1112高中生物 52细胞的能量“通货”ATP课件 新人教版必修1.ppt

第2节细胞的能量“通货”atp,1知识：(1)简述atp的化学组成和特点；(2)写出atp的分子简式；(3)解释atp在能量代谢中的作用。2情感态度与价值观：通过atp在细胞代谢中的作用，认识生命现象的本质，进一步树立唯物主义观点。3能力：(1)通过atp与adp相互转化关系的学习，培养辩证思维能力；(2)学会分析比较在生物体生命活动中，atp如何生成、消耗，找出能量代谢的规律。4重点与难点：(1)atp化学组成的特点及其在能量代谢中的作用；(2)atp和adp的相互转化。,(一)问题探讨1荧火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。2荧火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。3有。萤光虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变为光能时，萤光虫才能发光。,(二)思考与讨论11分子葡萄糖所含的能量，约是1分子atp所含能量的94倍(指atp转化为adp时释放的能量)。2有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成atp分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。,1生命活动的直接能源物质是_，它的中文名称叫做_。2atp的结构简式是_，其中a代表_；代表_；p代表_。3atp与adp的相互转化：atp的化学性质不稳定。在有关酶的作用下，atp分子中_高能磷酸键很容易水解，储存在这个_中的能量释放出来，atp就转化成_。在有关酶的作用下，adp可以接受能量，同时与一个游离的pi结合，重新形成_。atp和adp相互转化关系式可以表示为_。,4atp的合成：atp的合成所需的能量来源对于动物来说来自_；对于植物来说来自_。5atp的利用：atp水解释放的能量用于_，因此，可以形象地把atp比喻成细胞内的能量_。,答案：1.atp三磷酸腺苷2appp腺嘌呤核苷高能磷酸键磷酸3远离腺苷的高能磷酸键adpatpadppiatp4呼吸作用呼吸作用和光合作用5循环流通通货,atp是细胞中普遍存在的一种高能磷酸化合物。atp是三磷酸腺苷的英文名称缩写。atp分子的结构式可以简写成appp，其中a代表腺苷，p代表磷酸基团，代表一种特殊的化学键，当这种化学键水解时，放出的能量是一般化学键放出能量的2倍以上。例如，每摩尔的高能磷酸键放出的能量约是30.54kj，而一般的po键只放出能量8.3720.92kj。因此，这样的化学键叫做高能磷酸键，atp分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。atp可以水解，这实际上是指atp分子中高能磷酸键的水解。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kj/mol，所以说atp是细胞内的一种高能磷酸化合物。,1下列关于atp的叙述中，正确的是()aatp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b三磷酸腺苷可简写为apppcatp中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基团中datp中大量的能量储存在高能磷酸键中解析：三磷酸腺苷的分子式可简写为appp，其中，p与p之间的高能磷酸键储存着大量的能量，所以称为高能磷酸化合物。答案：d,30个腺苷和60个磷酸基最多能组成多少个atp()a10b20c30d60答案：b解析：每个atp有3个磷酸基，所以60个磷酸基最多组成20个atp。,adp是二磷酸腺苷的英文名称缩写，分子式可简写成app。从分子简式中可以看出，adp比atp少了一个磷酸基团和一个高能磷酸键。atp的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，atp分子中远离a的那个高能磷酸键很容易水解，于是，远离a的那个p就脱离开来，形成游离的pi(磷酸)，同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，atp就转化成adp，这个过程通常称为atp的水解。atp水解时释放出的能量，可直接用于各项生命活动，如细胞分裂、根细胞通过主动运输从土壤中吸收矿质元素和肌肉收缩等。,对于所有的活细胞来说，几乎都是用atp作为直接能源物质，推动着新陈代谢中的化学反应顺利地进行。atp在新陈代谢中的作用如此重要，那么细胞中atp的含量是不是很高呢？其实，atp在细胞中的含量是很少的。当细胞中atp的含量过分减少时，在一种酶的催化作用下，adp可以接受能量，同时与一个磷酸结合，形成一个高能磷酸键，从而转化成atp。,综上所述，细胞内的atp与adp可以相互转化，这种转化使细胞内的atp含量总是处在一种动态平衡之中，这对于稳定生物体内的供能环境，保证生物体新陈代谢的顺利进行具有重要的意义。