
【主干知識(shí)梳理】一、ATP的結(jié)構(gòu)與功能1.ATP的結(jié)構(gòu)
(1)中文名稱:_____________。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:______________。(3)符號(hào)含義:A代表_____,P代表_________,“~”代表______________。
2.ATP的特點(diǎn)(1)不穩(wěn)定:_____________有一種離開(kāi)ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢(shì),也就是具有較高的__________。(2)高能量:ATP水解釋放的能量高達(dá)______ kJ/ml,是細(xì)胞內(nèi)的一種__________________。3.ATP的功能ATP能夠直接為生命活動(dòng)提供能量,是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的_______________。
二、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化1.相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式_________________________。
2.相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)(1)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生,且處于_________之中。(2)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的__________機(jī)制,在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都是一樣的,體現(xiàn)了生物界的________。3.合成ATP的能量來(lái)源(1)綠色植物:__________、__________。(2)動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌等:____________。
三、ATP的利用1.ATP利用的實(shí)例2.ATP供能的原理ATP水解釋放的__________使蛋白質(zhì)等分子磷酸化,這些分子被磷酸化后,_________發(fā)生變化,_____也被改變,因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。
3.ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”(1)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與ATP的關(guān)系:(2)能量通過(guò)__________在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。
【教材微點(diǎn)發(fā)掘】1.ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì),結(jié)合教材第86頁(yè)相關(guān)內(nèi)容和下圖,回答下列問(wèn)題:
(1)ATP是___________的英文名稱縮寫,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是_____________,其中A代表_____,T代表___,表示含有3個(gè)磷酸基團(tuán),P代表__________,“—”代表普通磷酸鍵,“~”代表_______________。由此可見(jiàn)ATP主要通過(guò)___________________儲(chǔ)存能量。(2)ATP的組成元素有__________________。若ATP完全水解,會(huì)得到_____________________ (填成分)。(3)ATP中的“A”與堿基中的“A”是同一種物質(zhì)嗎?提示:不是。在ATP中,“A”代表腺苷(腺嘌呤+核糖);在堿基中,“A”代表腺嘌呤。
2.下圖為ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能示意圖,請(qǐng)按照過(guò)程順序排列____________________。(用箭頭和圖號(hào)表示)答案:圖1→圖3→圖2
3.把ATP比喻成能量的“貨幣”,此處的“貨幣”的含義有哪些?提示:(1)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化,伴隨著能量的釋放和儲(chǔ)存。此外,ATP和ADP的數(shù)量還處于動(dòng)態(tài)平衡之中。(2)ATP廣泛存在生物的各種細(xì)胞中,各類生物(植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌等)都能以ATP作為直接能源物質(zhì),也反映了生物界的統(tǒng)一性,說(shuō)明了多種多樣的生物都有共同的起源,就像貨幣在某國(guó)家內(nèi)可以流通一樣。(3)教材在闡述將ATP比喻為能量“貨幣”的原因時(shí),是從ATP與吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的關(guān)系入手的。放能反應(yīng)促進(jìn)ATP的合成(ADP與磷酸合成ATP,需吸能);吸能反應(yīng)伴隨ATP的水解(ATP分解為ADP和磷酸,要放能)。也就是說(shuō),能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。(4)ATP可以重復(fù)使用,就像貨幣一樣。
