的關(guān)系（如圖）

深度拓展一ATP和ADP轉(zhuǎn)化不可逆的辨析項(xiàng)目ATP的合成ATP的水解產(chǎn)生場(chǎng)所只有具有分泌功能的細(xì)胞才能產(chǎn)生活細(xì)胞（不考慮哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞等）都能產(chǎn)生反應(yīng)式ADP+Pi+能量ATPATPADP+Pi+能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來源光能（光合作用）、化學(xué)能（呼吸作用）高能磷酸鍵中的能量能量去路形成高能磷酸鍵用于各項(xiàng)生命活動(dòng)反應(yīng)場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位結(jié)論ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時(shí)，反應(yīng)所需要的酶、能量的來源和去路、反應(yīng)的場(chǎng)所不同，因此兩者的轉(zhuǎn)化不是可逆的，從兩者相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式來看，物質(zhì)是可逆的，但能量是不可逆的【特別提示】判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是不是可逆反應(yīng)，不僅要看反應(yīng)物和產(chǎn)物是否相同，還要看反應(yīng)的條件、場(chǎng)所是否相同?！舅季S誤區(qū)】誤認(rèn)為細(xì)胞中含有大量ATP生命活動(dòng)需要消耗大量能量，但細(xì)胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重復(fù)利用，只要提供能量（光能或化學(xué)能），生物體就可以不斷合成ATP，滿足生物體生命活動(dòng)的需要。走向高考一ATP的結(jié)構(gòu)和功能例1

［2021·海南卷］研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)胞，1～2min后迅速分離得到細(xì)胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是（）A.該實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB.32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C.32P在ATP的3個(gè)磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等D.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快，且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)

走向高考一ATP的結(jié)構(gòu)例1［2016·全國Ⅰ高考節(jié)選］難度★★☆典型★★★在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來標(biāo)記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）?；卮鹣铝袉栴}：（1）某種酶可以催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時(shí)產(chǎn)生ADP。如果要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。

【解析】根據(jù)題意可知，該實(shí)驗(yàn)不能說明細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP，A項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)題意“結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致”，可說明32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性，B項(xiàng)正確。根據(jù)題意可知，放射性幾乎只出現(xiàn)在ATP的末端磷酸基團(tuán)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。該實(shí)驗(yàn)不能說明轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽例2［2018·浙江4月選考］

難度★★☆ 典型★★☆A(yù)TP是細(xì)胞中的能量通貨。下列敘述正確的是（）A.ATP中的能量均來自細(xì)胞呼吸釋放的能量B.ATP—ADP循環(huán)使得細(xì)胞儲(chǔ)存了大量的ATPC.ATP水解形成ADP時(shí)釋放能量和磷酸基團(tuán)D.