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1、第2節(jié) 細胞的能量“通貨”——ATP,一、ATP的化學組成和結構特點 1.ATP的組成與結構:,三磷酸腺苷,C、H、O、N、P,磷酸基團,A-P～P～P,腺苷,磷酸基團,高能磷酸鍵,2.ATP的結構特點: (1)一個ATP中含有兩個___________。 (2)化學性質(zhì)不穩(wěn)定,_________的高能磷酸鍵容易水解, 釋放出大量能量,也容易重新形成,儲存能量。 (3)高能磷酸鍵中含有大量能量,水解時可以釋放 30.54kJ/mol的能量。,高能磷酸鍵,遠離腺苷,二、ATP與ADP的相互轉化及ATP的利用 1.ATP與ADP的相互轉化: (1)反應式。 ATP _______+能量 (2)轉

2、化特點。 ①在細胞中時刻不停地轉化并且處于_________之中。 ②ATP與ADP_________的能量供應機制,是生物界的共性。,ADP+Pi,動態(tài)平衡,相互轉化,(3)合成ATP的能量來源。,呼吸作用和光合作用,呼吸作用,2.ATP的利用實例: ATP可以直接為細胞的生命活動提供能量,請完成下圖。,主動運輸,收縮,思考,發(fā)光,【預習自測】 1.生物體內(nèi)生命活動所需直接能源物質(zhì)是 ( ) A.葡萄糖 B.糖原 C.ATP D.脂肪 【解析】選C。生物體內(nèi)進行生命活動的直接能源物質(zhì)是ATP。,2.ATP的結構式可以簡寫成 ( ) A.A—P～P～P B.A～P—P—P C.A—P—P

3、～P D.A～P～P～P 【解析】選A。A代表腺苷,P代表磷酸基團,—代表普通磷酸鍵,～代表高能磷酸鍵,ATP中有3個磷酸基團,2個高能磷酸鍵。,3.高等植物體內(nèi)產(chǎn)生ATP的生理過程有 ( ) A.呼吸作用、自由擴散 B.呼吸作用、蒸騰作用 C.光合作用、主動運輸 D.光合作用、呼吸作用 【解析】選D。高等植物能進行呼吸作用和光合作用,這兩個過程都會產(chǎn)生ATP。,4.在ATP中,大量的化學能儲存在 ( ) A.腺苷內(nèi)部 B.腺苷與磷酸基之間 C.磷酸基之間 D.磷酸基內(nèi)部 【解析】選C。在ATP中,大量的化學能儲存在磷酸基之間的高能磷酸鍵中。,5.細胞內(nèi)ATP與ADP相互轉化的過程中 (

4、) A.速率是穩(wěn)定不變的 B.都有水產(chǎn)生 C.催化反應的酶不同 D.能量可循環(huán)利用 【解析】選C。細胞中ATP與ADP的相互轉化在不同細胞中速率不同,A錯誤;轉化過程中沒有水的生成,B錯誤;催化二者轉化反應的酶不同,C正確;ATP與ADP相互轉化過程中能量的來源和去向是不同的,D錯誤。,主題1 ATP的化學組成和結構特點 【問題探究】 1.ATP的結構及特點:,(1)圖中①②③④代表的物質(zhì): ①_________________;②_______;③____;④____。 (2)據(jù)圖分析,若1分子ATP完全水解,可得到的物質(zhì)是: ________________________________

5、__。,腺嘌呤核糖核苷酸,腺苷(A),ADP,ATP,1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸,(3)探討ATP中的“A”“T”與組成DNA分子的“A”“T”的含義。,腺苷,3個,腺嘌呤,胸腺嘧啶,2.ATP結構中的數(shù)量關系: (1)每個ATP分子含有的磷酸鍵個數(shù)和種類分別是: _________________________________。 (2)從數(shù)量上看,ATP分子中腺苷、磷酸基團的比例關系 是_____。 (3)30個腺苷和60個磷酸基團最多能組成ATP的個數(shù)是 ___個。,3個;2個高能磷酸鍵和1個普通磷酸鍵,1∶3,20,【探究總結】 ATP的結構和數(shù)量關系 (1)ATP結構。 ①

