5.2细胞的能量“货币”ATP（教学课件）-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 细胞的能量“货币”ATP 教 学 目 标 生命观念 科学思维 科学探究 掌握ATP的化学组成和结构特点及ATP与ADP的相互转化。认同ATP的结构与其功能相适应的生命观念。 尝试用物质与能量观建构ATP与ADP的相互转化的模型和，和在能量代谢中的作用。 通过设计实验探究细胞的直接能源物质，发展科学探究能力。 关注ATP释放能量的内涵，并激励自己奋发向上，为国争光。 社会责任 问题探讨 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 用小刀将萤火虫的发光部位割下,干燥后研磨成粉末,取三等份分别装入三支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失，然后…… ATP制剂2ml 0.1%葡萄糖2ml 蒸馏水2ml 这个实验能说明什么问题? ATP是直接能源物质 ATP是一种高能磷酸化合物 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ATP的结构 腺嘌呤 磷酸基团（3个） 腺苷（A） ATP的结构式 核糖 1. 中文名称： 2. 组成部分： 3. 元素组成： 腺苷三磷酸 腺嘌呤、核糖、磷酸基团 C、H、O、N、P 4. 结构简式： 腺苷 磷酸基团 普通化学键 特殊化学键 A—P～P～P A: —： P： ～： ATP是一种高能磷酸化合物 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等。 原 因 具有较高的转移势能。 特 点 末端的磷酸基团有一种脱离下来与其他分子结合的趋势。 结 果 ATP是一种高能磷酸化合物 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 在酶的作用下，末端的磷酸基团携带能量与其他分子结合使得后者发生变化。 其他分子 比ATP稳定 酶 ATP是一种高能磷酸化合物 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 A－P～P～P ATP是一种高能磷酸化合物 30.54kJ/mol 放能 脱落，挟能量与其他分子结合。 ATP水解 Pi+能量 酶 ATP是一种高能磷酸化合物 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 A 腺苷 腺嘌呤核糖核苷酸 AMP 腺苷一磷酸 ADP 腺苷二磷酸 ATP 腺苷三磷酸 腺嘌呤 核糖 磷酸基团 ATP与ADP可以相互转化 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 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，每分钟消耗的ATP 可达0.5kg/min 1 ATP 消耗量大 矛盾 成人体内ATP总量约50~75g，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 2 ATP 含量很少 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。 3 ATP合成和水解都非常迅速 ATP是一种高能磷酸化合物 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 能量 水解 合成 能量 ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物 —— ADP（腺苷二磷酸），脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，成为游离的磷酸（Pi）。 在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新转化成ATP。 ATP ADP ATP和ADP可以相互转化 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ADP+Pi+能量 合成酶 ATP 动物和人、真菌和大多数细菌 绿色植物 用 作 吸 呼 光合作用 呼吸作用 ADP转化成ATP时所需能量的主要来源 糖类、脂肪等有机物氧化分解 ATP和ADP可以相互转化 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ATP的合成 ATP的水解 反应式 所需酶 场所 能量来源 能量去向 关系 合成酶 水解酶 线粒体、叶绿体、细胞质基质 细胞内消耗能量的地方 用于各项生命活动 ATP ADP＋Pi＋能量 有机物中的化学能、光能 储存于特殊化学键中 特殊化学键 不是可逆反应，物质可逆，能量不可逆，场所不同，条件不同 ATP的利用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 用于大脑思考（电能） 用于肌肉收缩（机械能） 用于细胞内各种吸能反应 用于生物放电（电能） 用于生物发光（光能） 用于主动运输 （渗透能） ATP的利用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。 与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量， 如合成蛋白质、合成淀粉等。 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 放能 反应 吸能 反应 与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，如葡萄糖的氧化分解等。 ATP的利用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ATP为主动运输供能的过程 P P P A Ca2+ 参与Ca2+主动运输的载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶。 ATP的利用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ATP为主动运输供能的过程 P P P A Ca2+ 载体蛋白酶活性的激活 膜内侧的Ca2+与相应位点结合，可激活载体蛋白的酶活性。 ATP的利用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ATP为主动运输供能的过程 P P P A Ca2+ 载体蛋白的磷酸化 在载体蛋白这种酶的作用下，ATP末端的磷酸基团脱离，挟能量与载体蛋白结合。 P P P A ATP的利用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ATP为主动运输供能的过程 Ca2+ 载体蛋白空间结构改变 P P P A 载体蛋白的磷酸化导致其空间结构改变。 ATP的利用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ATP为主动运输供能的过程 Ca2+ P P P A 载体蛋白空间结构改变 载体蛋白的磷酸化导致其空间结构改变。 ATP的利用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 ATP为主动运输供能的过程 Ca2+ P P P A 载体蛋白空间结构改变 使Ca2+的结合位点转向膜外，释放Ca2+。 课堂小结 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 组成： 结构简式： ATP的功能： ATP 1分子腺苷，3分子磷酸基团 A–P～P～P 细胞生命活动的直接能源物质 ATP与ADP相互转化: ATP ADP+Pi+能量 水解酶 合成酶 ATP的利用： 大脑思考、电鳐发电、物质合成、主动运输、肌肉收缩等 吸能反应：吸收ATP水解产生的能量的反应 放能反应：释放能量供ATP合成的反应 练习与应用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 一、概念检测 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~P C.A~P~P—P D.A~P~P~P 2.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 3.下列关于ATP的叙述，错误的是（ ） A.细胞质和细胞核中都有ATP分布 B.ATP合成所需的能量由磷酸提供 C.ATP可以水解为ADP和磷酸 D.正常细胞中ATP和ADP的比值是相对稳定的 B D B 练习与应用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 一、概念检测 4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是（ ） A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散 B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的 C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 C 练习与应用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 二、拓展应用 5.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什么关系。 吸能反应，如葡萄糖和果糖合成糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放的能量提供的。放能反应，如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，以活跃的化学能的形式储存在ATP中。 练习与应用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 二、拓展应用 6.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。 在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖所含化学能的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。 练习与应用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 二、拓展应用 6.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。 在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖所含化学能的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。 练习与应用 新课导入 知识讲解 课堂小结 基础检测 二、拓展应用 在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性？这对你理解生物的进化有什么启示？ 植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。 $$