高中生物配套课件：5.2细胞的能量“通货”──ATP（人教版必修1）

(共48张PPT)
1.分析ATP的元素组成。
提示：C、H、O、N、P。
2.结合ATP的分子简式和结构特点，思考：
(1)每个ATP分子含有几个高能磷酸键？ATP水解时哪一个
高能磷酸键先发生水解？这个高能磷酸键稳定吗？
提示：两个；远离Ａ的那个高能磷酸键先水解；此高能磷
酸键不稳定，易断裂，也易生成。
(2)分析30个腺苷和60个磷酸基团最多能组成多少个ATP？
提示：每个ATP中含1个腺苷，3个磷酸基团，故60个磷酸基团最多能组成20个ATP。
(3)ATP水解掉两个磷酸基团和完全水解时，得到的产物相同吗？若不相同，分别有哪些？
提示：不同。ATP水解掉两个磷酸基团得到磷酸和腺嘌呤核糖核苷酸；完全水解时得到腺嘌呤、核糖、磷酸。
ATP的结构
(1)腺苷=腺嘌呤+核糖
(2)ATP与RNA的关系：ATP去掉两个磷酸基团后即腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。
(3)注意区分P和Pi：P代表磷酸基团，Pi代表磷酸分子。
“一、二、三”巧记ATP的结构特点
ATP分子中含有1个腺苷，2个高能磷酸键，3个磷酸基团。
典例 (2011·南京高一检测)下列关于ATP分子的叙述，错误的是
A.ATP中含有一个核糖和一个含氮碱基
B.ATP脱去所有高能磷酸键后就是ADP
C.ATP中的两个高能磷酸键储存有大量能量
D.ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本原料
明确ATP的结构简式以及远离腺苷的高能磷酸键不稳定，易断裂并释放大量能量是解答本题的关键。
【规范解答】选B。ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当ATP脱去所有高能磷酸键后就是AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料。
【变式备选】三磷酸腺苷的分子结构简式和18个三磷酸腺苷所含有的高能磷酸键的数目分别是( )
A.A—P—P和18个 B.A—P～P～P和18个
C.A—P—P和48个 D.A—P～P～P和36个
【解析】选D。一个ATP分子中含有2个高能磷酸键，18个三磷酸腺苷就含有36个高能磷酸键，ATP分子结构简式为：A—P～P～P。
1.运动员在110米栏的比赛中会消耗大量的ATP，而事实表明ATP在细胞中的含量却非常少。
(1)讨论并交流细胞能时刻保证能量充足供应的原因。
提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化非常迅速，且物质可以重复利用，因此能满足生命活动对能量的需要。
(2)ATP供能过程中，可形成哪些产物？
提示：ADP和磷酸。
2.将萤火虫尾部组织取下，过一段时间后荧光就消失了。如果滴一滴ATP溶液，荧光就恢复了。分析萤火虫发光的光能是怎样产生的？
提示：ATP中的能量转化为光能。
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
【特别提醒】①ATP的水解和ATP的合成所需的酶不同，存在部位也不同。②并不是所有的植物细胞都能通过光合作用产生ATP，如根尖细胞。③无光条件下植物细胞只能通过细胞呼吸产生ATP。
典例 (2011·阜阳高一检测)如图是ATP与ADP之间的转化图，由此可确定
A.A为ADP，B为ATP
B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶
D.X1和X2是同一种物质
解答本题时应从反应物和产物、反应条件、反应场所、能量来源和去向等角度明确ATP与ADP之间的转化是两个既有联系又有区别的反应。
【规范解答】选D。本题考查对ATP和ADP相互转化知识的理解和掌握情况。由图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP；能量1来自于ATP中高能磷酸键的水解，能量2在动物体内来自于有机物分解释放的化学能，在植物体内除来自于有机物的分解外，还来自于光能；酶1和酶2分别是水解酶和合成酶；X1和X2是同一种物质——磷酸(Pi)。
【拓展延伸】(1)由B转化成A的过程，除了产生A物质，有无其他产物？
提示：还有水的生成。ADP转化成ATP是合成反应，会脱去水分子，形成高能磷酸键。
(2)在人体内，能量2的来源是什么？
提示：呼吸作用时有机物氧化分解释放的化学能。
1.(2011·新乡高一检测)科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩。这说明( )
A.葡萄糖是能源物质
B.ATP是能源物质
C.葡萄糖是直接能源物质
D.ATP是直接能源物质
