1、第第5章细胞的能量供应和利用章细胞的能量供应和利用细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一探究一探究一ATP是一种高能磷酸化合物是一种高能磷酸化合物磷酸基团磷酸基团C、H、O、N、PA-PPP腺苷腺苷腺嘌呤腺嘌呤 末端末端 磷酸基团磷酸基团高能磷酸化合物高能磷酸化合物直接能源直接能源2探究探究二二ATP与与ADP可以相互转化可以相互转化末端末端细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一 3.转化关系式及过程比较。转化关系式及过程比较。ATP AD
2、P+Pi+能量能量比较项目过程过程所需酶ATP水解酶ATP合成酶能量来源 储存在 中的能量植物:光合作用、细胞呼吸动物:_ 能量去向用于各项生命活动用于_ 4.ATP和和ADP的相互转化有什么意义的相互转化有什么意义?提示提示:是各种生物的能量供应机制。是各种生物的能量供应机制。ATP细胞呼吸细胞呼吸合成合成ATP细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一探究探究三三ATP的利用的利用 观察教材第观察教材第88页图页图5-6、图、图5-7,举例说明生物体各项举例说明生物体各项生命活动都需要消耗生命活动都需要消耗ATP。1
3、.实例。实例。细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一 2.ATP供能的机理。供能的机理。结合结合ATP为主动运输供能示意图为主动运输供能示意图,解释解释ATP为生命为生命活动供能的机理。活动供能的机理。(1)ATP为主动运输供能的机理。为主动运输供能的机理。细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一 磷酸基团磷酸基团 空间结构空间结构细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必
4、修一 3.ATP是细胞内流通的能量是细胞内流通的能量“货币货币”。阅读教材第阅读教材第89页细胞内的吸能反应和放能反应的页细胞内的吸能反应和放能反应的有关内容有关内容,认同认同ATP是细胞内流通的能量是细胞内流通的能量“货币货币”。细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一探究一探究一ATP是一种高能磷酸化合物是一种高能磷酸化合物 1.ATP的结构。的结构。下图为下图为ATP的结构的结构,请回答下列问题。请回答下列问题。(1)写出图中代表的物质。写出图中代表的物质。_,_,_,_。答案答案:腺嘌呤核糖核苷酸腺苷腺嘌呤核糖
5、核苷酸腺苷ADPATP (2)1分子分子ATP完全水解完全水解,可得到哪些成分可得到哪些成分?提示提示:1分子腺嘌呤、分子腺嘌呤、1分子核糖和分子核糖和3分子磷酸。分子磷酸。(3)ATP中的中的“A”“T”与组成与组成DNA分子的分子的“A”“T”含含义是否相同义是否相同?提示提示:不相同。不相同。ATP中的中的“A”指的是腺苷指的是腺苷,包括腺嘌包括腺嘌呤和核糖呤和核糖,“T”指的是指的是3个个;组成组成DNA分子的分子的“A”指的是腺指的是腺嘌呤嘌呤,“T”指的是胸腺嘧啶。指的是胸腺嘧啶。2.ATP结构中的数量关系。结构中的数量关系。(1)每个每个ATP分子中含有几个磷酸键分子中含有几个磷
6、酸键?都易水解释放都易水解释放能量吗能量吗?提示提示:3个。只有远离个。只有远离A的那个高能磷酸键易水解释的那个高能磷酸键易水解释放能量。放能量。(2)根据根据ATP中腺苷、磷酸基团的数量关系中腺苷、磷酸基团的数量关系,分析分析30个腺苷和个腺苷和60个磷酸基团最多能组成多少个个磷酸基团最多能组成多少个ATP。提示提示:每个每个ATP中含中含1个腺苷、个腺苷、3个磷酸基团个磷酸基团,故故30个个腺苷和腺苷和60个磷酸基团最多能组成个磷酸基团最多能组成20个个ATP。生命观念生命观念结构与功能观结构与功能观 ATP作为生物体内的直接能源物质作为生物体内的直接能源物质,是由其分子结是由其分子结构决
