高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP教课内容ppt课件

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1.运用结构与功能观,理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。2.理解ATP与ADP的相互转化机制,关注ATP的利用,认同科学技术的重要价值。
一、ATP是一种高能磷酸化合物1.名称ATP的名称为腺苷三磷酸。2.结构简式ATP的结构简式为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。
3.ATP的特点(1)ATP是一种高能磷酸化合物:1 ml ATP水解释放的能量高达30.54 kJ。(2)化学性质不稳定: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。4.功能ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
微判断1基于ATP的结构和功能,判断下列表述是否正确。1.ATP含有三个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤。( )2.ATP脱掉两个磷酸基团后就是ADP。( )3.ATP是一种物质,不是能量,能量储存在ATP中。( )4.ATP 的结构简式是A—P~P~P,其中的A代表腺嘌呤。( )5.细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的。( )
二、ATP与ADP可以相互转化1.相互转化的反应式ATP与ADP相互转化的反应式为ATP ADP+Pi+能量。2.相互转化的特点(1)ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。(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,这体现了生物界的统一性。
3.ATP合成的能量来源(1)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。(2)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。
微判断2基于对ATP和ADP相互转化的认识,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。( )2.ATP在细胞内含量并不高,活细胞都能产生ATP,也都会消耗ATP。( )
3.人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡。( )4.植物的根尖细胞中能合成ATP的细胞器有线粒体、叶绿体等。( )5.ATP的水解与合成均需要酶的催化,但催化这两个过程的酶种类不同。( )
微训练11.在绿色植物进行“ADP+Pi+能量 ATP”的反应中,参与反应的能量不可能来源于(　　)A.淀粉　　B.葡萄糖C.光D.糖原答案:D解析:植物中合成ATP所需的能量来自呼吸作用所释放的能量和光能。植物呼吸作用所分解的有机物不可能是糖原,因为糖原是动物所特有的。
2.生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能量来源依次是(　　)A.太阳能、糖类、ATPB.ATP、糖类、脂肪C.ATP、脂肪、太阳能D.ATP、糖类、太阳能答案:D
三、ATP的利用1.ATP的利用举例
2.ATP为主动运输供能的过程(以Ca2+的主动运输为例)(1)参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。(2)当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时,其酶活性被激活→ATP水解→脱离下来的末端磷酸基团与载体蛋白结合→载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化→Ca2+的结合位点转向膜外侧→将Ca2+释放到膜外。
微判断3基于ATP的利用,判断下列表述是否正确。1.酶的催化反应都需要消耗ATP。( )2.人在安静状态下不消耗ATP。( )3.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( )
微训练2ATP能直接给细胞的生命活动提供能量。下列生命活动不需要消耗ATP的是(　　)A.肌细胞收缩B.萤火虫发光C.甘油进入细胞D.大脑思考答案:C解析:甘油通过自由扩散的方式进入细胞,不需要消耗能量。
2.ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP分子末端的磷酸基团容易脱离和重新形成,可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP在供能中处于核心地位,许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中,ATP中的能量可转化为不同形式的能量。
3.生物体内的能源物质总结(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。
归纳总结 不同化合物中“A”的辨析
ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系?ATP彻底水解的产物是什么?提示:ATP脱去两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一。ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸基团。
典例剖析下列关于ATP的叙述,正确的是(　　)A.ATP分子中所有化学键都储存着大量的能量,所以被称为高能磷酸化合物B.腺苷三磷酸可简写为A—P~P—PC.ATP是主要的能源物质D.1个ATP分子由1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团组成答案:D
解析:ATP分子中含有2个特殊的化学键,具有较高的转移势能,A项错误。腺苷三磷酸可简写为A—P~P~P,B项错误。ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,糖类是主要的能源物质,C项错误。1个ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成,腺苷由腺嘌呤和核糖组成,D项正确。
学以致用下列关于ATP的化学组成的说法,正确的是(　　)A.ATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、PB.ATP中的A代表腺嘌呤C.ATP中含有三个特殊的化学键D.ATP中含有腺嘌呤和脱氧核糖答案:A
解析:ATP由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团组成,其中含有两个特殊的化学键,A代表腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。
二ATP与ADP可以相互转化重难归纳1.ATP与ADP的相互转化示意图
2.分析(1)在ADP转化成ATP的过程中,所需要的能量主要来自呼吸作用。对于绿色植物来说,还可以来自光能。呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中,另一部分以热能的形式散失。(2)主动运输等吸能反应与ATP水解反应相联系,所以ATP是直接能源物质。(3)ATP在生物体内的含量很低,但是ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速,从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。
3.ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程
