【学霸笔记：同步精讲】11　第三章　第一节　ATP是细胞内的“能量通货” 课件 生物浙科版 高中必修一

(共52张PPT)
第一节　ATP是细胞内的“能量通货”
第三章　细胞的代谢
课标内容要求 核心素养对接
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 从物质与能量视角，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化。(生命观念、科学思维)
必备知识·自主预习储备
一、小资料　萤火虫的荧光是怎样形成的
1．荧光发出的意义
萤火虫以荧光作为____的信号，吸引异性个体前来交尾。不同种类的萤火虫所发出的荧光有不同的特点。
求偶
2．荧光的形成
萤火虫的腹部后端具有________，细胞内含有一种称为荧光素的发光物质。荧光素在接受______中的能量时可以被激活，与__发生化学反应形成氧化荧光素，而荧光则是这些化学反应的副产物。
发光细胞
ATP
氧
二、ATP是细胞生命活动的直接能源
1．ATP的作用实验
(1)实验过程
有学者利用刚刚失去收缩功能的离体肌肉进行实验：在肌肉上滴加葡萄糖溶液后观察肌肉反应，肌肉没有收缩；然后，在同一块肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快发生了明显的收缩。
(2)实验说明
作为能源物质的______不能直接被肌肉利用，而__________。
葡萄糖
ATP可以
(3)ATP的能量转化特点
在细胞中，ATP转化率______，在它形成1 min内就被消耗掉了。
(4)ATP的功能
研究发现，只有ATP不断生成，生命活动才能发生。因此，ATP是生命活动的________。
非常高
直接能源
2．ATP的分子结构特点
ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。核糖是一种______(C5H10O5)，腺嘌呤是一种________。____________结合成的基团称腺苷。腺苷与3个磷酸基团组成__________。3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在糖分子上，其余2个则相继连接在前一个磷酸基团上。连接2个磷酸基团之间的磷酸键__________，水解时可以释放出__________，被称为__________，以“～”表示。
五碳糖
含氮碱基
核糖与腺嘌呤
腺苷三磷酸
稳定性较差
大量的能量
高能磷酸键
三、细胞内ATP与ADP保持动态平衡
1．ATP的分布与含量
在活细胞中，ATP广泛分布在______、线粒体、______、________等结构中，但含量____。
细胞核
叶绿体
细胞溶胶
很低
2．ATP的水解与能量的去向
ATP在细胞中易于水解。1个ATP分子含有__个高能磷酸键，在酶的作用下，________的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。ATP水解时释放出的能量可以__________，如肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中许多其他消耗能量的活动。
2
远离腺苷
被细胞利用
3．ATP的形成
ATP在细胞中易于再生。在________的作用下，ADP和1个磷酸结合重新形成ATP，在这个过程中吸收的能量以__________的形式储存起来。
4．ATP的合成和水解与吸能反应和放能反应的联系
通过ATP的合成和水解，使____反应所释放的能量用于____反应，此过程被称为ATP-ADP循环。细胞中ATP-ADP循环速度很快，细胞内ATP的含量能够维持在______________。
另一种酶
高能磷酸键
放能
吸能
相对稳定的水平
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．荧光和ATP这种化学物质中的能量形式是一样的。 (　　)
2．ATP是细胞中的主要能源物质。 (　　)
3．ATP可以作为生命活动的直接能源与其分子结构特点有关。
(　　)
4．ATP含有三个磷酸基团、三个高能磷酸键。 (　　)
5．ATP是细胞中普遍使用的能量载体，在细胞内能量转换和利用中起着关键作用。 (　　)
×
√
×
×
√
提示：1．×　荧光是光能的形式，ATP这种化学物质中的能量是化学能。
2．×　糖类是生命活动的主要能源物质。
3．√
4．×　ATP含有三个磷酸基团、两个高能磷酸键。
5．√
关键能力·重难探究达成
核心点一　ATP的化学组成和结构特点
1．ATP的结构
2．ATP结构中的数量关系
(1)ATP分子中有两个高能磷酸键，其中远离A的那个高能磷酸键容易断裂，释放能量。
