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背景图ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP背景图ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了腺苷三磷酸，磷酸基团，特殊的化学键，带负电荷而相互排斥，转移势能，释放能量，高能磷酸化合物，直接能源，末端磷酸基团，ADP等内容，欢迎下载使用。
第2节　细胞的能量“货币”ATP
1．简述ATP的化学组成和特点。2．简述ATP和ADP的相互转化。3．解释ATP在能量代谢中的作用。1．生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。2．科学思维——分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
知识点一　ATP是一种高能磷酸化合物
1．中文名称：__________________。2．结构简式：A—P～P～P，其中A代表_________，P代表_______________，～代表_____________________。3．特点(1)ATP不稳定的原因：由于ATP中两个相邻的磷酸基团都______________________________等原因，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的_______________。
(2)ATP的水解过程就是_______________的过程，1 ml ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种_______________________。4．功能：ATP是驱动细胞生命活动的_______________物质。5．ATP的供能机理：ATP在______的作用下水解时，脱离下来的 _____________________挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
活学巧练1.ATP是细胞内主要的能源物质。( )2．ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成。 ( )3．ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 ( )
深入探讨ATP的结构及特点1．根据ATP结构式思考下列问题：
(1)图中①②③的结构分别是什么？提示：腺嘌呤、核糖、磷酸基团。(2)腺苷是由图中哪些结构组成的？提示：①②。(3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？提示：腺嘌呤核糖核苷酸。(4)若ATP完全水解，会得到哪些成分？提示：腺嘌呤、核糖、磷酸。
2．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。
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。
(4)拓展：ATP是生命活动最主要的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸基团后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示：
这四种物质中，ATP是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)。
2．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。
典例剖析 下列关于ATP的叙述中正确的是(　　)A．ATP中存在3个特殊的化学键B．腺苷三磷酸可简写为A—P—P～PC．ATP是生物体内的直接能源物质D．靠近A的特殊化学键容易断裂解析：ATP中存在2个特殊的化学键，A项错误；腺苷三磷酸可简写为A—P～P～P，B项错误；ATP是直接能源物质，C项正确；远离A的特殊化学键容易断裂，D项错误。
下列有关ATP结构简图的叙述，正确的是(　　)A．图中的A代表腺苷，b、c为特殊化学键B．a是组成DNA的基本单位之一C．ATP是生物体内良好的储能物质D．ATP中的“A”与RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质
解析： 图中A代表的是腺嘌呤，A项错误；a是组成RNA的基本单位之一，B项错误；ATP是生命活动的直接能源物质，不是良好的储能物质，C项错误；ATP中的“A”代表腺苷，RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤，D项正确。
知识点二　ATP和ADP可以相互转化及ATP的利用
3．原因及特点(1)原因：ATP分子中________________________________________很容易水解。(2)特点：时刻不停地发生并且处于_______________之中。4．ATP的利用(1)细胞内吸能反应一般与__________________的反应相联系，由 __________________提供能量；放能反应一般与__________________的反应相联系，释放的能量储存在____________中。
末端磷酸基团具有较高的转移势能
(2)举例说明有哪些生命活动需要利用ATP：_______________________________________________________________________________________________________。(3)ATP水解释放的_______________使_________等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，__________________变化，_________也被改变，因而可以参与____________________。
细胞的主动运输、胞吞胞吐、各种吸能反应，还可用于生物发光发电、肌肉收缩、大脑思考等生命活动
活学巧练1.人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( )2．ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。 ( )3．ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。 ( )4．ATP中的A不代表腺嘌呤，当脱去两个磷酸后，形成的物质为RNA的基本单位之一。 ( )5．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 ( )