atp与adp的相互转化，实际上就是atp中最末端的高能磷酸键的形成与断开。当形成这个高能磷酸键时，必然从环境中吸收能量，这些能量主要来自细胞呼吸和绿色植物的光合作用。当atp中最末端的高能磷酸键断开时，必然释放能量，这些能量被细胞的各项生命活动所利用。,小结：atp的形成途径对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行细胞呼吸时有机物分解所释放的能量；对于绿色植物来说，除了依赖细胞呼吸所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，adp转化为atp还利用了光能。,2关于叶肉细胞在光照条件下产生atp的描述，正确的是()a无氧条件下，光合作用是细胞atp的唯一来源b有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生atpc线粒体和叶绿体合成atp都依赖氧d细胞质中消耗的atp均来源于线粒体和叶绿体解析：植物叶肉细胞的atp来源有两个：光合作用和呼吸作用，叶绿体合成atp并不依赖氧；细胞质中代谢所需的atp主要来源于线粒体。答案：b,高等植物体内产生atp的生理过程有()a细胞呼吸、渗透作用b细胞呼吸、蒸腾作用c光合作用、主动运输d光合作用、细胞呼吸答案：d解析：生物体内产生atp，是由adp接受能量，结合上一分子磷酸形成的。对于绿色植物来说，adp转化成atp所需要的能量，除了来自细胞呼吸(主要是有氧呼吸)分解有机物释放出的能量外，还可以来自光合作用。,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，atp是生物体内直接供给可利用能量的物质，是细胞内能量转换的“中转站”。各种形式的能量转换都是以atp为中心环节的。生物体内由于有各种酶作为生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存在，因此，atp中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量形式主要有以下几种：,1机械能生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动都在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、细胞分裂期间染色体的运动等，都是由atp提供能量来完成的。2电能生物体内神经系统传导冲动和某些生物能够产生电流，所做的电功消耗的就是电能。电能也是由atp所提供的能量转换而成的。3渗透能细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质过膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能也来自atp。,4化学能生物体内物质的合成需要化学能，小分子物质合成大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化成能量较高的物质(如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖)。在生物体的物质代谢中，可以说到处都需要由atp转换的化学能来做化学功。5光能例如萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受atp提供的能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。,6热能生物体内的热能，来源于有机物的氧化分解。大部分的热能通过各种途径向外界环境散发，只有一小部分热能用于维持细胞或恒温动物的体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转换和传递过程中的副产品。,细胞内的化学反应有些是需要吸收能量的，有些是释放能量的。吸能反应总是与atp水解的反应相联系，由atp水解提供能量；放能反应总是与atp的合成相联系，释放的能量储存在atp中。也就是说，能量通过atp分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把atp比喻成细胞内流通的能量“通货”。正是由于细胞内具有atp这种能量“通货”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。,3在剧烈运动中，人体骨骼肌所需要的能量，直接来源于()a肌糖原b磷酸肌酸c葡萄糖datp解析：生物体进行生命活动所需要的能量都直接来源于atp(三磷酸腺苷)，除此之外，不可能从其他途径获得能量。题中的“直接”二字是关键。肌肉收缩所需要的能量是直接由atp水解成adp时释放出来的，肌肉细胞无论是进行有氧呼吸，还是进行无氧呼吸，它们释放的能量都必须转移给atp，然后才能被肌细胞利用。假如要问肌肉细胞活动所需要的主要能源物质，则应是糖类。答案：d,生物体内既能储存能量，又能为生命活动直接提供能量的物质是()a葡萄糖b糖原c三磷酸腺苷d脂肪答案：c解析：生物体内能够储存能量的物质很多，如糖类、脂肪等，但它们储存的能量不能直接用于生命活动。