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5章细胞的能量供应和利用第2节细胞的能量“货币”ATP银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。秋夕【作者】杜牧【朝代】唐讨论1.萤火虫发光的生物学意义是什么？2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？3.在萤火虫发光的过程中有能量转化？“求偶行为”主要是相互传递信号，以便繁衍后代萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质有

尾部细胞内的一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。探究:萤火虫发光的直接能源物质?【材料用具】【作出假设】【提出问题】ATP是直接的能源物质萤火虫发光的直接能源物质是什么？【实验设计】活萤火虫数只，生理盐水，葡萄糖，脂肪、ATP荧光素+能量+O2

氧化荧光素+H2O荧光素酶（发出荧光）【实验原理】荧光消失ABCD２ｍL葡萄糖溶液２ｍL脂肪溶液２ｍL生理盐水有荧光出现无荧光出现无荧光出现无荧光出现2ml荧光素溶液15min暗处观察暗处结论:萤火虫发光的直接供能物质是

。ATP２ｍLATP溶液自变量因变量对照组实验组实验组实验组能源来源直接能源物质主要能源物质生物体内良好的储能物质动物细胞内的储能物质植物细胞内的储能物质最终能源来源ATP糖类（葡萄糖）脂肪糖原淀粉

有机物（糖类、脂肪等）中的化学能→ATP中的化学能→用于各项生命活动。ATP是能直接给细胞生命活动提供能量的物质，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。ATP≠能量；ATP是直接能源物质！太阳能腺苷腺苷一磷酸腺苷二磷酸腺苷三磷酸A腺嘌呤核糖核苷酸AMPADPATP3.组成元素C、H、O、N、P2.化学组成1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团4.结构简式ATP或腺苷三磷酸1.名称A－P～P～PA:P:～:—:腺苷磷酸基团普通的化学键特殊的化学键RNA的组成单位一.ATP是一种高能磷酸化合物

α位β位γ位APPP5.ATP的特点②ATP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

。①ATP不稳定的原因是ATP中两个相邻的磷酸基团都

，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团有较高的

。带有负电荷而相互排斥转移势能释放能量高能磷酸化合物注意:ATP并非细胞生命活动唯一的直接供能物质，只是绝大多数生命活动的直接供能物质。（还有GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等）磷酸肌酸

α位β位γ位特殊的化学键不稳定、容易断裂具有较高的转移势能当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生改变。“1、2、3”“1”——1个腺苷“2”——2个特殊化学键“3”——3个磷酸基团A－P～P～P一.ATP是一种高能磷酸化合物ATPDNARNA核苷酸腺苷腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸一分子核糖

+一分子腺嘌呤一分子脱氧核糖+一分子腺嘌呤+一分子磷酸

一分子核糖+一分子腺嘌呤+一分子磷酸腺嘌呤知识延伸ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中的“A”表示的含义有什么不同？1个ATP分子中有

个腺苷，

个特殊化学键键，

个磷酸基团。A—P~P~P123在各种条件都适宜的情况下，20个腺苷和90个磷酸分子最多可以合成的ATP分子数和形成的特殊化学键数分别为()

A.20、30

B.30、90

C.20、60

D.20、40变式训练D思考二.ATP与ADP可以相互转化A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi酶酶能量PiATP

ADP+Pi+能量ATP水解酶这里的能量用于各项生命活动。ATP合成酶这里的能量从哪里来？从动物和人等来看：呼吸作用能量ATP的形成途径分解有机物释放的能量从绿色植物来看：ATP的形成途径呼吸作用能量光合作用吸收光能动物、人、真菌和大多数细菌绿色植物呼吸作用呼吸作用光合作用ADP+Pi+能量ATP合成酶ATPATP的形成途径(总结)合成场所：细胞质基质、线粒体、叶绿体有机物氧化分解A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量PiATP水解酶ATP合成酶能量PiATP

ADP+Pi+能量ATP水解酶这里的能量用于各项生命活动。ATP合成酶这里的能量从哪里来？呼吸作用光合作用这种转化是否为可逆反应？不是可逆反应。(物质是可逆的，能量是不可逆)二.ATP与ADP可以相互转化【思考】ATP与ADP的相互转化是否可逆？反应式ATP

ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量

ATP场所生物体的需能部位细胞质基质、线粒体、叶绿体反应类型

反应

反应能量去路

能量来源特殊化学键的断裂特点时刻不停地发生，并且处于

之中水解储存于特殊化学键中合成用于各项生命活动呼吸作用释放的能量光能动态平衡ATP水解酶ATP合成酶注:“物质是可逆的，能量是不可逆的”因为(1)所需的酶种类不同；(2)能量的来源和去向不同。(3)反应发生的场所不同；ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处在动态平衡之中。这对于构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。

