【同步课件】第5章 细胞的能量供应和利用 2细胞的能量“货币”ATP

(共52张PPT)
第5章　细胞的能量供应和利用
课标要点 学法指导
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：认同ATP的结构与功能相适应
2．科学思维：从原料、条件等方面掌握ATP与ADP的相互转化
知识导图
1．ATP的中文名称：____________。
ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷三磷酸　
A－P～P～P　
核糖　
磷酸基团　
特殊的化学键　
3．ATP的特点：
(1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有2个________________，储存大量能量。
(2)ATP的化学性质不稳定，这是由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，即末端磷酸基团具有较高的________。在有关酶的催化作用下，末端磷酸基团脱落，释放出大量________。
4．ATP的功能：
ATP是生命活动的_____________，能够直接为生命活动提供能量。
特殊的化学键　
转移势能　
能量　
直接能源物质　
关于ATP的化学组成的说法中，正确的是(　　)
A．ATP的结构简式为A—P～P～P
B．ATP中的A表示腺嘌呤
C．ATP去掉两个磷酸基团后为DNA基本单位之一
D．含有腺嘌呤和脱氧核糖
【答案】A　
【解析】1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成ATP，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，B、D错误；ATP去掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，C错误。
1．转化过程
(1)ATP转化为ADP
①ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端________挟______与其他分子结合，从而使后者发生变化，ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物________(腺苷二磷酸)，脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的________(以Pi表示)。
ATP与ADP的相互转化及ATP的利用
磷酸基团　
能量　
ADP　
磷酸　
Pi　
能量　
Pi　
Pi　
能量　
2．转化过程中能量的来源和去向
(1)ADP合成ATP的能量来源
①绿色植物，既可来自______，也可以来自________所释放的能量。
②动物、人、真菌和大多数细菌，均来自细胞进行呼吸作用时分解________所释放的能量。
(2)ATP水解成ADP释放的能量去向：__________________。
光能　
呼吸作用　
有机物　
各项生命活动　
3．相互转化特点
(1)ATP和ADP相互转化是时刻不停地发生且处于______________之中的。
(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了_________________。
动态平衡　
生物界的统一性　
4．ATP的利用
(1)ATP利用的实例[填图]
【答案】主动运输　收缩　思考　吸能
(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：
吸能反应：一般与________________相联系；
放能反应：一般与________________相联系。
②能量通过________在吸能反应和放能反应之间流通。
ATP的水解　
ATP的合成　
ATP分子　
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。
微思考
有人把ATP比作细胞的能量“货币”，说明ATP是细胞生命活动的(　　)
A．直接能源　　 B．储备能源
C．间接能源　　 D．主要能源
【答案】A　
【解析】ATP是细胞生命活动的直接能源。
1．ATP的分子组成(如图)
ATP的结构和功能
[知识归纳]
(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。
(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．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中末端磷酸基团容易水解和形成，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。
【易错点拨】书写ATP结构简式时避免两种错误：
错误1：A—P—P～P。
错误2：A～P～P～P。
正确形式：A—P～P～P(含1个普通磷酸键，2个特殊的化学键)。
1．ATP中含有的能量是什么能？主要储存在哪些部位？
提示：化学能；特殊的化学键。
2．20个腺苷和60个磷酸最多可以组成多少个ATP？这些ATP分子中所含的特殊的化学键有多少个？
提示：20；40。
1．(2020·山东聊城考试)ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，下图是ATP的分子结构图，下列有关叙述错误的是(　　)
[对点精练]
A．ATP分子的结构简式可表示为A－P～P～P
B．组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P
C．图中虚线部分的名称是腺苷
D．图中①处的化学键断裂，ATP转化为ADP
【答案】D　
【解析】ATP的结构简式表示为A－P～P～P；由图可知，ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素；腺苷是由腺嘌呤和核糖连接而成的，图中虚线部分为腺苷；ATP水解时，远离A的特殊化学键易断裂，即②处的化学键断裂。
2．下图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是(　　)
A．b键断裂后形成ADP和Pi
B．图中的3表示ATP中的字母A
C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位
D．组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P
【答案】D　
【解析】a键断裂后形成ADP和Pi，A项错误；图中3表示腺嘌呤，2与3结合为腺苷，即ATP中的A，B项错误；1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位之一，C项错误；ATP的组成元素为C、H、O、N、P，D项正确。
1．ATP与ADP相互转化的原因
ATP与ADP的相互转化
[知识归纳]
2．相互转化的过程
(1)图示
(2)分析
①光合作用和呼吸作用等反应与ATP的合成相联系，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的水解相联系，所以ATP是直接能源物质。
3．ATP与ADP间的相互转化过程不可逆
综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应理解为“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，能量是不能循环利用的”。
【拓展延伸】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中远离腺苷的特殊的化学键容易水解和形成，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。