特别提醒 (1)ATP≠能量:ATP是一种高能磷酸化合物,能量储存在其中,但不能将两者等同起来。(2)细胞中ATP的含量并不多:ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地相互转化且处于动态平衡之中,这是细胞的能量供应机制。
(1)A1和A2分别起什么作用?二者相同吗?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。二者不相同。(2)动物细胞中,能量E1的来源是什么?提示:呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量。(3)能量E2的作用是什么?提示:为生物体的各项生命活动提供能量。
(4)综上所述,你认为ATP与ADP的相互转化过程是可逆的吗?请说明理由。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,反应场所也不完全相同,在该转化过程中物质是重复利用的,但能量不可逆。
典例剖析下图是ATP合成与水解示意图,下列叙述错误的是(　　)A.②表示一种特殊的化学键B.能量2可直接被细胞利用C.能量1可由有机物氧化分解提供D.②比较稳定答案:D
解析:②表示一种特殊的化学键,A项正确。能量2为ATP水解释放的能量,可直接被细胞利用,B项正确。能量1可来自呼吸作用,故可由有机物氧化分解提供,C项正确。末端磷酸基团具有较高的转移势能,不稳定,D项错误。
学以致用下列关于生物体内ATP的叙述,正确的是(　　)A.在活细胞中,ATP与ADP的相互转化是永无休止的B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态C.生物体内的ATP含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应D.ATP与ADP的相互转化过程不受温度影响答案:A
解析:活细胞中不停地进行代谢,所以ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的,A项正确。ATP与ADP是两种不同的物质,并且ATP在生物体内的含量较低,之所以能保证生命活动的需要,是因为ATP与ADP不断地相互转化,B、C两项错误。温度会影响酶的活性,进而影响ATP与ADP的相互转化,D项错误。
三 ATP的利用重难归纳1.ATP的供能机理ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,导致其空间结构发生变化,活性也被改变,因而可以参与各种化学反应。
2.ATP是细胞内流通的能量“货币”(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系。①吸能反应:一般与ATP的水解相联系,由ATP水解提供能量。②放能反应:一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
归纳总结 细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
提示:Ca2+的运输过程消耗了ATP水解释放的能量,因此属于主动运输。此过程中,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,使载体蛋白磷酸化,进而导致载体蛋白的空间结构发生变化,使Ca2+结合位点转向膜外侧,将Ca2+释放到膜外。
典例剖析下列有关ATP的叙述,错误的是(　　)A.动物一氧化碳中毒会降低Ca2+通过载体蛋白跨膜运输的速率B.放能反应释放的能量可用于ATP的合成C.各植物组织中,在耗氧量相同的条件下,ATP生成量也一定相同D.物质跨膜运输消耗ATP时,载体蛋白磷酸化后其空间结构改变
解析:动物一氧化碳中毒,影响细胞呼吸,因此会降低Ca2+通过载体蛋白跨膜运输的速率,A项正确。许多放能反应与ATP的合成相联系,B项正确。各植物组织中,在耗氧量相同的条件下,ATP生成量不一定相同,C项错误。物质跨膜运输消耗ATP时,载体蛋白磷酸化后其空间结构改变,D项正确。
学以致用下列关于细胞中吸能反应和放能反应的说法,错误的是(　　)A.吸能反应一般由ATP水解供能B.放能反应一般与ATP合成相联系C.葡萄糖和果糖合成蔗糖的过程是放能反应D.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通答案:C
解析:ATP是生物体的直接能源物质,吸能反应一般由ATP水解供能,A项正确。放能反应一般与ATP的合成相联系,如呼吸作用有ATP的生成,B项正确。葡萄糖和果糖合成蔗糖的过程是吸能反应,C项错误。ATP是细胞内流通的能量“货币”,能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通,D项正确。
1.下列有关ATP的叙述,正确的是(　　)A.线粒体是蓝细菌细胞合成ATP的主要场所B.ATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成C.剧烈运动后体内ATP的含量不会明显下降D.小麦根尖分生区细胞通过光合作用和呼吸作用合成ATP答案:C
解析:蓝细菌是原核生物,无线粒体。ATP分子由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成。小麦根尖分生区细胞无叶绿体,不能进行光合作用。ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。
2.右图中①②代表物质M与N的相互转化过程,则下列说法正确的是(　　)A.萤火虫体内的能量c可来源于光能B.吸能反应一般和物质M的合成相联系C.能量d用于过程①时大部分以热能形式散失D.M、N间的相互转化是生物界共有的能量供应机制答案:D
解析:图中物质M是ATP,物质N是ADP。萤火虫体内的能量c来自呼吸作用,不能来源于光能;吸能反应消耗物质M,和物质N的形成相联系;能量d用于各种生命活动,一般不会用于过程①;M、N间的相互转化是生物界共有的能量供应机制。
3.ATP(甲)是生命活动的直接能源物质,据图判断下列叙述正确的是(　　)A.在主动运输过程中,乙的含量会减少B.丙是DNA的基本组成单位之一C.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成D.甲→乙和乙→丙过程中,起催化作用的酶的空间结构相同答案:C
解析:在主动运输过程中,乙的含量会增加;丙为腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一;丁由腺嘌呤和核糖组成,戊为磷酸,可用于甲的合成;甲→乙和乙→丙过程中,底物分别是甲和乙,底物不同,起催化作用的酶的空间结构也不同。
4.海洋中的某种鱼有发光现象,其光能由(　　)A.电能转变而来B.ATP转化成ADP时释放的化学能转变而来C.热能转变而来D.有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来答案:B
5.下列生理过程中,需要消耗ATP的有(　　)①细胞通过主动运输吸收K+　②肌肉收缩　③蛋白质的分泌　④萤火虫发光　⑤大脑思考　⑥叶肉细胞中蔗糖的合成　⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程A.①②③④⑤⑥⑦B.①②④⑤⑥C.①②③④⑤⑥D.①②④⑤⑦答案:C
解析:ATP是生物体内的直接能源物质,许多吸能反应都需要消耗ATP,如主动运输、肌肉收缩、萤火虫发光等,大脑思考时,ATP中的能量转化为电能;合成蔗糖时,ATP中的能量转化成化学能。细胞的渗透吸水、失水过程不需要消耗能量。
6.下图是腺苷三磷酸的分子结构,请回答下列问题。
(1)ATP的结构简式为　　　　　　　　　　　,图中虚线部分的名称是　　　　　。 (2)一分子ATP可以看作是由　　　　个磷酸分子、　　个核糖分子和　　　　个腺嘌呤缩合而成的。 (3)ATP为主动运输供能的过程实质上就是载体蛋白的　　　　　　过程。 (4)ATP水解释放的能量是　　　　、　　　　　和　　　　　等生命活动的直接能量来源。