2.ATP在细胞内含量很少但机体对能量的需求量很大，怎么解决这种能量供需矛盾？

1.一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。而一个成年人在24h内水解及再合成的ATP总量相当于他的体重。但每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1g。ATP在细胞内含量很少ATP在细胞内转化快资料显示：人体中ATP的总量只有大约0.1mol，剧烈运动时只能维持3s。氰化钾会阻止细胞中ATP的合成，中毒后人在几分钟内就会死亡。对于正常的细胞来说，

ATP和ADP转化迅速，并且处于动态平衡中，保证了生命活动的稳定供能，代谢的正常进行。意义:保证细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP在能源物质供能过程中处于核心地位，绝大多数能源物质只有转化为ATP才能为生命活动功能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。用于大脑思考（电能）用于主动运输（渗透能）ATPATP的能量被消耗于各种需能的生命活动用于生物发光（光能）用于肌肉收缩（机械能）用于生物发电（电能）葡萄糖+果糖蔗糖酶（化学能）四.ATP的利用1.参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的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分子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.载体蛋白的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为主动运输提供能量四.ATP的利用ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。1.吸能反应总是与___________相联系，由ATP水解提供能量；

放能反应总是与____________相联系，释放的能量贮存在ATP中。ATP的水解ATP的合成2.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。糖类、脂肪等有机物储存有大量的能量，但不能被直接利用。ATP储存的能量相对较少，但能被直接利用。释放储存ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”放能反应与吸能反应蛋白质的合成葡萄糖的氧化分解下列属于吸能反应的是

，属于放能反应的是

。①麦芽糖分解成葡萄糖②氨基酸合成蛋白质

③葡萄糖合成淀粉④二氧化碳和水合成葡萄糖⑤糖分解为二氧化碳和水②③④①⑤细胞内的化学反应放能反应吸能反应吸收能量蛋白质的合成释放能量葡萄糖的氧化分解由ATP水解提供能量释放的能量储存在ATP中呼吸作用（葡萄糖等氧化分解）释放能量(放能反应)合成水解为生命活动提供能量(吸能反应)ATP培育出转基因荧光树

将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。萤火虫的发光原理荧光素酶＋氧气荧光素激活的荧光素荧光氧化荧光素发出能量应用:

白天，阳光照射，公园与普通公园一模一样。晚上，这些树就自动发光。公园里不需要路灯，一片通明。而且，光照非常柔和。

未来，夜间发光的树可能会成为街灯的天然替代品。与社会的联系将荧光素酶基因导入植物体内，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光。ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。荧光素+ATP氧化荧光素(发出荧光)荧光素酶O2荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多ATP荧光检测仪与社会的联系【适应症】

用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全等的辅助治疗。【药物原理】

当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时，三磷酸腺苷（ATP）即分解成二磷酸腺苷及磷酸基，同时释放出能量。与社会的联系学习小结ATP功能:细胞的直接能源物质

细胞的能量“货币”结构光合作用细胞呼吸ADP转化成ATP时所需能量的主要来源与RNA的关系含量少转化快利用光能电能机械能化学能吸能反应水解合成元素:CHONPATP的功能ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。有机物中的化学能ATP中的化学能耗能的生命过程细胞中流通的能量“货币”课堂巩固1.下列关于ATP的叙述，正确的是()A.ATP中A代表腺嘌呤B.ATP分子结构式可以简写为A～T～PC.ATP可水解为1个核苷酸和2个磷酸D.ATP水解产生的能量，可用于合成ATPC2.如图为ATP分子结构式。下列相关叙述错误的是(

)A.图中五碳糖为核糖B.图中虚线框中的基团是腺苷C.该分子中有2个特殊化学键D.该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸B3.以下对生物体ATP的叙述中，正确的是(

)A.ATP与ADP是同一种物质的两种形态B.动物细胞中，产生ATP的过程为呼吸作用C.ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核苷酸D.ATP和ADP的相互转化是两个完全可逆的过程B

4.以下为ATP和ADP相互转化的示意图，对这一过程的叙述不正确的是(

)A．存在着能量的释放和储存B．保证了生命活动的顺利进行C．持续不断地在生物活细胞中进行D．此过程物质与能量变化都是可逆的DATPADP+Pi+能量合成酶