2018-2019學(xué)年高中生物 第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第二節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”—ATP 5.2課件 新人教版必修1.ppt

第2節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”ATP,一、ATP的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1.ATP的組成與結(jié)構(gòu):,三磷酸腺苷,C、H、O、N、P,磷酸基團(tuán),A-PPP,腺苷,磷酸基團(tuán),高能磷酸鍵,2.ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): (1)一個(gè)ATP中含有兩個(gè)_。 (2)化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,_的高能磷酸鍵容易水解, 釋放出大量能量,也容易重新形成,儲存能量。 (3)高能磷酸鍵中含有大量能量,水解時(shí)可以釋放 30.54kJ/mol的能量。,高能磷酸鍵,遠(yuǎn)離腺苷,二、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用 1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化: (1)反應(yīng)式。 ATP _+能量 (2)轉(zhuǎn)化特點(diǎn)。 在細(xì)胞中時(shí)刻不停地轉(zhuǎn)化并且處于_之中。 ATP與ADP_的能量供應(yīng)機(jī)制,是生物界的共性。,ADP+Pi,動態(tài)平衡,相互轉(zhuǎn)化,(3)合成ATP的能量來源。,呼吸作用和光合作用,呼吸作用,2.ATP的利用實(shí)例: ATP可以直接為細(xì)胞的生命活動提供能量,請完成下圖。,主動運(yùn)輸,收縮,思考,發(fā)光,【預(yù)習(xí)自測】 1.生物體內(nèi)生命活動所需直接能源物質(zhì)是 ( ) A.葡萄糖 B.糖原 C.ATP D.脂肪 【解析】選C。生物體內(nèi)進(jìn)行生命活動的直接能源物質(zhì)是ATP。,2.ATP的結(jié)構(gòu)式可以簡寫成 ( ) A.APPP B.APPP C.APPP D.APPP 【解析】選A。A代表腺苷,P代表磷酸基團(tuán),代表普通磷酸鍵,代表高能磷酸鍵,ATP中有3個(gè)磷酸基團(tuán),2個(gè)高能磷酸鍵。,3.高等植物體內(nèi)產(chǎn)生ATP的生理過程有 ( ) A.呼吸作用、自由擴(kuò)散 B.呼吸作用、蒸騰作用 C.光合作用、主動運(yùn)輸 D.光合作用、呼吸作用 【解析】選D。高等植物能進(jìn)行呼吸作用和光合作用,這兩個(gè)過程都會產(chǎn)生ATP。,4.在ATP中,大量的化學(xué)能儲存在 ( ) A.腺苷內(nèi)部 B.腺苷與磷酸基之間 C.磷酸基之間 D.磷酸基內(nèi)部 【解析】選C。在ATP中,大量的化學(xué)能儲存在磷酸基之間的高能磷酸鍵中。,5.細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過程中 ( ) A.速率是穩(wěn)定不變的 B.都有水產(chǎn)生 C.催化反應(yīng)的酶不同 D.能量可循環(huán)利用 【解析】選C。細(xì)胞中ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化在不同細(xì)胞中速率不同,A錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)化過程中沒有水的生成,B錯(cuò)誤;催化二者轉(zhuǎn)化反應(yīng)的酶不同,C正確;ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過程中能量的來源和去向是不同的,D錯(cuò)誤。,主題1 ATP的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 【問題探究】 1.ATP的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn):,(1)圖中代表的物質(zhì): _;_;_;_。 (2)據(jù)圖分析,若1分子ATP完全水解,可得到的物質(zhì)是: _。,腺嘌呤核糖核苷酸,腺苷(A),ADP,ATP,1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸,(3)探討ATP中的“A”“T”與組成DNA分子的“A”“T”的含義。,腺苷,3個(gè),腺嘌呤,胸腺嘧啶,2.ATP結(jié)構(gòu)中的數(shù)量關(guān)系: (1)每個(gè)ATP分子含有的磷酸鍵個(gè)數(shù)和種類分別是: _。 (2)從數(shù)量上看,ATP分子中腺苷、磷酸基團(tuán)的比例關(guān)系 是_。 (3)30個(gè)腺苷和60個(gè)磷酸基團(tuán)最多能組成ATP的個(gè)數(shù)是 _個(gè)。,3個(gè);2個(gè)高能磷酸鍵和1個(gè)普通磷酸鍵,13,20,【探究總結(jié)】 ATP的結(jié)構(gòu)和數(shù)量關(guān)系 (1)ATP結(jié)構(gòu)。 