(2)腺苷和磷酸基团数量关系为：1∶3。
创新应用
1．某实验小组将萤火虫发光器取下后，干燥研磨成粉末后，等量放入三支试管中，加入少量水混合后，试管中出现淡黄色荧光，15 min后荧光消失。再向试管中分别加入葡萄糖、油脂和ATP，观察是否出现荧光，实验过程如下图所示。
(1)向试管中加入少量水的目的是什么？
提示：向试管中加入少量水的目的是消耗自身的ATP。
(2)若加入的物质X是葡萄糖或油脂，则试管中不会出现荧光，说明了什么？
提示：葡萄糖或油脂，二者不是直接能源物质。
(3)该实验能证明什么？
提示：该实验能证明ATP可直接为生命活动提供能量。
2．据图分析ATP的结构和特点
(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？
提示：图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为“核糖”。
(2)若1分子ATP完全水解，可得到的物质有哪些？
提示：1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团。
(3)ATP中的“A”与组成DNA分子的“A”的含义有哪些不同？
提示：ATP中“A”代表腺苷；DNA中“A”代表腺嘌呤。
对点练习
1．如图为ATP的分子结构图，A、B、C表示相应的结构，①、②表示化学键。下列叙述正确的是(　　)
A．A表示腺嘌呤，B表示腺苷
B．化学键①与化学键②的稳定性相同
C．化学键②的形成所需的能量都来自化学能
D．化学键②中能量的释放往往与吸能反应相关联
√
D　[根据题图可知，图中A表示腺苷，B表示腺苷一磷酸，A错误；根据题图分析可知，化学键①比化学键②的稳定性高，B错误；化学键②的形成所需的能量来自化学能或光能，C错误；化学键②中能量的释放用于各项需要能量的生命活动，因此往往与吸能反应相关联，D正确。]
2．下列关于ATP的叙述，错误的是(　　)
A．ATP是细胞中的“能量通货”
B．ATP在细胞中容易再生
C．ATP分子含有3个高能磷酸键
D．ATP分子中的A代表腺苷
√
C　[ATP是细胞中生命活动所需能量的直接来源，是细胞中的“能量通货”，A正确；在细胞中，ATP和ADP的相互转化是时刻进行的，B正确；ATP的结构简式为A－P～P～P，ATP分子含有2个高能磷酸键，C错误；ATP分子中的A是腺苷，D正确。]
3．下列有关ATP结构与功能的叙述中，正确的是(　　)
A．ATP中含有C、H、O、N、P元素
B．ATP分子脱去两个磷酸基团后的剩余部分成为DNA的基本组成单位中的一种
C．ATP中的第三个磷酸基团和第二个磷酸基团很容易从ATP脱离释放能量
D．ATP分子中所有化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物
√
A　[ATP中含有C、H、O、N、P元素，故A正确；ATP分子脱去两个磷酸基团后，剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，故B错误；ATP中的第三个磷酸基团容易从ATP脱离，释放能量，第二个磷酸基团不容易脱离，故C错误；ATP中含有两个高能磷酸键和一个普通磷酸键，故D错误。]
易错提醒　有关ATP的“三点警示”
(1)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。
(2)ATP≠能量。
ATP是直接能源物质，水解可释放能量，能量有多种存在形式，如机械能、化学能、电能、光能等。
(3)每个ATP分子中只含有2个高能磷酸键(～)，其中只有远离腺苷的高能磷酸键易断裂或形成。
核心点二　ATP与ADP的相互转化
ATP的合成 ATP的水解
反应式
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸) 储存于高能磷酸键中的能量
能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动
反应场所 细胞溶胶、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
创新应用
分析ATP和ADP相互转化示意图，回答下列问题：
1．试阐述放能反应、吸能反应与ATP的关系。
提示：放能反应释放的能量用于ATP合成，ATP水解产生的能量用于各种吸能反应。
2．ATP与ADP的相互转化过程中物质和能量是否可以循环利用？
提示：物质：可以。ADP、Pi和H2O是可以循环利用的；能量：不可以。ATP水解转化成ADP时释放的能量供各种生命活动利用，不能再重复利用。
3．机体如何解决能量需求高与ATP含量低间的矛盾？
提示：ATP-ADP循环的快速进行。
对点练习
