人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用第2节 细胞的能量“货币”ATP一等奖ppt课件

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细胞的能量“货币”ATP
1.通过分析ATP结构与功能之间的关系，认同结构与功能相适应。2.通过分析ATP与ADP之间的相互转化，提高理解能力，理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3.通过比较与分类，说明动植物合成ATP所需能量的来源不同。4.通过对萤火虫发光现象的研究，了解荧光素对人类生活的影响。
一、ATP是一种高能磷酸化合物
二、ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用
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，末端磷酸基团具有较高的 。(2)ATP水解的过程就是 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。
(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(　　)
提示　ATP是细胞内的直接能源物质。
提示　ATP由1个腺苷和3个磷酸基团构成。
提示　ATP是高能磷酸化合物，含2个特殊化学键。
(4)ATP脱去所有特殊的化学键后就是ADP(　　)
提示　ATP脱去所有特殊的化学键后是AMP。
任务一：分析ATP的结构及特点1.辨析ATP中的A代表腺嘌呤吗？资料1　如图为ATP结构式：(1)ATP的元素组成是什么？图中①②③的结构分别代表什么？
提示　ATP的元素组成是C、H、O、N、P。图中①代表腺嘌呤，②代表核糖，③代表磷酸基团。
(2)腺苷是由图中哪些结构组成的？
2.辨析ATP中的两个特殊化学键都断裂吗？资料2　α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。
(1)从实验结果可知，ATP中哪一个化学键更容易断裂？为什么？
提示　β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。因为ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。
(2)写出ATP水解的反应式。
(3)为什么说ATP是一种高能磷酸化合物(一般将水解时释放20.92 kJ/ml及以上能量的化合物叫作高能化合物)?
提示　因为1 ml ATP水解释放的能量高达30.54 kJ。
(4)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，是RNA的基本组成单位之一。
(5)若ATP完全水解，会得到哪些成分？
提示　ATP完全水解得到腺嘌呤、核糖、磷酸。
1.ATP的分子组成(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，与核酸的元素组成相同。(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。
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(直接能源物质)。(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)最终能量来源：太阳能。
1.下列图示能正确表示ATP的是
2.下列关于ATP分子的叙述，正确的是A.A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素C.1 ml ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自两个特殊化学键的断裂D.T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用
1.ATP与ADP之间的相互转化(1)相互转化的过程及能量来源图解
(2)ATP与ADP转化的特点①ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处于 之中的。②ATP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 。
2.ATP的利用(1)ATP的利用
(2)ATP为主动运输供能的机理①参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能 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分子的末端 脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的 。③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。
(3)ATP是细胞内流通的能量“货币”①吸能反应一般与 的反应相联系，由ATP水解提供能量。②放能反应一般与 相联系，释放的能量储存在ATP中。③能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。
(1)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解(　　)(2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(　　)
提示　吸能反应伴随着ATP的水解，放能反应伴随着ATP的合成。
提示　人在饥饿时，细胞中ATP与ADP依然可以快速转化而达到动态平衡。
(3)载体蛋白磷酸化不会使其空间结构发生变化(　　)(4)根细胞产生ATP的生理过程为呼吸作用和光合作用(　　)
提示　ATP水解释放的磷酸基团可使细胞膜上的载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化。
提示　根细胞不能进行光合作用，产生ATP的生理过程为呼吸作用。
(5)ATP释放的能量可用于细胞吸收胆固醇(　　)(6)胞吞需要ATP水解时释放的能量(　　)
提示　细胞通过自由扩散吸收胆固醇，不需要消耗能量。
任务二：ATP与ADP之间的相互转化资料　研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40 kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP。而成人体内ATP总量约2～10 mg，在安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2 s。1.根据资料可知人体内ATP含量很少，但需求量很大，机体是如何解决这个矛盾来满足人体对能量的需求呢？
提示　通过ATP和ADP之间的快速转化，来满足人体对能量的需求。
2.请完善ATP与ADP相互转化的表格。
结论：物质是可逆的，能量是不可逆的，所需要的酶也不相同，因此ATP和ADP的相互转化 可逆反应。
任务三：ATP的利用细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP。如图是ATP为主动运输供能示意图。(1)由甲→乙过程中，ATP转化为ADP。磷酸基团的去向及其作用是什么？
提示　ATP水解释放的磷酸基团使载体蛋白磷酸化，空间结构发生变化，活性也被改变，进而协助Ca2＋进行主动运输。
(2)从Ca2＋的转运过程看，Ca2＋的载体蛋白有什么作用？
提示　一是运输作用，结合Ca2＋进行跨膜运输；二是催化作用，能催化ATP水解。
3.下列有关ATP的叙述，不正确的是A.ATP的合成一般与放能反应相联系B.ATP中的能量可以来源于光能、化学能C.细胞内各种吸能反应一般需要消耗ATPD.“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”
4.如图是细胞内ATP与ADP相互转化的示意图，请据图回答下列问题：(1)在人体内，图示左侧的能量来自______作用，右侧的能量用于__________(举一例)。
变成ATP时还需要的条件是__________。将ADP转化为ATP的图示改写成反应式的形式：________________________。(4)经测定，正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mml/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是________________________________________________________。
