1、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)必备知识聚焦概念 NO.1一、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。发光细胞氧ATP二、ATP 是细胞生命活动
2、的直接能源1ATP 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 。(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 。非常高葡萄糖ATP可以直接能源2ATP 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 (C5H10
3、O5)，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。稳定性较差五碳糖含氮碱基核糖与腺嘌呤腺苷三磷酸高能磷酸键大量的能量三、细胞内 ATP 与 ADP 保持动态平衡1ATP 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 。细胞核很低细胞溶胶叶绿体2ATP 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
4、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。被细胞利用2远离腺苷3ATP 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。4ATP 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 ATPADP 循环。细胞中 ATPADP 循环速度很快，细胞内 ATP 的含量能够维持在 。吸能另一种酶高能磷酸键放能相对稳定的水平判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1荧光
5、和 ATP 这种化学物质中的能量形式是一样的。()2ATP 是细胞中主要能源物质。()3ATP 可以作为生命活动的直接能源与其分子结构特点有关。()4ATP 含有三个磷酸基团、三个高能磷酸键。()5ATP 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。34 ATP 含有三个磷酸基团、两个高能磷酸键。5关键能力突破重难 NO.2核心点一 核心点二 ATP 的化学组成和结构特点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
6、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，下列叙述错误的是(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。2ATP 的结构3ATP 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：13。合作探究：据图
7、分析 ATP 的结构和特点(1)说出 ATP 的元素组成。提示：C、H、O、N、P。(2)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”。(3)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。(4)ATP中的“A”“T”与组成DNA分子的“A”“T”的含义有哪些不同？提示：ATP中“A”“T”分别代表腺苷、3个；DNA中“A”“T”分别代表腺嘌呤、胸腺嘧啶。1如图为 ATP 的分子结构图，A、B、C 表示相应的结构，、表示化学键。下列叙述正确的是()AA 表示腺嘌呤，B 表示腺苷B化学键与化学键
8、的稳定性相同C化学键的形成所需的能量都来自化学能D化学键中能量的释放往往与吸能反应相关联D 根据以上分析已知，图中 A 表示腺苷，B 表示磷酸腺苷，A 错误；根据以上分析已知，化学键比化学键的稳定性高，B 错误；化学键的形成所需的能量都来自化学能或光能，C 错误；化学键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()AATP 是细胞中的“能量通货”BATP 在细胞中容易再生CATP 分子含有 3 个高能磷酸键DATP 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
9、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 APPP，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()AATP 中含有 C、H、O、N、P 元素BATP 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CATP 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DATP 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
10、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化学键，故 D 错误。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：APPP。错误 2：APPP。(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。ATP 与 ADP 的相互转化ATP 的合成ATP 的水解 反应式AD
11、PPi能量酶ATPATP酶ADPPi能量 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 反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位合作探究：分析 ATP 和 ADP 相互转化示意图及 ADP 转化成 ATP时所需能量的主要来源示意图，回答下列问题：1说出 ATP 合成所需的酶和能量来源。提示：所需的酶：合成酶；能量来源：动物细胞合成 ATP时能量来源：细胞呼吸，植物细胞合成 ATP 时能量来源：细胞呼吸和光合作用。2说出 ATP 水解所需的酶和能量来源。提示：所需的酶：水解酶
12、；ATP 水解时释放的能量来源和能量去向：能量来源是远离 A 的高能磷酸键，能量去向是为各项生命活动提供能量。3ATP 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。1.右图表示 ATPADP 的循环图解。下列叙述正确的()A属于放能反应，在细胞内与其他吸能反应密切联系B溶酶体中蛋白质水解为氨基酸需要过程提供能量C人在饥饿时，细胞内的过程和也能达到平衡D各种生物均能独立完成 ATPADP 的循环C 据图分析，是合成 ATP 的过程，属
13、于吸能反应，在细胞内与其他放能反应密切联系，A 错误；溶酶体中蛋白质水解为氨基酸不需要消耗能量，B 错误；虽然细胞中的 ATP 含量很少，但是转化非常迅速，因此人在饥饿时，细胞内的过程和也能达到平衡，C 正确；病毒没有细胞结构，必须寄生于活细胞中才能生存和繁殖，因此病毒不能独立完成 ATPADP 的循环，D 错误。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()ATP 中远离腺苷的磷酸基团容易脱离 32P 标记的 ATP 是新合成的 ATP 是细胞内的直接能源物质 该过程中
14、 ATP 既有合成又有分解A BCDB 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。正确，错误。3ATP 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 ATPADP 循环CATP 中的腺苷由脱氧核糖与腺嘌
15、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 ATPA 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，B 错误；ATP 中的腺苷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。课堂小结 知 识 网 络 构 建 核心语句背诵 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。
16、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。核心语句背诵 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。核心语句背诵 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
17、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 ATPADP 循环。细胞中 ATPADP 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。课堂检测巩固素能 NO.31 2 3 4 5 1ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，其分子简式是()AAPPP BAPPCAPP DAPPPA 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 APPP，故选 A。1 2 3 4 5 2当其他条件均可满足时，20 个腺苷和 9
18、0 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()A20 个和 30 个B20 个和 40 个C40 个和 40 个D30 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 20240。综上分析，ACD 错误，B 正确。1 2 3 4 5 3对人体细胞内关于 ATP 的描述，正确的是()AATP 主要在线粒体中生成B它含有三个高能磷酸键CATPADP 相互转变时物质和能量转变都是可逆D细胞内储存有大量 ATP，供各项生命活动需要1 2 3
19、4 5 A 线粒体中可以完成需氧呼吸第二、三阶段，因此 ATP 主要在线粒体中生成，A 正确；ATP 含有两个高能磷酸键，B 错误；ATPADP 相互转变时，物质可逆，能量不可逆，C 错误；ATP 在细胞内含量很少，通过转化为 ADP 释放能量，供各项生命活动需要，D 错误。1 2 3 4 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CATP 中的“A”与 RNA 中的碱基 A 含义相同DATP 中的能量可以转化为光能和化学能1 2 3 4 5 C
20、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 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。1 2 3 4 5 5如图表示 ATP 水解产生 ADP 的过程。请回答下面的问题。1 2 3 4 5(1)图中 A 表示_，P 代表_。ATP 脱去
21、两个磷酸基团后可作为_物质基本结构单位中的一种。图中代表_。(2)图中易于断裂，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。1 2 3 4 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。图中代表高能磷酸键。(2)图中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。1 2 3 4 5 答案：(1)腺苷 磷酸基团 RNA 高能磷酸键(2)生物体各项生命活动(3)水(或 H2O)不是点击右图进入 课 后 素 养 落 实 谢谢观看 THANK YOU!