1．如图为ATP与ADP相互转化的示意图，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．ATP与ADP的相互转化是可逆反应
B．在B→C的反应中，产生的E2来源于远离腺苷的高能磷酸键断裂后产生的能量
C．若图中Pi代表磷酸，则B为ATP，C为ADP
D．ATP结构简式中的A是腺苷
√
A　[ATP与ADP的相互转化不是可逆反应，ATP转化为ADP需要ATP水解酶，ADP转化为ATP需要ATP合成酶，除了酶不同，两个反应的场所、能量的来源和去向都不同，A错误；B→C是ATP水解，产生的能量来源于远离腺苷的高能磷酸键断裂后的转移势能，B正确；若图中Pi代表磷酸，则B为ATP，C为ADP，C正确；ATP结构简式中的A是腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，D正确。]
2．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中的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，该现象能够说明的是(　　)
①ATP中远离腺苷的磷酸基团容易脱离　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．①②④
C．①②③ D．②③④
√
B　[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中的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，说明ATP中远离腺苷的磷酸基团容易脱离，也容易与ADP结合，32P标记的ATP是新合成的，该过程中ATP既有合成又有分解，该现象不能说明生命活动与ATP的关系，不能说明ATP是细胞内的直接能源物质。①②④正确，③错误。]
3．ATP是细胞中的能量通货，下列叙述正确的是(　　)
A．肌肉收缩时，ATP的水解能使肌肉中的能量增加
B．氨基酸合成蛋白质的反应存在ATP-ADP循环
C．ATP中的腺苷由脱氧核糖与腺嘌呤结合而成
D．人体内成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP
√
A　[ATP是生命活动的直接能源物质，可为肌肉收缩提供能量，A正确；氨基酸合成蛋白质需要消耗ATP中的能量，故存在ATP到ADP的转化，但不存在ADP到ATP的转化，B错误；ATP中的腺苷是由核糖与腺嘌呤结合而成的，C错误；人体内成熟的红细胞中没有线粒体，其可以通过厌氧呼吸产生ATP，D错误。]
应用创新·问题情境探究
治疗癌症等难以攻克疾病的生物药物中ATP控制的药物递送系统通常用靶向ATP的适体作为“生物闸门”来实现药物的按需快速释放。近些年，一系列的材料已经证明在细胞内高含量ATP条件下可以释放治疗药物。
通过材料分析可知，一些材料已经证明在细胞内高含量ATP条件下，由ATP控制的药物传递系统可通过靶向ATP的适体快速释放治疗药物，由此形成科学思维的学科素养。
(1)文中“一系列的材料”可以是蛋白质纳米管，可用来包裹、保护药物，根据ATP、蛋白质的结构和功能推测ATP在药物释放中所起的作用。(科学思维)
提示：ATP水解释放的能量可使蛋白质纳米管结构发生改变，从而释放药物。
(2)ATP控制的药物递送系统是否实现了药物的定向运输？(科学思维)
提示：没有。只是实现了药物的按需释放。
[课堂小结]
1．在细胞中，ATP转化率非常高，只有ATP不断生成，生命活动才能发生。ATP是生命活动的直接能源。
2．ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。核糖与腺嘌呤结合成的基团称腺苷。腺苷与3个磷酸基团组成腺苷三磷酸。连接2个磷酸基团之间的磷酸键稳定性较差，水解时可以释放出大量的能量，被称为高能磷酸键。
3．在活细胞中，ATP广泛分布在细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶等结构中，但含量很低。
4．ATP在细胞中易于水解。1个ATP分子含有2个高能磷酸键，在酶的作用下，远离腺苷的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。ATP水解时释放出的能量可以被细胞利用，如肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中许多其他消耗能量的活动。
5．ATP在细胞中易于再生。在另一种酶的作用下，ADP和1个磷酸结合重新形成ATP，在这个过程中吸收的能量以高能磷酸键的形式储存起来。