(2)在绿色植物体内，图示左侧的能量来自______作用和______作用。(3)从图中可知，在适宜的温度和酶的作用下，ADP转
ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中
题组一　ATP是一种高能磷酸化合物1.(2023·连云港高一期末)《晋书·车胤传》记载了东晋时期名臣车胤日夜苦读，将萤火虫聚集起来照明读书的故事。萤火虫尾部可发光，为发光直接供能的物质是A.淀粉 B.ATPC.葡萄糖 D.蛋白质
2.如图是ATP的分子结构式，下列叙述错误的是A.ATP中含有C、H、O、N、P五种元素B.图中虚线框中部分代表腺苷C.ATP分子中①处断裂后形成了ADPD.ATP水解释放的能量可直接用于各项生命活动
3.(2023·连云港高一期末)ATP上三个磷酸基团所处的位置可以用α、β、γ表示(A－Pα～Pβ～Pγ)。蛋白激酶能将ATP上的一个磷酸基团转移到载体蛋白的特定位置，同时产生ADP。若用32P验证蛋白激酶的上述功能，32P应位于ATP的位置是A.α位 B.β位C.γ位 D.β位和γ位
题组二　ATP与ADP的相互转化4.如图是生物体内ATP和ADP相互转化表达式，下列相关叙述正确的是A.反应需要的酶1和酶2是同一种酶B.ATP与ADP的相互转化处于动态平衡之中C.该反应物质与能量变化都是可逆的D.ATP释放的能量主要用于再合成ATP
5.(2023·济南高一期末)如图为ATP与ADP的相互转化，下列叙述正确的是A.ATP经酶水解后的产物是合成DNA的原料之一B.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团C.ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内D.ATP与ADP的相互转化使得细胞可以大量储存ATP
6.下列有关ATP的叙述，错误的是A.细胞内ATP的含量很少，但消耗量很大B.ATP与ADP相互转化过程中所需酶的种类相同C.ATP和ADP迅速相互转化保证了机体对能量的需求D.人体细胞内形成ATP的主要生理过程是呼吸作用
题组三　ATP的利用7.当细胞膜内侧的Ca2＋与其在细胞膜上的载体蛋白(钙泵)结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化，将Ca2＋释放到膜外。下列叙述错误的是A.磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变B.钙泵体现了蛋白质具有运输和催化功能C.参与Ca2＋运输的载体蛋白可以重复使用多次D.加入蛋白质变性剂会提高细胞对Ca2＋运输的速率
8.下列关于吸能反应和放能反应的说法，错误的是A.ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带B.所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化C.所有植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用D.肌肉收缩是吸能反应，肌肉做功是放能反应
9.(2023·佛山高一期末)Mg2＋不仅参与ATP转化为ADP的过程，同时Mg2＋还能作为涉及NTP(核糖核苷三磷酸)或者dNTP(脱氧核糖核苷三磷酸)的酶促反应的辅助因子(注：NTP包括ATP、CTP、GTP、UTP；dNTP包括dATP、dCTP、dGTP、dTTP)。下列说法正确的是A.ATP和dATP的区别在于五碳糖不同B.较少量的Mg2＋便可满足题干反应的需求，因此Mg2＋属于微量元素C.一分子dGTP脱去两个磷酸基团后可形成一分子鸟嘌呤核糖核苷酸D.心肌细胞ATP含量很多，以保证所需能量的持续供应
10.下列生理过程伴随着形状改变，其中不一定需要ATP供能的是A.在胰岛素分泌过程中细胞膜的形状发生改变B.在篮球比赛等运动过程中骨骼肌发生收缩C.载体蛋白协助运输葡萄糖过程中形状发生改变D.植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离及复原
11.“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，萤火虫尾部发光器的发光机理如图所示。下列相关叙述正确的是A.萤火虫尾部的发光细胞产生的荧光素酶在 生物体外没有催化活性，不能被使用B.荧光素接受ATP供能后被激活，O2不足时， 可以由葡萄糖直接供能C.萤火虫发光需要荧光素酶和ATP的参与，这两者都具有高效性和专一性D.ATP和ADP相互转化的机制在所有生物的细胞内都一样，体现了生物界 的统一性
12.磷酸肌酸是主要存在于肌肉细胞中的一种高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下，将自身的磷酸基团转移到ADP分子中合成ATP。下列相关说法错误的是A.磷酸肌酸转移磷酸基团是放能反应B.ATP合成不一定需要游离的磷酸C.肌肉细胞中磷酸肌酸和ATP含量都比较高，都能为肌肉运动直接供能D.磷酸肌酸这种转移机制对维持细胞中ATP的含量相对稳定有重要意义
13.(2023·武汉高一期末)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示。形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程；形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法，错误的是A.蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的底物不同B.蛋白质的磷酸化和去磷酸化是可逆反应C.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应D.ATP脱去两个磷酸基团后可作为某些病毒遗传物质的单体
14.人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3 s以内的能量供应。某运动员参加短跑比赛过程中，肌肉细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。请据图回答下列问题：(1)a→b的变化过程，ATP被水解，释放的能量用于___________________________。(2)b→c过程中，ATP含量增加，说明__________加强，释放更多的能量，供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。
(3)从整个曲线看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)写出细胞新陈代谢放能反应中ADP与ATP之间的转化关系式：________________________，在吸能反应中ADP与ATP之间的转化关系式：________________________。
ATP在细胞内含量虽少，但与ADP之间的相互转化却十分迅速，使细胞内的ATP的含量总是处于动态平衡之中，构成生物体内部的稳定供能环境
15.腌制的腊肉往往含有大量的细菌，可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场上腊肉中的细菌含量进行检测：①将腊肉研磨后进行离心处理，取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；②记录发光强度并计算ATP含量；③测算出细菌数量。分析并回答下列问题：
(1)荧光素接受细菌细胞中______提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成______(填“正比”或“反比”)。
(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换的形式是_____能→____能。生物细胞中ATP的水解一般与_________(填“吸能反应”或“放能反应”)相联系。
(3)研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度的关系如图所示。若要节省荧光素酶的用量，可以使用______处理；高温和Hg2＋处理后酶活性________(填“可以”或“不可以”)
恢复；Hg2＋处理后酶活性降低可能是因为_________________________。
Hg2＋破坏了酶的空间结构