新知探究(一) ATP分子的結(jié)構(gòu)【拓展·深化】1.ATP的元素組成與結(jié)構(gòu)
2.不同化合物中“A”的辨析
【典題·例析】[典例1] 天宮二號(hào)與神舟十一號(hào)飛船成功對(duì)接,航天員在軌完成“太空養(yǎng)蠶”,如圖表示太空蠶——“秋豐白玉”體內(nèi)發(fā)生的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是( )A.ATP分子中的A是由脫氧核糖和腺嘌呤組成的B.ATP中的能量可以來(lái)源于光能、化學(xué)能,也可以轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能C.細(xì)胞中的吸能反應(yīng)一般與ATP的合成反應(yīng)相聯(lián)系D.乳酸菌細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生圖中ATP與ADP間相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制
[答案] B[解析] ATP分子中的A是由核糖和腺嘌呤組成的,A錯(cuò)誤;光合作用過(guò)程中合成ATP的能量來(lái)源于光能,呼吸作用過(guò)程中合成ATP能量來(lái)源于化學(xué)能,ATP水解釋放的能量也可以轉(zhuǎn)化成光能(如螢火蟲發(fā)光)和化學(xué)能(如合成蛋白質(zhì)),B正確;細(xì)胞中的吸能反應(yīng)一般與ATP的水解反應(yīng)相聯(lián)系,C錯(cuò)誤;乳酸菌細(xì)胞中會(huì)發(fā)生圖中ATP與ADP間相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制,D錯(cuò)誤。
[典例2] 下圖中的四種化合物的化學(xué)組成中,“○”中所對(duì)應(yīng)的名稱正確的是( )A.①腺嘌呤脫氧核苷酸B.②腺苷C.③腺嘌呤D.④腺嘌呤核糖核苷酸
[答案] D[解析]?、偈茿TP,ATP去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)(P)后余下的圓圈內(nèi)的部分為腺嘌呤核糖核苷酸;②是腺嘌呤核糖核苷酸,圓圈內(nèi)是腺嘌呤;③是DNA分子,圓圈內(nèi)是腺嘌呤脫氧核苷酸;④是單鏈的RNA,圓圈內(nèi)是腺嘌呤核糖核苷酸。
歸納拓展ATP與核糖核苷酸的關(guān)系組成ATP和核苷酸的元素是相同的,都是C、H、O、N、P。ATP中存在一個(gè)普通磷酸鍵和兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵。破壞了兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵,剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。
【應(yīng)用·體驗(yàn)】1.下列關(guān)于細(xì)胞的能量“貨幣”——ATP的敘述,正確的是( )A.ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸B.ATP中遠(yuǎn)離“A”的特殊的化學(xué)鍵易水解C.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A—P—P—PD.細(xì)胞中ATP的含量少,化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定答案:B解析:ATP中的“T”代表三個(gè)(磷酸基團(tuán));ATP中遠(yuǎn)離“A”的特殊的化學(xué)鍵易水解;ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A—P~P~P;細(xì)胞中ATP的含量少,但其化學(xué)性質(zhì)活躍。
2.如圖表示ATP的結(jié)構(gòu),下列相關(guān)說(shuō)法正確的是( )A.b鍵斷裂后形成ADP和PiB.圖中的3表示ATP中的字母AC.由1、2、3各一分子形成的物質(zhì)是組成DNA的基本單位D.組成ATP的化學(xué)元素是C、H、O、N、P
答案:D 解析:a鍵斷裂后形成ADP和Pi;圖中3表示腺嘌呤,2與3結(jié)合為腺苷,即ATP中的A;由1、2、3各一分子形成的物質(zhì)是組成RNA的基本單位之一;ATP的組成元素為C、H、O、N、P。
新知探究(二) ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用【探究·深化】[情境質(zhì)疑]ATP為生命活動(dòng)提供能量離不開(kāi)與ADP的相互轉(zhuǎn)化。下圖表示ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程,請(qǐng)結(jié)合該圖分析:
1.寫出ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式:__________________________。2.轉(zhuǎn)化的過(guò)程分析:(1)ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,在有關(guān)酶的催化作用下,ATP(A—P~P~P)分子中_______的那個(gè)特殊的化學(xué)鍵容易斷裂,遠(yuǎn)離A的那個(gè)磷酸基團(tuán)就脫離下來(lái),形成游離的____(磷酸),同時(shí),儲(chǔ)存在這個(gè)特殊的化學(xué)鍵中的______釋放出來(lái),ATP就轉(zhuǎn)化成ADP(分子簡(jiǎn)式:__________)。
