2024-2025学年高一生物必修第一册（人教版）课件 第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币”ATP

第2节细胞的能量“货币”ATP学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。2.根据ATP与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。1.ATP的结构简式是A－P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表特殊的化学键。2.ATP与ADP相互转化的能量供应机制在所有生物的细胞内都一样。3.动物、人、真菌和大多数细菌等合成ATP的途径是通过呼吸作用。4.绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。5.许多吸能反应与ATP的水解相联系，许多放能反应与ATP的合成相联系。【主干知识梳理】一、ATP的结构与功能1．ATP的结构(1)中文名称：_____________。(2)结构简式：______________。(3)符号含义：A代表_____，P代表_________，“～”代表______________。腺苷三磷酸A—P～P～P腺苷磷酸基团特殊的化学键2．ATP的特点(1)不稳定：_____________有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的__________。(2)高能量：ATP水解释放的能量高达______

kJ/mol，是细胞内的一种__________________。3．ATP的功能ATP能够直接为生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的_______________。末端磷酸基团转移势能30.54高能磷酸化合物直接能源物质二、ATP和ADP之间的相互转化1．相互转化的反应式_________________________。2．相互转化的特点(1)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生，且处于_________之中。(2)ATP和ADP相互转化的__________机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的________。3．合成ATP的能量来源(1)绿色植物：__________、__________。(2)动物、人、真菌和大多数细菌等：____________。动态平衡能量供应统一性呼吸作用光合作用呼吸作用三、ATP的利用1．ATP利用的实例2．ATP供能的原理ATP水解释放的__________使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，_________发生变化，_____也被改变，因而可以参与特定的化学反应。磷酸基团空间结构活性3．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：(2)能量通过__________在吸能反应和放能反应之间流通。水解合成ATP分子【教材微点发掘】1．ATP是生命活动的直接能源物质，结合教材第86页相关内容和下图，回答下列问题：(1)ATP是___________的英文名称缩写，其结构简式是_____________，其中A代表_____，T代表___，表示含有3个磷酸基团，P代表__________，“—”代表普通磷酸键，“～”代表_______________。由此可见ATP主要通过___________________储存能量。(2)ATP的组成元素有__________________。若ATP完全水解，会得到_____________________

(填成分)。(3)ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。腺苷三磷酸A—P～P～P腺苷三磷酸基团特殊的化学键两个特殊的化学键C、H、O、N、P腺嘌呤、核糖和磷酸2．下图为ATP为主动运输供能示意图，请按照过程顺序排列____________________。(用箭头和图号表示)答案：图1→图3→图23．把ATP比喻成能量的“货币”，此处的“货币”的含义有哪些？提示：(1)ATP和ADP的相互转化，伴随着能量的释放和储存。此外，ATP和ADP的数量还处于动态平衡之中。(2)ATP广泛存在生物的各种细胞中，各类生物(植物、动物、细菌和真菌等)都能以ATP作为直接能源物质，也反映了生物界的统一性，说明了多种多样的生物都有共同的起源，就像货币在某国家内可以流通一样。(3)教材在阐述将ATP比喻为能量“货币”的原因时，是从ATP与吸能反应和放能反应的关系入手的。放能反应促进ATP的合成(ADP与磷酸合成ATP，需吸能)；吸能反应伴随ATP的水解(ATP分解为ADP和磷酸，要放能)。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。(4)ATP可以重复使用，就像货币一样。新知探究(一)

ATP分子的结构【拓展·深化】1．ATP的元素组成与结构2．不同化合物中“A”的辨析化合物结构简式“A”含义共同点ATP腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脱氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤【典题·例析】[典例1]

(2024·广州月考)下图表示与ATP相关的部分结构示意图，下列分析中正确的是(

)A．a表示ADP，与ATP相比少了一个磷酸B．b表示腺苷，是ATP中“A”代表的含义C．c表示腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一D．d表示ATP，是生物体的直接能源物质[答案]

D [解析]

a由一分子核糖和一分子腺嘌呤组成，称为腺苷，A错误；b表示腺嘌呤核糖核苷酸，ATP中“A”代表腺苷，B错误；c表示腺苷二磷酸(ADP)，C错误；d表示腺苷三磷酸(ATP)，是生物体的直接能源物质，D正确。[典例2]下图中的四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的名称正确的是(

)A．①腺嘌呤脱氧核苷酸 B．②腺苷C．③腺嘌呤

D．④腺嘌呤核糖核苷酸[答案]

D[解析]

①是ATP，ATP去掉两个磷酸基团(P)后余下的圆圈内的部分为腺嘌呤核糖核苷酸；②是腺嘌呤核糖核苷酸，圆圈内是腺嘌呤；③是DNA分子，圆圈内是腺嘌呤脱氧核苷酸；④是单链的RNA，圆圈内是腺嘌呤核糖核苷酸。归纳拓展ATP与核糖核苷酸的关系组成ATP和核苷酸的元素是相同的，都是C、H、O、N、P。ATP中存在一个普通磷酸键和两个特殊的化学键。破坏了两个特殊的化学键，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。【应用·体验】1．下列关于细胞的能量“货币”——ATP的叙述，正确的是(

)A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸B．ATP中远离“A”的特殊的化学键易水解C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—PD．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定答案：B解析：ATP中的“T”代表三个(磷酸基团)；ATP中远离“A”的特殊的化学键易水解；ATP的结构简式可表示为A—P～P～P；细胞中ATP的含量少，但其化学性质活跃。2．如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是(