6．通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程被称为ATP-ADP循环。细胞中ATP-ADP循环速度很快，细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平。
学习效果·随堂评估自测
2
4
3
题号
1
5
1．ATP是细胞生命活动的直接能源物质，其分子简式是(　　)
A．A－P～P～P B．A－P－P
C．A－P～P D．A～P～P～P
√
A　[ATP是细胞生命活动的直接能源物质，其含有1个腺苷、3个磷酸基团和2个高能磷酸键，因此ATP的分子简式是A－P～P～P，故选A。]
2
4
3
题号
1
5
2．当其他条件均可满足时，20个腺苷和90个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的高能磷酸键个数是(　　)
A．20个和30个 B．20个和40个
C．40个和40个 D．30个和60个
√
B　[一个ATP分子中含一个腺苷和三个磷酸基团，20个腺苷和90个磷酸最多可以组成20个ATP，这20个ATP分子中所含的高能磷酸键个数是20×2＝40。综上分析，ACD错误，B正确。]
2
4
3
题号
1
5
3．如图为ATP的结构示意图，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列叙述错误的是(　　)
A．①为腺苷，即ATP中的“A”
B．化学键②易于水解，可发生在线粒体中
C．在ATP-ADP循环中③，可重复利用
D．ATP在生物体内储存量少
√
2
4
3
题号
1
5
A　[①为腺嘌呤，而ATP中的“A”指的是腺苷，A错误；化学键②是远离腺苷的高能磷酸键，易于水解，释放的能量用于吸能反应，而线粒体内存在吸能反应，B正确；③是磷酸基团，在ATP-ADP循环中可重复利用，C正确；ATP在生物体内储存量很少，可通过ATP和ADP之间快速的转化来满足机体对能量的需求，D正确。]
2
4
3
题号
1
5
4．如图是ATP和ADP相互转化的过程，下列叙述不正确的是(　　)


A．图中“D”代表ADP，“T”代表ATP，“E”代表能量
B．原核细胞中也可以发生ATP和ADP的相互转化过程
C．ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同
D．ATP中的能量可以转化为光能和化学能
√
2
4
3
题号
1
5
C　[由图可知，“D”代表ADP，“T”代表ATP，“E”代表能量，A正确；ATP和ADP的相互转化过程是自然界所有细胞生物的共性，所以原核细胞中也可发生该过程，B正确；ATP中的“A”的含义是腺苷，即腺嘌呤与核糖结合而成的基团，而RNA中的碱基A的含义为腺嘌呤，二者含义不相同，C错误；ATP中的能量可以在不同生理活动中转化为不同的能量形式，如在萤火虫发光部位可以转化为光能，在有机物的合成中可以转化为稳定的化学能等，D正确。]
2
4
3
题号
1
5
5．如图表示ATP水解产生ADP的过程。请回答下面的问题。
2
4
3
题号
1
5
(1)图中A表示__________，P代表__________。ATP脱去两个磷酸基团后可作为________物质基本结构单位中的一种。图中①代表________________。
(2)图中②易于断裂，释放的能量用于_____________________。
(3)图示过程中未标出的另一种反应物是________________，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶________(填“是”或“不是”)同一种酶。
腺苷
磷酸基团
RNA
高能磷酸键
生物体各项生命活动
水(或H2O)
不是
2
4
3
题号
1
5
解析：(1)图中A表示腺苷，P代表磷酸基团。ATP脱去两个磷酸基团后的物质为腺嘌呤核糖核苷酸。腺嘌呤核糖核苷酸是组成RNA的基本单位之一。图中①代表高能磷酸键。(2)图中②为远离腺苷的高能磷酸键，易于断裂，释放的能量用于生物体各项生命活动。(3)图示表示ATP水解产生ADP过程，需要水参与，因此图中未标出的另一种反应物是水(H2O)。酶具有专一性，所以催化该过程(ATP水解)的酶与催化ATP再生时的酶不是同一种酶。
课时分层作业(10)
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ATP是细胞内的“能量通货”
（WORD版）
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夯实基础知识 · 熟悉命题方式
自我检测提能 · 及时矫正不足
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课时小结
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