(2)在有關(guān)酶的催化作用下,ADP可以接受______,同時(shí)與一個(gè)游離的___結(jié)合,重新形成ATP(A—P~P~P)。(3)ATP水解釋放的能量是儲(chǔ)存在_______________內(nèi)的化學(xué)能,釋放出來(lái)后供______________利用;合成ATP的能量主要來(lái)源于呼吸作用分解的________中的化學(xué)能和光合作用吸收的______。3.下列過(guò)程需要ATP水解提供能量的是_____________。①主動(dòng)運(yùn)輸?、谏锇l(fā)光、發(fā)電?、奂∪馐湛s?、艿矸酆铣伞、荽竽X思考?、薷?xì)胞吸收水分
[重難點(diǎn)撥]1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不可逆的過(guò)程
2.細(xì)胞的能源物質(zhì)歸納(1)能源物質(zhì):糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。(2)主要能源物質(zhì):糖類。(3)儲(chǔ)能物質(zhì):脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。(4)主要儲(chǔ)能物質(zhì):脂肪。(5)直接能源物質(zhì):ATP。(6)最終能量來(lái)源:太陽(yáng)能。
【典題·例析】[典例1] 對(duì)“ATP ADP+Pi+能量”的敘述,正確的是( )A.①過(guò)程和②過(guò)程所需的酶都是一樣的B.①過(guò)程的能量供各項(xiàng)生命活動(dòng)利用,②過(guò)程的能量來(lái)自糖類等有機(jī)物的氧化分解C.①過(guò)程和②過(guò)程時(shí)刻發(fā)生,處于動(dòng)態(tài)平衡之中D.ATP中的能量可來(lái)源于光能、熱能,也可以轉(zhuǎn)化為光能、熱能
[答案] C[解析]?、龠^(guò)程為水解酶催化的水解反應(yīng),②過(guò)程為合成酶催化的合成反應(yīng);①過(guò)程釋放的能量可供各項(xiàng)生命活動(dòng)利用,②過(guò)程的能量來(lái)自呼吸作用分解糖類等有機(jī)物釋放的能量,在綠色植物中還可來(lái)源于光合作用吸收并轉(zhuǎn)化的光能;生物體內(nèi)ATP的水解與合成時(shí)刻發(fā)生,處于動(dòng)態(tài)平衡之中;ATP中的活躍化學(xué)能可來(lái)源于光能,但不能來(lái)源于熱能,ATP中的活躍化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為光能、熱能、機(jī)械能、電能等多種形式的能。
[典例2] 下列有關(guān)ATP的敘述錯(cuò)誤的是( )A.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化保證了機(jī)體對(duì)能量的需求B.圖中兩次ATP的水解,后者能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng)C.圖中兩次合成ATP,前者能量來(lái)源于光能且在人體細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生D.ATP由3個(gè)磷酸基團(tuán)和1個(gè)腺嘌呤構(gòu)成
[答案] D[解析] 細(xì)胞中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中,保證了機(jī)體對(duì)能量的需求,A正確;圖中兩次ATP的水解,前者能量?jī)?chǔ)存在有機(jī)物中,后者能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng),B正確;圖中兩次合成ATP,前者ATP的合成是通過(guò)光合作用,所需能量來(lái)源于光能,在人體細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生,C正確;一分子ATP由3個(gè)磷酸基團(tuán)和1個(gè)腺苷(由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成)構(gòu)成,D錯(cuò)誤。
【應(yīng)用·體驗(yàn)】1.ATP-ADP循環(huán)的示意圖如下。下列敘述正確的是( )A.能量①只能來(lái)自化學(xué)能B.蛋白質(zhì)的合成過(guò)程需要反應(yīng)①供能C.反應(yīng)②中ATP中的特殊的化學(xué)鍵都斷裂D.能量②可用于乳酸在人體肝臟中再生成葡萄糖
答案:D 解析:能量①可來(lái)自光能、化學(xué)能;蛋白質(zhì)的合成需要ATP提供能量,即需要反應(yīng)②供能;ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A—P~P~P,含有2個(gè)特殊的化學(xué)鍵,反應(yīng)②中有一個(gè)特殊的化學(xué)鍵斷裂;乳酸在人體肝臟中再生成葡萄糖消耗能量,需要反應(yīng)②提供能量。
2.ATP是生物體內(nèi)重要的能源物質(zhì),下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.AMP可以作為合成ADP及mRNA的原料B.甲過(guò)程中釋放的能量可以用于細(xì)胞分裂C.丁過(guò)程中合成ATP所需能量可以是光能、化學(xué)能、熱能D.催化甲過(guò)程和丁過(guò)程的酶肯定不是同一種酶
