5.2细胞的能量“货币”ATP 课件高一上学期生物人教版必修1

第2节

细胞的能量“货币”ATP第5章细胞的能量供应和利用必修一ATP是一种高能磷酸化合物1问题1：萤虫发光的生物学意义是什么？《秋夕》杜牧（唐）银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。《秋夕》杜牧（唐）银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。问题2：萤火虫体内有特殊的发光物质吗？腹部后端细胞内有荧光素。能量荧光素酶＋氧气荧光素激活的荧光素荧光氧化荧光素发出【资料1】萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。萤火虫的发光原理思考：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？？葡萄糖细胞中的主要能源物质：【资料2】前苏联生物学家发现ATP也能作为能源物质参与肌肉收缩。相关知识回顾生物体内良好的储能物质：植物细胞中的储能物质：动物细胞中的储能物质：糖原淀粉脂肪合作探究1：萤火虫发光需要的能量靠谁直接提供呢?葡萄糖？脂肪？或？请小组合作设计实验来探究哪些物质是萤火虫生命活动的直接能源物质。萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP制剂等荧光素+能量+O2

氧化荧光素荧光素酶（发出荧光）自变量：因变量：无关变量：添加的物质（葡萄糖/脂肪/ATP）是否发光温度等探究生命活动的直接能源物质实验1.实验材料2.实验原理3.实验变量4.实验过程发光器粉末加入试管暗处理15分钟加试剂黑暗条件下观察ABCATP制剂2ml0.1%葡萄糖2ml脂肪溶液2mlATP是驱动细胞活动的直接能源物质（ATP的功能）探究生命活动的直接能源物质实验4.实验过程发光器粉末加入试管暗处理15分钟加试剂黑暗条件下观察5.实验结论请同学们自主阅读课本P86，找出以下问题答案。1.ATP的中文名称是什么？名称由来？2.ATP由哪些化学元素组成？3.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？ATP是一种高能磷酸化合物1腺苷（A）ATP（腺苷三磷酸）~~ATP是一种高能磷酸化合物1C、H、O、N、P1.组成元素2.ATP的含义含有三个磷酸基团的腺苷，简称腺苷三磷酸。（A代表腺苷，T代表3、P代表磷酸）ATP的分子结构ATP是一种高能磷酸化合物1学习任务：假如用

表示腺嘌呤、

表示核糖、

代表磷酸基团，尝试构建ATP模型。腺嘌呤核糖PPP3.ATP的结构简式：A—P～P～P（A：腺苷P：磷酸基团—：普通磷酸键~：特殊磷酸键）思考：

~特殊磷酸键和ATP是一种高能磷酸化合物有什么关系？由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而互相排斥等原因，使得这种特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。ATP是一种高能磷酸化合物1ATPH2OH

ADP腺苷二磷酸OPOHO-O-能量高达30.54kJ/mol水解酶磷酸水PPPPPP

α位β位γ位负电负电负电

ATP水解的过程就是

的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种

。释放能量高能磷酸化合物

腺嘌呤核糖PPP~~腺苷三磷酸（ATP）A-P~P~P

腺嘌呤核糖核苷酸(AMP）腺苷二磷酸（ADP）☞AMP是RNA组成单位之一

腺嘌呤核糖PP~

腺嘌呤核糖P

ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于细胞内的UTP、GTP、CTP等。ATP是一种高能磷酸化合物1资料3：每个细胞每秒钟可合成约1000万个ATP且同时有等量ATP被水解。资料1：研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。资料2：成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。ATP消耗量大ATP含量很少ATP合成和水解都非常迅速资料分析思考：

ATP的含量很少需要量却很多，生物体是如何解决这一矛盾？ATP和ADP可以发生快速的相互转化。ATP与ADP可以相互转化2(1)ATP结构式：我相当脆弱，水解时容易断裂(2)ADP结构式:核糖PPP腺嘌呤~~核糖PP腺嘌呤~~合作探究2：ATP和ADP如何发生相互转化？请结合所学知识尝试写出ATP水解和生成ATP的反应式。ATP与ADP可以相互转化2A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi水解酶Pi合成酶ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量能量动态平衡ATP与ADP可以相互转化2

物质是可逆的，能量是不可逆的，酶也不相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。思考：

ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi水解酶Pi合成酶ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量能量动态平衡1.ATP与ADP转化是生物界的共性：ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性。ATP与ADP可以相互转化2光合作用呼吸作用呼吸作用人、动物、真菌、多数细菌等绿色植物能量ADP+Pi+ATP

酶有机物氧化分解化能合成硝化细菌ATP合成：储存在特殊的化学键中2.合成ATP的能量来源：A-P~P~P(ATP)A-P~P能量Pi水解酶Pi合成酶能量动态平衡3.ATP水解的能量去路：ATP的利用3用于大脑思考（电能）用于主动运输用于生物发光(光能)用于生物发电（电能）

用于物质合成（化学能）用于肌肉收缩（机械能）ATP的利用3思考：

ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？ATP的利用——ATP为主动运输供能的原理3胞外胞内胞外胞外胞内ATPADPPPPiH2O1.参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。2.在载体蛋白这种酶的作用下，ATP的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。3.载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。ATP的利用——ATP为主动运输供能的原理3ATP与吸能反应和放能反应之间的联系4ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量ATP水解伴随细胞发生吸能反应ATP合成伴随细胞发生放能反应放能反应

需要吸收能量，由ATP水解提供能量。如主动运输、蛋白质合成、大脑思考、胞吞胞吐等。释放能量，储存在ATP中，为吸能反应直接供能。如葡萄糖的氧化分解等。吸能反应ATPADP水解合成（各项生命活动）吸能反应放能反应能量能量葡萄糖、脂肪等4ATP与吸能反应和放能反应之间的联系

能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。ATP是细胞内流通的能量“货币”。如果将萤火虫的荧光素酶基因转入植物细胞中，再用含有荧光素的溶液浇灌植物，这样的转基因植物能在黑暗中发光，这样培育的“发光树”可用做行道树。拓展创新能量荧光素酶＋氧气荧光素激活的荧光素荧光氧化荧光素发出ATP全称：腺苷三磷酸结构简式：

A-P～P～PATP的来源：ATP与ADP相互转化:ATP的利用：用于各种生命活动光合作用呼吸作用ATPADP+Pi+能量酶1

酶2总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。课堂总结如主动运输、发光、发电习题检测4习题检测1.能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是(

)A.A-P-P~P

B.A-P~P~PC.A~P~P-P

D.A~P~P~P2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是（）A.脂肪酸B.氨基酸C.腺苷二磷酸D.腺苷三磷酸BD习题检测3.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于ATP的叙述，错误的是()A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布B.ATP合成所需的能量由磷酸提供C