7、定的构决定的:(1)分子很不稳定分子很不稳定,远离腺苷远离腺苷(A)的高能磷酸键容易断的高能磷酸键容易断开开,形成形成ADP(腺苷二磷酸腺苷二磷酸)和游离和游离Pi(磷酸磷酸),同时释放出能同时释放出能量。量。(2)ATP是一种高能磷酸化合物是一种高能磷酸化合物,1 mol ATP水解可释水解可释放的能量高达放的能量高达30.54 kJ。(3)ATP和和ADP可以快速相互转化。可以快速相互转化。因此因此,ATP能够及时而持续地满足细胞对能量的需能够及时而持续地满足细胞对能量的需求求,成为良好的能量代谢中介。成为良好的能量代谢中介。【例【例1】下图为】下图为ATP分子结构式。下列相关叙述错误的分
8、子结构式。下列相关叙述错误的是是()A.图中五碳糖为核糖图中五碳糖为核糖B.图中虚线框中的基团是腺苷图中虚线框中的基团是腺苷C.该分子中有两个高能磷酸键该分子中有两个高能磷酸键D.该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸答案答案:B【例【例2】下图中】下图中ATP(甲甲)是生命活动的直接能源物质是生命活动的直接能源物质,下列下列叙述正确的是叙述正确的是()A.在主动运输过程中在主动运输过程中,乙的含量会显著增加乙的含量会显著增加B.甲甲乙和乙乙和乙甲过程甲过程,起催化作用的酶空间结构相同起催化作用的酶空间结构相同C.丙中不含磷酸键丙中不含磷酸键,是是RNA的
9、基本组成单位之一的基本组成单位之一D.丁由腺嘌呤和核糖组成丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成而戊可用于甲的合成解析解析:主动运输消耗主动运输消耗ATP(能量能量),但对细胞的正常生活来但对细胞的正常生活来说说,ATP和和ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的动态平衡之中的,因此乙的含量保持相对稳定因此乙的含量保持相对稳定,A项错误项错误;酶具有专一性酶具有专一性,因此甲因此甲乙和乙乙和乙甲两个过程甲两个过程,起催化作起催化作用的酶的空间结构不同用的酶的空间结构不同,B项错误项错误;丙中有一个磷酸基团丙中有一个磷酸基团,含磷酸键含磷酸键,C
10、项错误项错误;丁由腺嘌呤和核糖组成丁由腺嘌呤和核糖组成,戊为磷酸戊为磷酸,可用于甲可用于甲(ATP)的合成的合成,D项正确。项正确。答案答案:D细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一【方法规律】【方法规律】ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中、核苷酸结构中“A”的含义辨析的含义辨析 (1)ATP结构中的结构中的A为腺苷为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA结构中的结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸为腺嘌呤脱氧核苷酸,由一分子由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子
11、磷酸组成。(3)RNA结构中的结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸为腺嘌呤核糖核苷酸,由一分子由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸结构中的核苷酸结构中的A为腺嘌呤。为腺嘌呤。可见可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。它们的共同点是都含有腺嘌呤。细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一探究探究二二ATP与与ADP可以相互转化可以相互转化 下图为下图为ATP与与ADP的相互转化图解。的相互转化图解。(1)写出写出ATP和和ADP相互转化的反应式。相互转化的反应式。提示提示:ATP
12、 ADP+Pi+能量能量细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一 (2)分析分析ATP和和ADP的相互转化是否为可逆反应。的相互转化是否为可逆反应。酶的类型酶的类型:酶酶1为为_;酶酶2为为_。能量能量1的来源的来源(填写上图中填写上图中a、b代表的生理过程代表的生理过程)。a_ 来源来源 b_ 能量能量2的去向的去向:_。答案答案:合成酶水解酶细胞呼吸作用细胞呼合成酶水解酶细胞呼吸作用细胞呼吸和光合作用用于各项生命活动吸和光合作用用于各项生命活动细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货