6、1分子ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團構成。 ②ATP=腺苷+磷酸;腺苷=腺嘌呤+核糖。 (2)ATP結構中的數(shù)量關系。 1個ATP分子中含1個腺苷,2個高能磷酸鍵,3個磷酸基團。,【探究訓練】 1.在線粒體的內(nèi)外膜間隙中存在著一類標志酶——腺苷酸激酶,它能將ATP分子末端的磷酸基團轉移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,結果產(chǎn)生 ( ) A.一分子AMP和一分子ADP B.兩分子ADP C.一分子ATP和一分子ADP D.一分子ADP,【解析】選B。ATP分子末端的磷酸基團轉移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,即ATP分子(含3個磷酸基團)轉化為ADP(含2個磷酸基團),AMP(含

7、1個磷酸基團)結合磷酸轉化為ADP(含2個磷酸基團)。,2.下圖表示與ATP相關的部分結構示意圖,下列分析中正確的是 ( ),,,,,,A.a表示ADP,與ATP相比少了一個磷酸 B.b表示腺嘌呤核苷,是ATP中“A”代表的含義 C.c表示腺嘌呤核糖核苷酸,它是構成RNA的基本單位 D.d表示ATP,是生物體的直接供能物質(zhì),【解題指南】(1)圖示信息:腺嘌呤(A)和磷酸基團都連 在核糖上。 (2)解題關鍵:區(qū)別ATP與ADP,明確ATP各字母表示的含義。 【解析】選D。圖中a、b、c、d依次表示的結構越來越 復雜,其中a為腺嘌呤核苷,是ATP中“A”的含義;b為腺 嘌呤核糖核苷酸,它是構成RN

8、A的基本單位;c表示ADP, 可與ATP相互轉化;d為ATP,是生物體的直接供能物質(zhì)。,【補償訓練】 下列有關ATP結構與功能的敘述中,正確的是 ( ) A.ATP中含有C、H、O、N、P元素 B.ATP分子脫去兩個磷酸基團以后的剩余部分就成為DNA的基本組成單位中的一種,C.ATP中的第三個磷酸基團和第二個磷酸基團很容易從ATP脫離釋放能量 D.ATP分子中所有化學鍵都儲存著大量的能量,所以被稱為高能磷酸化合物,【解題指南】解答本題需注意兩個問題: (1)ATP中含有兩個高能磷酸鍵,其中遠離A的那個高能磷酸鍵容易水解釋放能量。 (2)將ATP去掉兩個磷酸基團后,剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸。,

9、【解析】選A。ATP中含有C、H、O、N、P元素,故A正確。ATP分子脫去兩個磷酸基團后,剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本組成單位之一,故B錯誤。ATP中的第三個磷酸基團容易從ATP脫離,釋放能量,第二個磷酸基團不容易脫離,故C錯誤。ATP中含有兩個高能磷酸鍵和一個普通化學鍵,故D錯誤。,主題2 ATP與ADP的相互轉化及ATP的利用 【問題探究】 1.ATP與ADP的相互轉化: (1)分析教材ATP與ADP相互轉化示意圖及ADP轉化成ATP時所需能量的主要來源示意圖,填寫下表:,水解酶,合成酶,遠離腺苷(A)的高能,磷酸鍵,呼吸作用、光合作用,用于各項生命活動,儲存于ATP中,(2

10、)ATP與ADP的相互轉化過程中物質(zhì)和能量是否可以循 環(huán)利用? ①物質(zhì):______________________________。 ②能量:________________________________________ ______________________________。,可以。ADP和Pi是可以循環(huán)利用的,不可以。ATP水解轉化成ADP時釋放的能量供各,種生命活動利用,不能再重復利用,2.ATP的利用: (1)探討細胞中的吸能反應、放能反應與ATP的關系: ①細胞中的吸能反應:與__________相聯(lián)系。 ②細胞中的放能反應:與__________相聯(lián)系。,ATP的水解,A