ATP是细胞的能量“货币”，为什么还说细胞的主要能源物质是糖类？它们有何内在联系？
提示：糖类是主要的能源物质，但糖类氧化分解时所释放的能量需转移到ATP中，方可被用于各种耗能反应，事实上，细胞中ATP形成时所需能量正是源于多种生化反应所释放的能量。
1．下面是ATP与ADP的相互转化关系式，相关叙述正确的是
(　　)
A．①过程中靠近腺苷的特殊化学键断裂
B．②过程与细胞中的吸能反应相联系
C．此反应中物质和能量都是可逆的
D．在活细胞中，①②过程时刻进行
【答案】D 　
[对点精练]
【解析】①过程中远离腺苷的特殊化学键断裂，A错误；②过程与细胞中的放能反应相联系，B错误；此反应中物质可逆，能量不可逆，C错误；在活细胞中，①ATP的水解和②ATP的合成过程时刻进行，D正确。
2．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
【答案】D　
【解析】由图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP；能量1来自ATP中远离A的特殊化学键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2是催化不同反应的不同的酶；X1和X2是同一种物质Pi。
易错易混：ATP与能量
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，如植物对水分的吸收和运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。
生物体中与能量有关的物质
(1)直接能源物质——ATP。
(2)主要的能源物质——糖类。
(3)主要的储能物质——脂肪。
(4)植物特有的储能物质——淀粉。
(5)动物特有的储能物质——糖原。
(6)最终能量来源——太阳能。
例1　新陈代谢的进行不仅需要酶，而且需要能量。下列关于ATP的描述正确的是(　　)
A．ATP分子中含有3个特殊的化学键
B．动物体内主要的储能物质是ATP
C．ATP是生命活动的直接能源物质
D．ATP的合成与分解都需要同一种酶的催化
错因分析：不了解供能物质和储能物质的区别与联系。
【答案】C　
【解析】ATP分子中有2个特殊的化学键，是生物的直接能源物质，其合成与分解需要的分别是合成酶和分解酶。
解题技巧：信息题的答题方法
例2　ATP是细胞直接的能源物质。dATP(d表示脱氧)是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P。下列有关分析错误的是(　　)
A．一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成
B．细胞内生成dATP时有能量的储存，常与放能反应相联系
C．在DNA合成过程中，dATP是构成DNA的基本单位之一
D．dATP具有特殊的化学键，可能为细胞的某些反应提供能量
审题流程：
第一步　解读题干，提取信息。
分析题干内容，概括信息主旨。
由题干“dATP(d表示脱氧)是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P”可知，从ATP和dATP的中文名称、英文简称和结构简式进行对比，ATP与dATP就只有分子中五碳糖的种类不同，它们应该具有相似的结构、功能和化学性质。可以从ATP推测dATP。
第二步　对接教材，迁移知识。
弄清考查的知识点，对应教材中的相关章节。
根据题干“ATP是细胞直接的能源物质”考查的知识点，与教材中第5章第2节“细胞的能量‘货币’ATP”密切相关：
1．ATP的结构
(1)图中各部分名称：A腺嘌呤，①腺苷，②腺苷一磷酸，③ADP，④ATP，⑤普通化学键，⑥特殊的化学键。
(2)ATP与RNA的关系：ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。
(3)结构特点
①ATP分子中远离A的那个特殊的化学键容易水解断裂，释放出能量，ATP就转化为ADP，ADP也可以接受能量而重新合成ATP。
②特殊化学键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，所以说ATP是细胞内的能量“货币”。
2．ATP与ADP的相互转化
第三步　各项击破，正确作答。
逐个选项分析，结合教材知识判断正误。
【答案】C　
【解析】根据题意，dATP与ATP结构类似，从其结构简式可知，一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成，A正确；细胞内生成dATP时要形成特殊的化学键，有能量的储存，常与放能反应相联系，B正确；DNA的基本组成单位是四种脱氧核苷酸，而dATP是脱氧腺苷三磷酸，在DNA合成过程中，dATP不是构成DNA的基本单位之一，C错误；dATP含有2个特殊的化学键，可能为细胞的某些反应提供能量，D正确。
1．下列关于ATP的叙述正确的是(　　)
A．每个ATP分子含有1个磷酸基团
B．每个ATP分子含有3个特殊化学键
C．ATP不能水解释放能量
D．ATP是一种高能磷酸化合物
【答案】D　
【解析】每个ATP分子含有3个磷酸基团，A错误；每个ATP分子含有2个特殊化学键，B错误；ATP能水解释放能量，C错误；ATP是一种高能磷酸化合物，D正确。
2．在ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，下图圆圈中“A”依次表示的是(　　)
A．腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤、腺苷
B．腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤
C．腺苷、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤
D．腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤
【答案】C　
【解析】根据各图的表示可知：ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；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；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；核苷酸中的A为腺嘌呤。
3．如图是ATP的结构示意图，图中标号与名称对应正确的是
(　　)
【答案】B　
【解析】①应为核糖，A错误；②代表特殊化学键，B正确；③代表腺嘌呤，C错误；④代表腺嘌呤核糖核苷酸，为RNA的基本组成单位之一，D错误。
A ① 脱氧核糖
B ② 特殊化学键
C ③ 腺苷
D ④ RNA
4．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是储能物质
C．葡萄糖是直接能源物质 D．ATP是直接能源物质
【答案】D　
【解析】根据题意“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”说明葡萄糖不能直接提供能量；“向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是直接能源物质。
5．右图是ATP－ADP循环图解，其中①和②表示过程。下列叙述正确的是(　　)
A．组成ATP和ADP的元素不同
B．植物细胞中过程①所需的能量全部直接来自光能
C．人体细胞中过程②可为淀粉酶催化淀粉水解提供能量
D．人在饥饿时，细胞内的过程①和②也能达到平衡
【答案】D　
【解析】ATP与ADP的组成元素均是C、H、O、N、P，A错误；植物细胞中过程①所需的能量可来自光能或化学能，B错误；淀粉酶催化淀粉水解利用的是酶降低化学反应的活化能的机理，不消耗ATP，C错误；人在饥饿时，细胞内的过程①和②也能达到平衡，D正确。