【解析】选D。向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快出现明显的收缩，而滴加葡萄糖溶液则不出现收缩现象，说明ATP是直接能源物质，而葡萄糖不是。
2.30个ATP分子中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是( )
A.30，60，60 B.30，60，30
C.30，90，60 D.60，90，30
【解析】选C。一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团和2个高能磷酸键，因此30个ATP分子中对应的数目分别是30、90、60。
3.关于ATP与ADP相互转化的叙述正确的是( )
A.物质和能量的转化都是可逆的
B.物质和能量的转化均不可逆
C.物质转化可逆，能量转化不可逆
D.物质转化不可逆，能量转化可逆
【解析】选C。ATP与ADP的相互转化是不断进行的，在相互转化中物质是可逆的，而能量是不可逆的，如人体中ATP分解产生的能量用于各项生命活动，而ADP合成ATP所需能量来自于有机物的分解。
4.下列关于ATP的叙述，正确的是( )
A.ATP脱去2个磷酸基团的剩余部分是构成DNA分子的基本单位之一
B.人长时间剧烈运动时ADP含量大量减少
C.细胞进行生命活动时，伴随着ATP与ADP的相互转化
D.长期不进食的病人，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
【解析】选C。ATP脱去2个磷酸基团的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一；人在剧烈运动时消耗大量的ATP，因此ADP含量增加；生命活动需要消耗能量；ATP分解的同时会产生ADP，故细胞中ATP与ADP的含量始终处于动态平衡之中。
5.(2011·日照高一检测)下列关于ATP的叙述，与事实不符的是( )
A.合成ATP所需的能量由磷酸提供
B.细胞质和细胞核中都有ATP分布
C.ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸
D.正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
【解析】选A。合成ATP所需的能量来自其他形式的能量，而磷酸在能量和酶的作用下与ADP相结合形成ATP，细胞质和细胞核中都会有需能反应，所以会有ATP的分布；ATP是由腺苷和三个磷酸组成的，也可以认为是由腺嘌呤核糖核苷酸和两个磷酸组成的；ATP在生物体内含量是较低的，它与ADP不断进行着相互转化。
6.下列关于ATP生理功能的叙述中，正确的是( )
A.ATP是生物体内的主要能源物质
B.生物体内的ATP是惟一的直接供给可利用能量的高能磷酸化合物
C.植物的渗透吸水过程需要消耗ATP
D.生物体内ATP中高能磷酸键中的能量最终主要来自植物转化的光能
【解析】选D。生物体内的主要能源物质是糖类；ATP是生物体内的直接能源物质，但不惟一，如磷酸肌酸也是直接提供能源的高能磷酸化合物；渗透吸水不消耗ATP；生物体内能量的最终来源主要是光能。
一、选择题(本题包括6小题，每小题4分，共24分)
1.下列关于生物体内ATP的叙述，正确的是( )
A.ATP中含有三个高能磷酸键
B.ATP可以直接为生命活动提供能量
C.ATP化学性质很稳定
D.ATP在细胞中含量很多
【解析】选B。ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键很容易断裂也很容易重新形成。ATP在细胞中的含量不多，但ATP与ADP的转化十分迅速，维持ATP与ADP的动态平衡。
2.ATP在与ADP的转化中能够释放能量与储存能量，从结构上看，其原因是( )
Ａ.第二个磷酸基团很容易从ATP上脱离
Ｂ.腺苷很容易吸收能量和释放能量
Ｃ.第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化成ADP
Ｄ.ADP可以迅速地与磷酸基团结合，无需吸收能量便能形成第二个高能磷酸键，使ADP转变成ATP
【解析】选C。远离腺苷的磷酸容易脱离，即第三个磷酸，断裂的键是第二个高能磷酸键。伴随着高能磷酸键断裂和形成的是放能和吸能。
3.(2011·江门高一检测)下列关于ATP的说法中，正确的是
( )
A.ATP在植物体内与动物体内的形成途径相同
B.ATP不能储存能量，只能作为生命活动的直接能源物质
C.ATP与ADP的相互转化过程时刻发生，处于动态平衡之中
D.ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能