11、TP的合成,(2)ATP在生物體內(nèi)含量非常少,比如成年人體內(nèi)的ADP和ATP總量僅為2～10mg,而一個正常成年人在靜止狀態(tài)下24小時將有40kg的ATP發(fā)生轉化。為滿足能量需要,分析生物體是如何解決這一矛盾的。 提示:雖然ATP在生物體內(nèi)含量非常少,但是生物體內(nèi)ATP與ADP的相互轉化是十分迅速的,且物質(zhì)可以循環(huán)利用,因此可以滿足生物體生命活動對能量的需求。,【拓展延伸】ATP轉化成的其他形式的能量 1.機械能:生物體內(nèi)的細胞以及細胞內(nèi)各種結構的運動所消耗的就是機械能。例如,纖毛和鞭毛的擺動、肌肉收縮等。 2.電能:生物體內(nèi)神經(jīng)沖動的傳導和某些生物能夠產(chǎn)生生物電,消耗的就是電能。,3.滲透能

12、:細胞的主動運輸是逆濃度梯度進行的,消耗能量,而這些能量也來自ATP。 4.化學能:生物體內(nèi)物質(zhì)的合成,小分子物質(zhì)合成大分子物質(zhì),必須有直接或間接的能量供應。,5.光能:螢火蟲尾部的發(fā)光細胞中含有熒光素和熒光素酶,熒光素接受ATP提供的能量后就被激活,在熒光素酶的作用下,激活的熒光素與氧發(fā)生化學反應,形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。 6.熱能:生物體內(nèi)熱能的形成來源于有機物的氧化分解。大部分的熱能通過各種途徑散失到外界環(huán)境中,只有一小部分用于維持體溫。,【探究總結】 ATP與ADP的相互轉化及利用 (1)ATP與ADP的相互轉化。 ①ATP合成:需要酶的催化,由動物的呼吸作用和植物的光合作用與呼吸

13、作用提供能量。 ②ATP水解:需要酶的催化,由ATP中遠離A的那個高能磷酸鍵水解釋放能量,釋放的能量用于各項生命活動。 ③兩者轉化時,物質(zhì)可逆,能量不可逆。,(2)ATP的利用特點。 ①ATP是生物體內(nèi)的直接能源物質(zhì)。 ②雖然在生物體內(nèi)含量少,但是ATP與ADP的相互轉化十分迅速。,【規(guī)律方法】生物體中與能量有關的物質(zhì) (1)直接能源物質(zhì)——ATP。 (2)主要的能源物質(zhì)——糖類。 (3)主要的儲能物質(zhì)——脂肪。 (4)植物特有的儲能物質(zhì)——淀粉。 (5)動物特有的儲能物質(zhì)——糖原。,【探究訓練】 1.下圖為細胞中ATP與ADP相互轉化示意圖,下列有關敘述錯誤的是 ( ),A.在一個活細胞中,

14、時刻進行著過程①和② B.過程①和②也可以發(fā)生在同一個細胞器內(nèi) C.過程①中需要的能量不是過程②釋放的 D.維持人體體溫的熱能主要來自過程②中的能量,【解題指南】(1)圖像信息:圖中過程①為ATP的合成,過程②為ATP的水解。 (2)關鍵信息:過程①中的能量來自光合作用或細胞呼吸,過程②中的能量來自ATP中的高能磷酸鍵。,【解析】選D。ATP為直接能源物質(zhì),在一個活細胞中,時刻進行著ATP的轉化過程;ATP的合成與水解也可以發(fā)生在同一個細胞器內(nèi),如葉綠體;過程①為ATP的合成過程,需要的能量來自呼吸作用或光合作用;維持人體體溫的熱能主要來自呼吸作用釋放的能量。,2.如圖是生物體內(nèi)ATP合成與分

15、解示意圖,下列敘述正確的是 ( ),A.能量1可以來自蔗糖的合成 B.能量1可以來自蛋白質(zhì)水解為氨基酸的過程 C.能量2可以用于葉綠體中H2O的光解 D.能量2可以用于吸能反應,【解題指南】解答本題關鍵是注意兩點: (1)能量1是合成ATP時消耗的能量,能量2是水解ATP時釋放的能量。 (2)蔗糖的水解是吸能反應。,【解析】選D。能量1是合成ATP的能量,可以是光能,也可以是有機物中的化學能,蔗糖的合成是需要消耗能量的,故A錯誤。蛋白質(zhì)水解為氨基酸也需要能量,故B錯誤。能量2是ATP水解釋放出的能量,葉綠體中水的光解是產(chǎn)生ATP的,故C錯誤。ATP釋放出的能量用于細胞的吸能反應,故D正確。,【課堂小結】,