)A．b键断裂后形成ADP和PiB．图中的3表示ATP中的字母AC．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；图中3表示腺嘌呤，2与3结合为腺苷，即ATP中的A；由1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位之一；ATP的组成元素为C、H、O、N、P。新知探究(二)

ATP和ADP的相互转化及ATP的利用【探究·深化】[情境质疑]ATP为生命活动提供能量离不开与ADP的相互转化。下图表示ATP和ADP的相互转化过程，请结合该图分析：

1．写出ATP与ADP相互转化的反应式：__________________________。2．转化的过程分析：(1)ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP(A—P～P～P)分子中_______的那个特殊的化学键容易断裂，远离A的那个磷酸基团就脱离下来，形成游离的____(磷酸)，同时，储存在这个特殊的化学键中的______释放出来，ATP就转化成ADP(分子简式：__________)。远离APi能量A—P～P(2)在有关酶的催化作用下，ADP可以接受______，同时与一个游离的___结合，重新形成ATP(A—P～P～P)。(3)ATP水解释放的能量是储存在_______________内的化学能，释放出来后供________________利用；合成ATP的能量主要来源于呼吸作用分解的________中的化学能和光合作用吸收的______。3．下列过程需要ATP水解提供能量的是_____________。①主动运输②生物发光、发电③肌肉收缩④淀粉合成⑤大脑思考⑥根细胞吸收水分能量Pi特殊的化学键特定的生命活动有机物光能①②③④⑤[重难点拨]1．ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程2.细胞的能源物质归纳(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。(2)主要能源物质：葡萄糖。(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。【典题·例析】[典例1]对“ATP

ADP＋Pi＋能量”的叙述，正确的是(

)A．①过程和②过程所需的酶都是一样的B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C．①过程和②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[答案]

C[解析]

①过程为水解酶催化的水解反应，②过程为合成酶催化的合成反应；①过程释放的能量可供各项生命活动利用，②过程的能量来自呼吸作用分解糖类等有机物释放的能量，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中；ATP中的活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能，ATP中的活跃化学能可以转化为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能。[典例2]下列有关ATP的叙述错误的是(

)A．ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求B．图中两次ATP的水解，后者能量可用于各项生命活动C．图中两次合成ATP，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生D．ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成[答案]

D[解析]

细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，保证了机体对能量的需求，A正确；图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者能量可用于各项生命活动，B正确；图中两次合成ATP，前者ATP的合成是通过光合作用，所需能量来源于光能，在人体细胞中不会发生，C正确；一分子ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成，D错误。【应用·体验】1．ATP-ADP循环的示意图如下。下列叙述正确的是(

)A．能量①只能来自化学能B．蛋白质的合成过程需要反应①供能C．反应②中ATP中的特殊的化学键都断裂D．能量②可用于乳酸在人体肝脏中再生成葡萄糖答案：D

解析：能量①可来自光能、化学能；蛋白质的合成需要ATP提供能量，即需要反应②供能；ATP的结构简式为A—P～P～P，含有2个特殊的化学键，反应②中有一个特殊的化学键断裂；乳酸在人体肝脏中再生成葡萄糖消耗能量，需要反应②提供能量。2．ATP是生物体内重要的能源物质，下列有关叙述错误的是(

)A．AMP可以作为合成ADP及mRNA的原料B．甲过程中释放的能量可以用于细胞分裂C．丁过程中合成ATP所需能量可以是光能、化学能、热能D．催化甲过程和丁过程的酶肯定不是同一种酶答案：C

解析：AMP是腺苷一磷酸，可作为合成ADP的原料(AMP＋Pi＋能量→ADP)，又是腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成mRNA的原料，A正确；ATP是生物体内的直接能源物质，其水解释放的能量可以用于各项生命活动，B正确；光能在光合作用的光反应中可转化为ATP中的能量，细胞呼吸中有机物分解释放出的能量，也可合成ATP，但热能无法用于合成ATP，C错误；酶具有专一性，催化甲过程和丁过程的酶不是同一种酶，D正确。科学视野——生命活动的直接能源物质ATP是生命活动最主要的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示：这四种物质中，其中ATP是生物体的直接能源物质，就是说你在运动，吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)。【素养评价】1．生物体内含有ATP、GTP、UTP、CTP等高能磷酸化合物，它们结构上的差异是组成分子的碱基种类不同，功能上的差异主要体现在为生命活动供能的情况不同(如下表)。下列相关叙述错误的是(

)高能磷酸化合物ATPGTPUTPCTP主要作用能量通货蛋白质合成糖原合成脂肪和磷脂的合成A.蛋白质合成过程中消耗的能量可来自ATP和GTPB．UTP水解所释放的能量供糖原合成C．由CTP的作用推测其在高尔基体中含量较多D．细胞内的吸能反应一般与高能磷酸化合物的水解相关答案：C

解析：ATP是能量通货，是生命活动的直接能源物质，GTP可用于蛋白质的合成，因此蛋白质合成过程中消耗的能量可来自ATP和GTP，A正确；UTP水解释放的能量供糖原合成，B正确；脂肪和磷脂都是脂质，内质网与脂质的合成有关，因此根据CTP的作用可推测其在内质网中含量较多，C错误；细胞内的吸能反应一般与高能磷酸化合物的水解相关，D正确。2．ATP是细胞的直接能源物质。