1、第三章 细胞中能量的转换和利用 第一节 生命活动需要酶和能源物质 第2课时 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 课标内容要求核心素养对接 解释为什么 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。1生命观念结构与功能观：认同 ATP的结构与功能相适应。2科学思维分析与综合：ATP 与 ADP之间的相互转化；理解 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。必 备 知 识 聚 焦 概 念 一、ATP 的分子结构及特点 1中文全称：_。2组成1分子b_1分子c_3分子a_ 腺苷三磷酸核糖腺嘌呤磷酸3结构简式：_ 4符号含义A：腺嘌呤核苷_T：_P：_：_ APPP 核糖腺嘌呤三磷酸基团磷酐键二、AT
2、P 和 ADP 的相互转化和利用 1ATP 的水解 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得磷酐键容易断裂。ATP 分子末端的_断裂后，ATP 转化为_(腺苷二磷酸)和游离的_(HPO24)。在这个过程中，ATP 是通过_而不是简单的水解提供能量的，ATP 转移的基团是一个_(PO23)，而不是_(OPO23)。磷酐键ADP Pi 基团转移磷酰基磷酸基2ATP 在细胞内的含量：_。3相互转化 ATP 在转化为_并_时，在_的催化作用下，_可以_，同时与一个游离的_结合，转化为ATP。很低ADP和Pi 释放能量有关酶ADP 接受能量Pi 4意义(1)为细胞提供所需的 ATP。(2)
3、使 ATP 仍然维持相对恒定的水平。(3)既 能 及 时 且 持 续 地 为 _，又 能 避 免_。生命活动提供能量能量的浪费5ATP 是驱动细胞中各种生命活动的_(1)ATP 是细胞内绝大多数生命活动能够_的能源物质，可以直接为生物体的大多数_提供能量。在生物体的能量代谢中，能量的_、_、_、_都和 ATP 密切相关。(2)细 胞 内 许 多 储 能 物 质 氧 化 分 解 _，虽 然 不 能_，但可以用于_的反应并储存在_中，再通过_的反应满足生物体生命活动对_。通用能量货币直接利用需能反应利用转化储存释放释放的能量直接用于生命活动ADP转化为ATP ATP ATP转化为ADP 能量的需求
4、判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1ATP 是腺苷三磷酸，分子结构中含有三个磷酐键。()2ATP 中的“A”与核酸中的碱基“A”是同一种物质。()3ATP 在细胞内含量很少，但细胞内 ATP 和 ADP 之间的转化很迅速。()4ATP 水解时，两个磷酐键都断裂，生成 ADP 和 Pi。()5细胞内 ATP 和 ADP 的相互转化，可以为细胞提供所需的ATP。()6在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都与 ATP 密切相关。()提示：1 ATP 分子中含有两个磷酐键。2 ATP 中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，DNA 和RNA 中的碱基“A”是腺嘌呤。3 4 ATP 分子
5、末端的磷酐键断裂后形成 ADP 和 Pi。5 6 关 键 能 力 突 破 重 难 ATP 的结构和功能 1ATP 的分子组成(如图)(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”表示两个磷酐键，“3”表示 3 个磷酸基团。2ATP 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 中末端磷酐键易断裂和形成，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
6、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)重要储能物质：脂肪。(5)直接能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。1(多选)如图表示 ATP 的结构，下列相关说法错误的是()Ab 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 Da 键断裂释放的能量可以直接用于生命活
7、动 ABC a 键断裂后形成 ADP 和 Pi，A 错误；ATP 中的字母 A表示腺苷，而题图中的 3 表示腺嘌呤，B 错误；由 1、2、3 各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成 RNA 的基本单位，C 错误；ATP 是生命活动所需能量的直接来源，a 键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动，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，该现象不能说明()AATP 是细胞内的直接能源物质 B部分 32P 标记的 ATP 是重新合成的 CATP 中远离腺苷的 P 容易断裂 D该过程中