三磷酸腺苷的高能磷酸键中储存着能量，只有这些能量才能直接用于各项生命活动。,atp与adp的相互转变伴随着能量的释放和储存，因此与生物体的新陈代谢密切相关，可用下式表示二者的转变过程：,有人认为，atp与adp的相互转变关系是一种可逆反应，理由是存在可逆符号“”。根据化学中讲到的可逆反应特点：无论正逆反应都能在同一条件下同时进行，可知上述反应不是可逆反应，原因是：(1)从反应条件上看：atp的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶，而atp的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。由酶的专一性可知，上述反应的条件是不同的。,(2)从atp合成与分解的场所上看：atp合成的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而atp分解的场所有细胞膜(供主动运输消耗的能量)、叶绿体基质(将atp中的能量释放出来，储存在合成的有机物中)、细胞核(dna复制和rna合成所消耗的能量)等。因此，其合成与分解的场所不尽相同。显然上述反应并不是同时进行的。(3)从能量上看：atp水解的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各种生命活动之用，不能再由pi和adp形成atp而储存；而合成atp的能量主要是有机物中的化学能和太阳能。因此，反应物和反应产物中的能量来源是不同的；正反应中释放出的能量的流向也是不可逆的。,综上所述，对反应式“atpadppi能量”在生物体内的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的，且酶也是不相同的”，或者把反应式表示为：atpadppi能量,细胞代谢不仅需要酶，而且需要能量。我们知道，糖类是细胞的主要能源物质之一，脂肪是生物体内储存能量的主要物质，但是这些有机物中的能量都不能直接被生物利用，它们只有在细胞中随着这些有机物逐步氧化分解而释放出来，并且储存在atp中，才能被生物利用，所以说细胞代谢所需要的能量是由细胞内的atp直接提供的，atp是细胞代谢所需能量的直接来源。,特别提醒：(1)糖类、脂肪、蛋白质生物体内的能源物质。(2)淀粉植物细胞中储能的物质。(3)糖原动物细胞中储能的物质。(4)糖类生物体进行生命活动的主要能源物质。(5)atp生物体内的直接能源物质。,在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与atp浓度的关系。(1)实验材料：萤火虫的荧光器晒干后研磨成的粉末、atp粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干等其他实验所需材料。(2)实验原理：萤火虫的荧光器中相关酶利用atp而发光。,(3)实验步骤：配置6种不同浓度的等浓度梯度的atp溶液置于6只大小相同的小烧杯中，分别贴上标签。将_分成若干等份分别放于6支试管中，贴上标签。在6支试管中加入_。观察6支试管的发光现象并记录。(4)实验现象预测及结论：,(5)最可能的结果是：_。,解析：本题属于实验探究题，同学们要知道，探究性实验中的结论是不确定的，会有多种可能。本实验的目的是探究萤火虫的发光强度与atp浓度的关系，因此我们需要配制一系列不同浓度的atp溶液，然后将等量的萤火虫荧光器粉末放入上述溶液中，观察不同浓度的atp溶液中粉末的发光情况。本实验的现象可能有三种：(1)发光现象随atp溶液浓度的升高而逐渐增强；(2)发光现象随atp溶液浓度的升高而逐渐减弱；(3)在atp溶液不同浓度的条件下，发光现象没有变化。根据所学知识可以得出各现象说明的结论。,答案：(3)荧光器粉末等量的不同浓度的atp溶液(4)成正相关逐渐减弱成负相关在atp溶液浓度不同的条件下，发光现象没有变化(5)在atp浓度的一定范围内，荧光强度与atp浓度成正相关,1下列关于atpadp相互转变的叙述中，正确的是()aatp、adp在细胞内的储存量很大batpadp相互转变时的物质和能量转变都是可逆的catpadp相互转变时都涉及两个磷酸基团的去留datp中的能量既可供合成代谢需要也可供某些分解代谢需要答案：d解析：本题可用排除法求解。,2在atp分子中很容易断裂和重新形成的化学键是()a靠近腺苷的高能磷酸键b腺苷与相邻磷酸基之间的键c远离腺苷的高能磷酸键d以上三键答案：c解析：远离腺苷的高能磷酸键易于断裂和重新形成。,3一分子atp中含有的高能磷酸键和磷酸基数分别为()a3和3b3和2c2和3d2和2答案：c解析：一分子atp中含有3个磷酸基，2个高能磷酸键。,420个腺苷和46个磷酸，在一定条件下最多可能合成多少个atp分子()a60b30c20d15答案：d解析：20个腺苷需要60个磷酸基，而题中只提供了46个。因此应以46个磷酸基为标准进行计算。,5根据反应式atpadppi能量，回答下列问题：(1)在光合作用的光反应中，反应方向向_，能量来自_。在光合作用暗反应中，反应方向向_，能量用于_。(2)细胞呼吸时反应方向向_，能量来自_。(3)根吸收矿质元素离子的过程，