【解析】选C。ATP在植物体内来源于光合作用和呼吸作用，在动物体内只来源于呼吸作用；ATP中储存的是活跃的化学能，是生命活动的直接能源物质； ATP中活跃的化学能可来源于光能，但不能来源于热能，ATP中活跃的化学能可以转化为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中。
4.(2011·安庆高一检测)下列有关“①ATP→ADP+Pi+能量”、“②ADP+Pi+能量→ATP”的反应的叙述中，不正确
的是( )
A.①、②反应过程分别表示能量的释放、利用和合成过程
B.所有生物体内的②过程所需要的能量都来自呼吸作用
C.①和②在活细胞中永无休止地循环进行保证了生命活动的有序进行
D.①反应中的“能量”一般不能用于推动②反应的进行
【解析】选B。②过程表示ATP的合成，该过程在蓝藻、绿色植物等生物体内除来自呼吸作用外，还可来自光合作用。
5.下列有关ATP的叙述中，不正确的是( )
A.生物体内ATP与ADP之间时刻发生相互转化
B.骨骼肌剧烈运动时收缩所需要的能量直接来自ATP
C.动植物形成ATP的途径分别是细胞呼吸和光合作用
D.ATP中含有的元素是C、H、O、N、P
【解析】选C。生物体内ATP与ADP之间时刻发生相互转化，处于动态平衡之中；ATP是生命活动的直接能源物质；动物形成ATP的途径是细胞呼吸，而植物形成ATP的途径是细胞呼吸和光合作用；通过ATP的结构式可以得出其元素组成为C、H、O、N、P。
6.ATP是细胞内的能量“通货”。下列有关叙述中，不正确的是(多选) ( )
A.ATP可以水解，为细胞提供能量，实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解
B.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
C.在ADP和ATP相互转化的过程中，能量的来源都是光合作用
D.ADP是生物体利用的直接能源物质
【解析】选C、D。合成ATP所需的能量，对于绿色植物来说主要来自光合作用和呼吸作用，对于动物来说主要来自呼吸作用。ATP是生物体内的直接能源物质。
二、非选择题(共2小题，共26分)
7.(12分)(2011·福州高一检测)如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：
(1)1分子ATP中含有__________个高能磷酸键。
(2)图中的a、b代表的生理过程分别是_______、_______。
(3)若动物和人产生的能量可以用于c，则c指__________。
(4)在动物肌细胞中，进行②反应时，释放的能量来自_____
__________________。
(5)①②反应进行时所需要的酶____________(填“相同”或“不同”)，原因是__________________。
【解析】(1)每个ATP分子中三个磷酸基团之间形成了2个高能磷酸键。
(2)图中a表示动植物都能进行的产能过程即呼吸作用，绿色植物还能通过光合作用产能，所以b为光合作用。
(3)c过程是指ATP水解产生的能量，它用于各项生命活动。
(4)动物肌细胞中，②过程产生的能量来自于ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。
(5)反应①②中酶是不同的，因为它是两个不同的反应且酶具专一性，而且其作用的场所不同。
答案：(1)2 (2)呼吸作用 光合作用 (3)生命活动
(4)远离腺苷的高能磷酸键中的化学能
(5)不同 ①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性
【实验·探究】
8.(14分)设计一个实验，证明ATP是直接的能源物质。
(1)器材、试剂：培养皿、试管、活萤火虫，ATP制剂、0.1%葡萄糖溶液、生理盐水、蒸馏水。
(2)请补充完善实验步骤：
①取3支相同的试管分别编号为A、B、C。
②分别向3支试管中加入等量的捣碎的发光器、生理盐水。
③发光器熄灭时，A试管加入5 mL 0.1%葡萄糖溶液，B试管加入__________，C试管加入________________。
④观察____________并记录。
(3)结果预测：A试管_____，B试管_____，C试管_____。
【解析】此题考查学生的实验设计能力。可采用“逆推法”，从实验要求入手，进行逆向思维，按“能源物质→发光→萤火虫→发光原理→安排步骤”的思路去设计实验方案。蒸馏水不是能源物质，葡萄糖虽然是主要的能源物质，但不是直接能源物质，ATP才是直接能源物质，因此，用葡萄糖、蒸馏水做对照实验，它们都不会使熄灭的离体发光器重新发光，并且要注意等量原则。本实验过程中的现象是：(ATP)供能发光→(ATP耗尽)荧光熄灭→(能否提供ATP)决定发光器是否重新发光。
答案:(2)③5 mLATP制剂(或5 mL蒸馏水)
5 mL蒸馏水(或5 mLATP制剂) ④每组的发光状态
(3)不再发光 恢复发光(或不再发光)
不再发光(或恢复发光)