答案:C 解析:AMP是腺苷一磷酸,可作為合成ADP的原料(AMP+Pi+能量→ADP),又是腺嘌呤核糖核苷酸,可作為合成mRNA的原料,A正確;ATP是生物體內(nèi)的直接能源物質(zhì),其水解釋放的能量可以用于各項(xiàng)生命活動(dòng),B正確;光能在光合作用的光反應(yīng)中可轉(zhuǎn)化為ATP中的能量,細(xì)胞呼吸中有機(jī)物分解釋放出的能量,也可合成ATP,但熱能無(wú)法用于合成ATP,C錯(cuò)誤;酶具有專一性,催化甲過(guò)程和丁過(guò)程的酶不是同一種酶,D正確。
科學(xué)視野——生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)ATP是生命活動(dòng)最主要的直接能源物質(zhì),但不是唯一的直接能源物質(zhì),除ATP外,還有UTP、GTP和CTP。UTP是由一個(gè)尿嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的;GTP是由一個(gè)鳥(niǎo)嘌呤、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的;CTP是由一個(gè)胞嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的。每個(gè)分子去掉兩個(gè)磷酸后都是構(gòu)成RNA的基本單位,它們的關(guān)系如下圖所示:
這四種物質(zhì)中,其中ATP是生物體的直接能源物質(zhì),就是說(shuō)你在運(yùn)動(dòng),吸收氨基酸、葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)都會(huì)消耗ATP,ATP是能量“貨幣”。GTP 可用于合成蛋白質(zhì),CTP可用于合成脂質(zhì),UTP可用于合成多糖。另外,ATP中的核糖若改變?yōu)槊撗鹾颂?,就轉(zhuǎn)變?yōu)閐ATP(脫氧腺苷三磷酸)。
【素養(yǎng)評(píng)價(jià)】1.ATP、GTP、CTP和UTP是細(xì)胞內(nèi)四種高能磷酸化合物,它們徹底水解的產(chǎn)物只有堿基不同,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.ATP是細(xì)胞內(nèi)唯一的直接能源物質(zhì)B.一分子GTP中有2個(gè)特殊的化學(xué)鍵和1個(gè)普通磷酸鍵C.CTP中的“C”是由胞嘧啶和核糖構(gòu)成的D.UTP徹底水解的產(chǎn)物有尿嘧啶、磷酸和核糖
答案:A 解析:ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì),但不是唯一的,少數(shù)由GTP、CTP和UTP提供能量,A錯(cuò)誤;GTP結(jié)構(gòu)與ATP相似,故一分子GTP中有2個(gè)特殊的化學(xué)鍵和1個(gè)普通磷酸鍵,B正確;CTP中的“C”是由胞嘧啶和核糖構(gòu)成的,C正確;UTP徹底水解的產(chǎn)物有尿嘧啶、磷酸和核糖,D正確。
2.ATP是細(xì)胞的直接能源物質(zhì)。dATP(d表示脫氧)是脫氧腺苷三磷酸的英文名稱縮寫,其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)寫成dA—P~P~P。下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是( )A.一分子dATP由三分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子腺嘌呤組成B.細(xì)胞內(nèi)生成dATP時(shí)有能量的儲(chǔ)存,常與放能反應(yīng)相聯(lián)系C.在DNA合成過(guò)程中,dATP是構(gòu)成DNA的基本單位之一D.dATP具有特殊的化學(xué)鍵,可能為細(xì)胞的某些反應(yīng)提供能量
答案:C 解析:dATP與ATP結(jié)構(gòu)類似,從其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知,一分子dATP由三分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子腺嘌呤組成,A正確;細(xì)胞內(nèi)生成dATP時(shí)可形成特殊的化學(xué)鍵,有能量的儲(chǔ)存,常與放能反應(yīng)相聯(lián)系,B正確;DNA的基本組成單位是四種脫氧核苷酸,而dATP是脫氧腺苷三磷酸,在DNA合成過(guò)程中,dATP不是構(gòu)成DNA的基本單位,C錯(cuò)誤;dATP含有2個(gè)特殊的化學(xué)鍵,可能為細(xì)胞的某些反應(yīng)提供能量,D正確。
3.ATP熒光儀是專門設(shè)計(jì)用于快速檢測(cè)微生物數(shù)量的測(cè)試儀器,其工作原理是ATP的含量與活細(xì)胞的活性、種類和數(shù)量成一定的比例關(guān)系。ATP可以和蟲熒光素作用而發(fā)出生物光,光的強(qiáng)度和微生物的數(shù)量成一定的比例關(guān)系,其反應(yīng)式如下,下列有關(guān)ATP及ATP熒光儀工作原理的敘述,錯(cuò)誤的是( )
這是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》第2節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP課前預(yù)習(xí)課件ppt,共49頁(yè)。PPT課件主要包含了課前·新知導(dǎo)學(xué),腺苷三磷酸,A-P~P~P,磷酸基團(tuán),特殊的化學(xué)鍵,轉(zhuǎn)移勢(shì)能,直接能源物質(zhì),ADP,呼吸作用,有機(jī)物等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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