深入探讨1.人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着ATP与ADP的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？提示：不属于，所需酶及场所和能量来源等不同。2．ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h将有40 kg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。
ATP转化及利用图示图示1：图示2：
知识贴士(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系。(2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。(3)ATP在生物体内含量很少，又不断通过各种生命活动大量消耗，但ATP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡之中。(4)ATP为生命活动提供的是化学能。(5)ATP是细胞内的直接供能物质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由ATP提供的，如葡萄糖的主动运输所需能量可以来自Na＋的电势差能。
典例剖析 生物体内能量代谢中ATP的合成和利用过程如图所示。以下说法错误的是(　　)A．动植物体内都有呼吸作用为ATP的合成提供能量B．①过程和②过程利用的酶和进行场所不相同C．c表示吸收的能量，d表示释放的能量，两者形式相同D．ATP在活细胞中含量很少，但转化速度很快
解析： 图示中的a可表示呼吸作用，b可表示光合作用，动植物体内都有呼吸作用为ATP的合成提供能量，A项正确；①过程为ATP的合成，②过程为ATP的水解，二者利用的酶和进行场所不相同，B项正确；c表示ATP合成过程中吸收的能量，主要是光能、化学能，而d表示ATP水解释放的能量，可以有多种形式，C项错误；ATP在活细胞中的含量很少，但转换速度很快，D项正确。
在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象能够说明(　　)①ATP中远离腺苷的磷酸基团容易脱离32P ②32P标记的ATP是新合成的 ③ATP是细胞内的直接能源物质 ④该过程中ATP既有合成又有分解A．①②③④ B．①②④C．①②③ D．②③④
解析：由于是部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，说明ATP中远离A的磷酸基团容易脱离，形成ADP，①正确；部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，说明部分32P标记的ATP是重新合成的，②正确；由于题干中没有说明ATP供能的过程，所以不能说明ATP是细胞内的直接能源物质，③错误；ATP含量变化不大和部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，说明该过程中ATP既有合成又有分解，④正确。所以该现象能够说明的是①②④。
1．ATP与ADP的转化式的含义细胞内ATP与ADP的循环过程，并不表示化学上的可逆反应。(1)从反应条件上看：由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。(2)从反应场所上看：ATP的合成场所与分解场所不完全相同。(3)从能量来源上看：二者的能量来源不同。综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。提示：判断一个化学反应是不是可逆反应，不仅要看反应物和生成物是否相同，还要看反应的条件、场所是否相同。
2．ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，如图所示。
(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸中的A为腺嘌呤。由此可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
ATP是细胞的能量“货币”，是生命活动的直接能源物质，如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是(　　)
A．ATP和ADP快速转化依赖于酶催化作用具有的高效性B．图2中反应向右进行时，释放能量，图1中的c键断裂C．图1中的“A”代表腺苷，如果b、c特殊的化学键都断裂则是构成RNA的基本单位之一D．图2的两个反应总是处于“动态平衡”中，如剧烈运动时ATP分解量增加，此时其合成量也增加
解析： ATP和ADP快速转化依赖于酶催化作用具有的高效性，A正确；ATP水解时远离腺苷的特殊化学键断裂，释放大量能量，供细胞的生命活动利用，B正确；图1中的“A”代表腺嘌呤，如果b、c特殊的化学键都断裂则是构成RNA的基本单位之一，C错误；图2的两个反应总是处于“动态平衡”中，如剧烈运动时ATP分解量增加，此时其合成量也增加，D正确。故选C。
学霸记忆1.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表特殊化学键。2．一个ATP分子中有1个腺苷，3个磷酸基团，其中含有2个特殊化学键。
1．一分子ATP具有的腺苷、特殊的化学键、磷酸基团的数量依次为(　　)A．1、2、3 B．1、1、2C．1、2、2 D．2、2、3解析： 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，“～”代表特殊的化学键，可见，一分子ATP含有1个腺苷、2个特殊的化学键、3个磷酸基团。
解析： 此反应不是可逆反应，故酶1和酶2不是同一种酶，A错误；此过程物质变化是可逆的，而能量变化是不可逆的，C错误；ATP释放的能量直接用于其他生命活动，而ATP合成的能量来自光能和有机物中的化学能，D错误。
3．结合ATP为主动运输供能示意图，解释ATP为生命活动供能的机理。(1)参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种________________________的酶，当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
(2)在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的____________________脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着_________的转移，这就是 ___________________________。该过程导致载体蛋白_______________发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋放到膜外。解析：(1)通过分析可知，参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种催化ATP水解的酶。