13、币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一 (3)生理意义。生理意义。经测定经测定,一个成年人静止状态下一个成年人静止状态下24 h将有将有40 kg的的ATP发生转化发生转化,而细胞内而细胞内ADP、ATP等的总量仅等的总量仅210 mg。为。为满足能量的需要满足能量的需要,生物体是怎样解决这一矛盾的生物体是怎样解决这一矛盾的?提示提示:虽然虽然ATP在生物体内的含量非常少在生物体内的含量非常少,但是生物体但是生物体内内ATP与与ADP的相互转化是十分迅速的的相互转化是十分迅速的,且物质可以循环且物质可以循环利用利用,因此可以满足生物体生命活动对能量的需求。因此可以满足生物体生命活动对能量
14、的需求。(4)ATP和和ADP相互转化的能量供应机制相互转化的能量供应机制,在所有生物在所有生物的细胞内都是一样的。这能说明什么问题的细胞内都是一样的。这能说明什么问题?提示提示:体现了生物界的统一性。体现了生物界的统一性。细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一【例【例3】下列关于人体中】下列关于人体中ATPADP循环示意图的叙述循环示意图的叙述,正确的是正确的是()A.反应反应消耗水消耗水,反应反应合成水合成水B.能量能量2可来自糖类的氧化分解可来自糖类的氧化分解C.能量能量1可以用于氨基酸进入细胞可以用于氨基酸进
15、入细胞D.能量能量2可用于乳酸在人体肝再生成葡萄糖可用于乳酸在人体肝再生成葡萄糖细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一解析解析:据图分析据图分析,表示表示ATP的合成的合成,表示表示ATP的水解。的水解。反应反应是是ATP合成合成,该过程产生水该过程产生水,反应反应是是ATP水解水解,需要消耗水需要消耗水,A项错误项错误;能量能量2为为ATP水解释放的能量水解释放的能量,B项错误项错误;能量能量1只能用于只能用于ATP的合成的合成,C项错误项错误;乳酸转变乳酸转变为葡萄糖要消耗能量为葡萄糖要消耗能量,需要需要ATP水
16、解释放能量水解释放能量,故能量故能量2可用于乳酸在人体肝再生成葡萄糖可用于乳酸在人体肝再生成葡萄糖,D项正确。项正确。答案答案:D细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一【例【例4】下图为生物体内】下图为生物体内ATP和和ADP相互转化的示意图相互转化的示意图,对对这一过程的叙述这一过程的叙述,错误的是错误的是()ATPADP+Pi+能量A.该图表示该图表示ATP和和ADP的物质和能量的转变都是可逆的的物质和能量的转变都是可逆的B.生物体内的该过程能保证生命活动顺利进行生物体内的该过程能保证生命活动顺利进行C.该过程能
17、持续不断地在生物活细胞中进行该过程能持续不断地在生物活细胞中进行D.该图表示生物体内存在着能量的释放和储存过程该图表示生物体内存在着能量的释放和储存过程细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一解析解析:ATP与与ADP的相互转化过程中的相互转化过程中,物质的转变可逆物质的转变可逆,能量能量不可逆不可逆(ATP水解时水解时,能量来自能量来自ATP中的高能磷酸键中的高能磷酸键,ATP合成合成时时,能量来自细胞呼吸和光合作用能量来自细胞呼吸和光合作用),A项错误。项错误。答案答案:A【母题延伸】【母题延伸】图示中图示中,反应
18、向左进行时反应向左进行时,能量来源是什么能量来源是什么?产物除了产物除了ATP还有什么还有什么?提示提示:能量来源是光能或有机物中的化学能。产物还有水。能量来源是光能或有机物中的化学能。产物还有水。细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一探究探究三三ATP的利用的利用 阅读如下资料阅读如下资料,思考相关问题。思考相关问题。资料资料1:萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用