8、 ATP 既有合成又有分解 A 该现象只能说明 ATP 与 ADP 的相互转化，不能说明 ATP是细胞内的直接能源物质，A 项符合题意；带有 32P 标记的 ATP 是加入放射性 32P 标记的磷酸分子后新产生的，B 项不符合题意；由题意可知，细胞培养液中加入 32P 标记的磷酸分子，短时间内部分 ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，说明 ATP 末端的磷酸基团很容易水解脱离下来，也很容易结合，C 项不符合题意；该过程存在 ATP水解形成 ADP 的过程，同时存在 ADP 与磷酸形成 ATP 的过程，D项不符合题意。对 ATP 认识的误区(1)ATP 的普通磷酸键和磷酐键中都储存着能量，只不
9、过大量的能量储存于磷酐键中。(2)ATP 是一种物质，不是能量，ATP 中储存有大量的能量，因此不可将 ATP 与能量等同。ATP 与 ADP 的相互转化及利用 1ATP 和 ADP 的相互转化过程(1)关系式：(2)过程(3)意义：ATP 水解释放的能量供细胞生命活动利用。2ATP 和 ADP 的相互转化不可逆 项目ATP 的合成ATP 的水解 反应式ADPPi能量酶ATPATP酶ADPPi能量所需酶ATP 合成酶ATP 水解酶 能量来源光合作用、细胞呼吸等生物化学反应中产生的能量末端磷酐键断裂，通过基团(PO23)转移提供能量能量去路 形成末端的磷酐键用于生长、发育、运动和生殖等许多生命活
10、动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位相应生理活动主要是光合作用、细胞呼吸肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导等结论ATP 和 ADP 相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此两者的相互转化是不可逆的，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不可逆3易混淆的 2 个与 ATP 产生量有关的曲线辨析(1)甲图表示 ATP 产生量与 O2 供给量的关系 A 点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量 ATP。AB 段表示随 O2 供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP 的产生量随之增加。BC 段表示 O2 供
11、给量超过一定范围后，ATP 的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中 ATP 来自无氧呼吸，与O2 无关。深化探究：怎样理解 ATP 是细胞内“取之不尽”的直接能源物质？提示：ATP 是一种不稳定的化合物，在细胞内的含量很少。ATP和 ADP 在细胞内能迅速发生相互转化，ATP 水解直接为生命活动提供能量，产生 ADP 和 Pi，ADP 和 Pi 接受细胞代谢(主要是细胞呼吸)或光合作用产生的能量迅速合成 ATP。无论在安静状态还是在剧烈运动、饥饿状态，ATP 和 ADP 的相互转化都在时刻不停地发生且处于动态平衡之中。1下列对“”的叙述
12、中，正确的是()A过程和过程所需的酶都是一样的 B过程的能量供各项生命活动利用，过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解 C过程和过程时刻发生，处于动态平衡之中 DATP 中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能 C 过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于细胞呼吸中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故 A、B 项错误；生物体内 ATP 的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C 项正确；ATP 中活跃的化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP 中活跃的化学能可以转变为光能、热能、机械能、
13、电能等多种形式的能量，D 项错误。2科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫体内的 ATP 生成量将会增加，黑暗时蚜虫体内的 ATP 含量会下降。下列有关叙述正确的是()A蚜虫合成 ATP 时所需能量仅仅来自细胞呼吸 B类胡萝卜素的含量不仅会影响蚜虫的体色，还会影响蚜虫个体的生存机会 C蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的 ATP 消耗量不一样 D蚜虫体内 ATP 含量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的 ATP含量不稳定 B 由题干信息可知，蚜虫合成 ATP 所需能量还可来自类胡萝卜素吸收的光能，A