1分子ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團(tuán)構(gòu)成。 ATP=腺苷+磷酸;腺苷=腺嘌呤+核糖。 (2)ATP結(jié)構(gòu)中的數(shù)量關(guān)系。 1個(gè)ATP分子中含1個(gè)腺苷,2個(gè)高能磷酸鍵,3個(gè)磷酸基團(tuán)。,【探究訓(xùn)練】 1.在線粒體的內(nèi)外膜間隙中存在著一類標(biāo)志酶腺苷酸激酶,它能將ATP分子末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,結(jié)果產(chǎn)生 ( ) A.一分子AMP和一分子ADP B.兩分子ADP C.一分子ATP和一分子ADP D.一分子ADP,【解析】選B。ATP分子末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,即ATP分子(含3個(gè)磷酸基團(tuán))轉(zhuǎn)化為ADP(含2個(gè)磷酸基團(tuán)),AMP(含1個(gè)磷酸基團(tuán))結(jié)合磷酸轉(zhuǎn)化為ADP(含2個(gè)磷酸基團(tuán))。,2.下圖表示與ATP相關(guān)的部分結(jié)構(gòu)示意圖,下列分析中正確的是 ( ),A.a表示ADP,與ATP相比少了一個(gè)磷酸 B.b表示腺嘌呤核苷,是ATP中“A”代表的含義 C.c表示腺嘌呤核糖核苷酸,它是構(gòu)成RNA的基本單位 D.d表示ATP,是生物體的直接供能物質(zhì),【解題指南】(1)圖示信息:腺嘌呤(A)和磷酸基團(tuán)都連 在核糖上。 (2)解題關(guān)鍵:區(qū)別ATP與ADP,明確ATP各字母表示的含義。 【解析】選D。圖中a、b、c、d依次表示的結(jié)構(gòu)越來越 復(fù)雜,其中a為腺嘌呤核苷,是ATP中“A”的含義;b為腺 嘌呤核糖核苷酸,它是構(gòu)成RNA的基本單位;c表示ADP, 可與ATP相互轉(zhuǎn)化;d為ATP,是生物體的直接供能物質(zhì)。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 下列有關(guān)ATP結(jié)構(gòu)與功能的敘述中,正確的是 ( ) A.ATP中含有C、H、O、N、P元素 B.ATP分子脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)以后的剩余部分就成為DNA的基本組成單位中的一種,C.ATP中的第三個(gè)磷酸基團(tuán)和第二個(gè)磷酸基團(tuán)很容易從ATP脫離釋放能量 D.ATP分子中所有化學(xué)鍵都儲存著大量的能量,所以被稱為高能磷酸化合物,【解題指南】解答本題需注意兩個(gè)問題: (1)ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵,其中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵容易水解釋放能量。 (2)將ATP去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后,剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸。,【解析】選A。ATP中含有C、H、O、N、P元素,故A正確。ATP分子脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后,剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本組成單位之一,故B錯(cuò)誤。ATP中的第三個(gè)磷酸基團(tuán)容易從ATP脫離,釋放能量,第二個(gè)磷酸基團(tuán)不容易脫離,故C錯(cuò)誤。ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵和一個(gè)普通化學(xué)鍵,故D錯(cuò)誤。,主題2 ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用 【問題探究】 1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化: (1)分析教材ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖及ADP轉(zhuǎn)化成ATP時(shí)所需能量的主要來源示意圖,填寫下表:,水解酶,合成酶,遠(yuǎn)離腺苷(A)的高能,磷酸鍵,呼吸作用、光合作用,用于各項(xiàng)生命活動,儲存于ATP中,(2)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)和能量是否可以循 環(huán)利用? 物質(zhì):_。 能量:_ _。,可以。ADP和Pi是可以循環(huán)利用的,不可以。ATP水解轉(zhuǎn)化成ADP時(shí)釋放的能量供各,種生命活動利用,不能再重復(fù)利用,2.ATP的利用: (1)探討細(xì)胞中的吸能反應(yīng)、放能反應(yīng)與ATP的關(guān)系: 細(xì)胞中的吸能反應(yīng):與_相聯(lián)系。 