19、下的催化作用下,荧光素与氧发生化学反应荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并形成氧化荧光素并且发出荧光。且发出荧光。资料资料2:胰岛胰岛B细胞内细胞内K+浓度为细胞外的浓度为细胞外的28倍倍,细胞外细胞外Ca2+为细胞内的为细胞内的15 000倍。当血糖浓度增加时倍。当血糖浓度增加时,葡萄糖进入葡萄糖进入胰岛胰岛B细胞引起一系列生理反应细胞引起一系列生理反应,如下图所示。细胞内如下图所示。细胞内ATP浓度增加浓度增加,导致导致ATP敏感的敏感的K+通道关闭通道关闭,K+外流受阻外流受阻,进而触进而触发发Ca2+大量内流大量内流,最终导致胰岛素分泌。最终导致胰岛素分泌。细胞的能量“货币”ATP
20、课件【新教材】人教版高中生物必修一细胞的能量“货币”ATP课件【新教材】人教版高中生物必修一 (1)资料资料1中中,萤火虫发光是吸能反应还是放能反应萤火虫发光是吸能反应还是放能反应?提示提示:吸能反应。吸能反应。(2)资料资料1中中,在萤火虫发光的现象中在萤火虫发光的现象中,ATP的具体作的具体作用是什么用是什么?该过程中能量的形式发生了怎样的转化该过程中能量的形式发生了怎样的转化?提示提示:为荧光素提供能量为荧光素提供能量,激活荧光素。激活荧光素。ATP中活中活跃的化学能跃的化学能光能。光能。(3)资料资料2中中,胰岛胰岛B细胞运输细胞运输K+和和Ca2+的方式是的方式是 。该运输方式是。该
21、运输方式是反应。反应。答案答案:主动运输吸能主动运输吸能 (4)资料资料2中中,当当ATP升高时升高时,ATP与与ATP敏感的敏感的K+通道上某特定位点结合通道上某特定位点结合,引起该通道关闭并触发引起该通道关闭并触发Ca2+通道打开通道打开,此过程说明此过程说明ATP的作用是的作用是 ,该特定位点的主要组成成分是该特定位点的主要组成成分是。答案答案:作为信息分子传递信息蛋白质作为信息分子传递信息蛋白质【例【例5】下列是细胞内的化学反应】下列是细胞内的化学反应,其中需要消耗其中需要消耗ATP的的有有()细胞通过主动运输吸收细胞通过主动运输吸收K+肌肉收缩蛋白质肌肉收缩蛋白质的分泌萤火虫发光大脑
22、思考蔗糖的合成的分泌萤火虫发光大脑思考蔗糖的合成植物细胞的质壁分离和复原过程植物细胞的质壁分离和复原过程A.B.C.D.答案答案:C【例【例6】Ca2+释放到细胞膜外是一个主动运输的过程释放到细胞膜外是一个主动运输的过程,该过程需要该过程需要ATP供能供能,下列关于该过程的说法下列关于该过程的说法,错误的是错误的是()A.Ca2+主动运输的载体蛋白也是催化主动运输的载体蛋白也是催化ATP水解的酶水解的酶B.该过程中催化该过程中催化ATP水解的酶水解的酶,可被可被Ca2+直接激活直接激活C.ATP释放的磷酸基团可与载体蛋白结合释放的磷酸基团可与载体蛋白结合,使之磷酸化使之磷酸化D.载体蛋白磷酸化
23、伴随其空间结构的变化载体蛋白磷酸化伴随其空间结构的变化解析解析:Ca2+主动运输的载体蛋白也是催化主动运输的载体蛋白也是催化ATP水解的酶水解的酶,该该过程中过程中,当膜内侧的当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合后就激活该酶与其相应位点结合后就激活该酶,将将ATP水解水解,Ca2+不能直接激活不能直接激活ATP水解酶水解酶,A项正确项正确,B项错项错误误;ATP释放的磷酸基团可与载体蛋白结合释放的磷酸基团可与载体蛋白结合,使载体蛋白磷使载体蛋白磷酸化酸化,载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化,活性也发活性也发生改变生改变,C、D项正确。项正确。答案答案:B【情
24、境迁移】【情境迁移】智能生物药物成为治疗癌症等难以攻克的疾病的首智能生物药物成为治疗癌症等难以攻克的疾病的首选选,其中其中ATP控制的药物递送系统通常用靶向控制的药物递送系统通常用靶向ATP的适体的适体作为作为“生物闸门生物闸门”来实现药物的按需快速释放。近些年来实现药物的按需快速释放。近些年,一系列的材料已经证明一系列的材料已经证明,在细胞内高含量在细胞内高含量ATP条件下可以条件下可以释放治疗药物。释放治疗药物。(1)文中文中“一系列的材料一系列的材料”可以是蛋白质纳米管可以是蛋白质纳米管,可用可用来包裹、保护药物来包裹、保护药物,根据根据ATP、蛋白质的结构和功能推测、蛋白质的结构和功能推测ATP在药物释放中所起的作用。在药物释放中所起的作用。提示提示:ATP水解释放的能量可使蛋白质纳米管结构水解释放的能量可使蛋白质纳米管结构发生改变发生改变,从而释放药物。从而释放药物。(2)ATP控制的药物递送系统是否实现了药物的定向控制的药物递送系统是否实现了药物的定向运输运输?提示提示:没有没有,只是实现了药物的按需释放。只是实现了药物的按需释放。课堂建构