14、错误；由题干信息可知，类胡萝卜素可以吸收、传递光能，影响 ATP 的合成量，因此类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会，B 正确；蚜虫做同一强度的运动时消耗 ATP 的量是一样的，C 错误；蚜虫体内 ATP 含量在阳光下比黑暗时多，但白天 ATP 消耗量也比黑暗时多，ATP 含量处于动态平衡中，故蚜虫体内的 ATP 含量稳定，D 错误。课堂小结知识网络构建核心语句背诵 1.ATP 的结构简式是 APPP，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“”表示磷酐键。2.ATP 与 ADP 相互转化的反应式是 ATPADPPi能量。3.细胞内 ATP 和 ADP 的相互转化，一方面为细胞提供所需的
15、ATP，另一方面使 ATP 仍然维持相对恒定的水平。4.合成 ATP 的途径包括光合作用和细胞呼吸。5.ATP 是生命活动的直接能源物质。6.在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都和ATP 密切相关。课 堂 检 测 巩 固 素 能 1下列关于 ATP 分子的叙述，错误的是()AATP 中含有一个核糖和一个含氮碱基 BATP 脱去所有磷酐键后就是 ADP CATP 中的两个磷酐键储存有大量能量 DATP 断裂了所有磷酐键后可作为合成核糖核酸的基本原料 B ATP 由一分子腺苷和 3 分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当 ATP 脱去所有磷酐键后就是AMP，A
16、MP 为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料。2(多选)细胞内的能量供应机制可用下图表示，下列说法正确的是()A图中 X 代表的是 ATP BATP 与 ADP 之间可以相互转化 C图中的酶不是同一种酶 DATP 是生命活动的直接能源物质 ABCD 图为 ATP 与 ADP 相互转化的示意图，图中 X 表示ATP，A、B 正确；图中的酶分别是 ATP 合成酶和 ATP 水解酶，C正确；ATP 是生命活动的直接能源物质，D 正确。3当其他条件均可满足时，20 个腺苷和 60 个磷酸最多可以组成的 ATP 个数和 ATP 分子中所含的磷酐键个数分别是()A20 个和 30 个B20 个和
17、 40 个 C40 个和 40 个D40 个和 60 个 B 一个 ATP 分子中含有 1 个腺苷、3 个磷酸基团、2 个磷酐键。20 个腺苷，对应 60 个磷酸基团，即只能形成 20 个 ATP 分子，共含有 40 个磷酐键。4下列有关 ATP 的叙述，不正确的是()A人体成熟的红细胞在 O2 充足时也只能通过无氧呼吸产生 ATP BATP 中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能 CATP 是生命活动的直接能源物质，其中两个磷酐键都易断裂、易形成 DATP 中的“A”与构成 RNA 中的碱基“A”表示的不是同一物质 C 人体成熟的红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，所以即使在
18、 O2充足时也只能通过无氧呼吸产生少量能量合成 ATP，A 正确；ATP 中的能量可以来源于光能(绿色植物的光合作用)、化学能(呼吸作用有机物的氧化分解)，ATP 中活跃的化学能也可以转化为光能(萤火虫发光)、化学能(细胞内小分子物质合成大分子物质)，B 正确；ATP 是细胞内的直接能源物质，在有关酶的催化作用下远离腺苷的磷酐键容易断裂也容易形成，C 错误；ATP 中的“A”指的是腺苷，腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成，而 RNA 中的碱基“A”指的是含氮碱基腺嘌呤，所以表示的不是同一物质，D 正确。5诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗博耶和英国的约翰沃克，以表彰他们在研究 ATP 如何利用能量进行
19、自身再生方面取得的成就。回答下列问题：(1)ATP 的中文名称是_，其中 A 代表_，A 中含有的单糖是_，P 代表_。(2)ATP 的元素组成是_，若用 15N 标记 ATP，将会在_(填化学结构)中出现 15N 标记。(3)在生物体内，ATP 水解成 ADP 时，释放的能量直接用于各种_反应；ADP 合成为 ATP 所需的能量来自_、_等生物化学反应中产生的能量，所以 ATP 是细胞内的_。解析(1)ATP 的名称是腺苷三磷酸，其中 A 表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P 表示磷酸基团。(2)ATP 的组成元素是 C、H、O、N、P，ATP 中的 N 存在于腺苷的腺嘌呤中，所以若用 15N 标记 ATP，将会在腺嘌呤中出现 15N 标记。(3)ATP 水解释放大量能量，释放的能量直接用于各种需能反应；ATP 合成时需要吸收能量，由各种放能反应提供，所以 ATP 是细胞内的能量货币。答案(1)腺苷三磷酸 腺苷 核糖 磷酸基团(2)C、H、O、N、P 腺嘌呤(3)需能 光合作用 细胞呼吸 能量货币 点击右图进入 课 后 素 养 落 实 Thank you for watching!