細(xì)胞中的放能反應(yīng):與_相聯(lián)系。,ATP的水解,ATP的合成,(2)ATP在生物體內(nèi)含量非常少,比如成年人體內(nèi)的ADP和ATP總量僅為210mg,而一個(gè)正常成年人在靜止?fàn)顟B(tài)下24小時(shí)將有40kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。為滿足能量需要,分析生物體是如何解決這一矛盾的。 提示:雖然ATP在生物體內(nèi)含量非常少,但是生物體內(nèi)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是十分迅速的,且物質(zhì)可以循環(huán)利用,因此可以滿足生物體生命活動對能量的需求。,【拓展延伸】ATP轉(zhuǎn)化成的其他形式的能量 1.機(jī)械能:生物體內(nèi)的細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動所消耗的就是機(jī)械能。例如,纖毛和鞭毛的擺動、肌肉收縮等。 2.電能:生物體內(nèi)神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)和某些生物能夠產(chǎn)生生物電,消耗的就是電能。,3.滲透能:細(xì)胞的主動運(yùn)輸是逆濃度梯度進(jìn)行的,消耗能量,而這些能量也來自ATP。 4.化學(xué)能:生物體內(nèi)物質(zhì)的合成,小分子物質(zhì)合成大分子物質(zhì),必須有直接或間接的能量供應(yīng)。,5.光能:螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶,熒光素接受ATP提供的能量后就被激活,在熒光素酶的作用下,激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。 6.熱能:生物體內(nèi)熱能的形成來源于有機(jī)物的氧化分解。大部分的熱能通過各種途徑散失到外界環(huán)境中,只有一小部分用于維持體溫。,【探究總結(jié)】 ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及利用 (1)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。 ATP合成:需要酶的催化,由動物的呼吸作用和植物的光合作用與呼吸作用提供能量。 ATP水解:需要酶的催化,由ATP中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵水解釋放能量,釋放的能量用于各項(xiàng)生命活動。 兩者轉(zhuǎn)化時(shí),物質(zhì)可逆,能量不可逆。,(2)ATP的利用特點(diǎn)。 ATP是生物體內(nèi)的直接能源物質(zhì)。 雖然在生物體內(nèi)含量少,但是ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化十分迅速。,【規(guī)律方法】生物體中與能量有關(guān)的物質(zhì) (1)直接能源物質(zhì)ATP。 (2)主要的能源物質(zhì)糖類。 (3)主要的儲能物質(zhì)脂肪。 (4)植物特有的儲能物質(zhì)淀粉。 (5)動物特有的儲能物質(zhì)糖原。,【探究訓(xùn)練】 1.下圖為細(xì)胞中ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ( ),A.在一個(gè)活細(xì)胞中,時(shí)刻進(jìn)行著過程和 B.過程和也可以發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞器內(nèi) C.過程中需要的能量不是過程釋放的 D.維持人體體溫的熱能主要來自過程中的能量,【解題指南】(1)圖像信息:圖中過程為ATP的合成,過程為ATP的水解。 (2)關(guān)鍵信息:過程中的能量來自光合作用或細(xì)胞呼吸,過程中的能量來自ATP中的高能磷酸鍵。,【解析】選D。ATP為直接能源物質(zhì),在一個(gè)活細(xì)胞中,時(shí)刻進(jìn)行著ATP的轉(zhuǎn)化過程;ATP的合成與水解也可以發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞器內(nèi),如葉綠體;過程為ATP的合成過程,需要的能量來自呼吸作用或光合作用;維持人體體溫的熱能主要來自呼吸作用釋放的能量。,2.如圖是生物體內(nèi)ATP合成與分解示意圖,下列敘述正確的是 ( ),A.能量1可以來自蔗糖的合成 B.能量1可以來自蛋白質(zhì)水解為氨基酸的過程 C.能量2可以用于葉綠體中H2O的光解 D.能量2可以用于吸能反應(yīng),【解題指南】解答本題關(guān)鍵是注意兩點(diǎn): (1)能量1是合成ATP時(shí)消耗的能量,能量2是水解ATP時(shí)釋放的能量。 (2)蔗糖的水解是吸能反應(yīng)。,【解析】選D。能量1是合成ATP的能量,可以是光能,也可以是有機(jī)物中的化學(xué)能,蔗糖的合成是需要消耗能量的,故A錯(cuò)誤。蛋白質(zhì)水解為氨基酸也需要能量,故B錯(cuò)誤。能量2是ATP水解釋放出的能量,葉綠體中水的光解是產(chǎn)生ATP的,故C錯(cuò)誤。ATP釋放出的能量用于細(xì)胞的吸能反應(yīng),故D正確。,【課堂小結(jié)】,