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

第2节 细胞的能量“货币” ——ATP 1 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。 ——唐代杜牧 1、萤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、萤火虫发光的过程有能量的转换吗？ 腹部后端细胞内有荧光素。 传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。 腹部细胞内有机物中储存的化学能转变为光能使其发光。 萤火虫发光需要 能量！ 主要能源物质？ 主要储能物质？ 糖类 脂肪 这些物质能为萤火虫发光直接供能吗? ？ 4 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取4等份分别装入两支试管,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 实验探究 15min 荧光消失 暗处 A B C D ２ｍｌ葡萄糖溶液 ２ｍｌATP 溶液 ２ｍｌ脂肪溶液 ２ｍｌ蒸馏水 有荧光出现 无荧光出现 无荧光出现 无荧光出现 能源物质 生物的生命活动 ATP 能量转移 释放能量 可以直接进行？ 糖类等 能源物质 ATP是细胞生命活动直接能源物质！  糖类、脂肪等有机物 ＡＴＰ 储存有大量的能量， 但不能被直接利用 储存的能量相对来说少，但能被直接利用 据计算，一分子葡萄糖所含的能量是一分子ＡＴＰ所含的能量的９４倍。 能量 ≈ ≈ ATP——细胞的能量“通货” （直接能源） A–P～P～P A： 腺苷 P： 磷酸基团 ～： 特殊的化学键 2.结构简式： =腺嘌呤+核糖 （3个） （2个） 1.中文名称： 腺苷三磷酸 3.是一种高能磷酸化合物 30.54KJ/mol ATP的结构 1. ATP的结构式可以简写为（ ） B A、A—P—P~P B、A—P~P~P C、A~P~P—P D、A~P~P~P 练习一 2.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和特殊化学键数目依次是（ ） A、1，2，2 B、1，2，1 C、1，3，2 D、2，3，1 C A-P~P~P 水解酶 A-P~P + Pi + ADP 能量 ATP 不稳定,易断裂,也易形成 1、ATP作为高能磷酸化合物，在供能时，如何释放能量？ ？ 2、ATP供能过程中，可形成哪些产物？ 为各项生命活动直接提供能量 ATP的生理功能： ATP在细胞内的含量是很少的。但是，ATP在细胞内的转化是十分迅速的。它在细胞内的含量总是处在动态平衡之中，这对于构成生物体内部稳定的供能环境，具有重要的意义。 ATP合成时需要的能量来自哪里呢? ATP的形成途径 ATP ADP +Pi + 能量 合成酶 水解酶 有机物中的化学能和光能(光合作用和呼吸作用） 高能磷酸键内的化学能 ATP ADP Pi 能量 能量 Pi 合成酶 水解酶 ATP与ADP相互转化示意图 ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗？ 讨论：ATP与ADP之间的相互转化是可逆反应吗？ 1、从反应条件看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。 2、从能量来源看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能，用于生命活动；合成ATP的能量来自生物体内有机物中的化学能和太阳光能。因此能量来源不同。（能量不可逆，而物质可逆） 3、从合成与分解场所看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体；ATP分解的场所相对较多。因此合成与分解的场所不同。 不是可逆反应 3. ATP转化为 ADP 可表示如下：式中X代表（ ） A、H2O B、[H] C、P D、Pi D A 4. 高等植物体内产生ATP的生理过程 （ ）  A、呼吸作用、渗透作用     B、呼吸作用、蒸腾作用 C、光合作用、呼吸作用     D、光合作用、主动运输 练习二 ATP&ADP 1、一个成年人在安静的状态下，一天内有40kg的ATP被水解；在剧烈运动状态下，ATP的消耗可达0.5kg/min。 2、ATP在细胞内的含量少，大约只有2mg，仅够剧烈运动3s内的能量所需。 ATP（和ADP）在细胞内含量很少，但转化迅速且处在动态平衡之中。 ATP是如何解决这一矛盾呢？ ？ ATP 哪些生命活动由 直接供能? ATP的利用 细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由细胞内的ATP直接提供。 肌肉收缩 生物发电 生物发光 Ca2+ ATP 用于物质合成 机械能 渗透能 电能 电能 光能 化学能 注意：除ATP外，提供能量的还有GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等。 主动运输 大脑思考 细胞中绝大数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的（还有GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等）。 ATP是如何为主动运输供能的呢？ Ca2+ ATP 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。 Ca2+ ADP 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。 Ca2+ ADP 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。 4.载体蛋白去磷酸化----构型恢复 吸能反应 放能反应 蛋白质的合成 葡萄糖的氧化分解 ATP 储存 水解放能 吸能反应(伴随ATP水解）由ATP水解提供能量。如：蛋白质的合成。 放能反应（伴随ATP合成）释放的能量贮存在ATP中。如：葡萄糖氧化分解 ATP是细胞内流通能量的“货币” 能量通过ATP分子在吸能反应与放能反应中流通，所以把ATP比喻为细胞的能量“货币” 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。 考考你：不同化合物中的“A”代表的含义 物质结构 物质名称 “A”的含义 核糖 A P ~ P P ~ ATP ….A U G C …. A-P～P ～P ATP 核糖 A P 腺苷（腺嘌呤+核糖） 腺嘌呤核糖核苷酸 DNA RNA 腺嘌呤 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 糖类、脂肪等有机物 ATP 储存有大量的能量， 但不能被直接利用 储存的能量相对 来说少，但能被 直接利用 能量 ≈ ≈ ATP是细胞的能量“通货” 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 三磷酸腺苷二钠（片剂） 三磷酸腺苷二钠（注射液） 【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。 用于主动运输 （渗透能） 用于各种运动，如肌细胞收缩（机械能） 用于生物放电（电能） 葡萄糖+果糖→蔗糖 酶 用于细胞内各种吸能反应（化学能） 用于生物发光（光能） 用于大脑思考 29 归纳小结： 一、ATP的结构和生理功能： 1、中文名称：三磷酸腺苷 2、英文缩写：ATP 3、结构简式：A—P~P~ P 4、性质：高能磷酸化合物 5、释能：30.54kJ/mol 6、含量：含量少但ATP与ADP转化迅速并处于动态平衡 7、生理功能：生命活动的直接能源 二、ATP与ADP的相互转化（反应表达式）： ADP+Pi+能量 ATP 酶 ATP的形成途径： ADP＋Pi＋ ATP 酶 动物和人 绿色植物 能 量 呼吸作用 呼吸作用光合作用 三、ATP的利用： 讨论：生物体内的能源及能源物质 1、生物体内贮存能量的有机物有： 糖类、脂肪、蛋白质 2、细胞中重要的能源物质： 葡萄糖 3、植物细胞中重要的储存能量的物质： 淀粉 4、动物细胞中重要的储存能量的物质： 糖原 5、生物体内储存能量的物质： 脂肪 6、生物体进行各项生命活动的主要能源物质： 7、生物体进行各项生命活动的直接能量物质： 糖类 ATP 8、生物体进行各项生命活动的最终能源： 太阳光能 1. ATP在细胞内的含量及其生成是（ ） A、很多，很快 B、很少，很慢 C、很多，很慢 D、很少，很快 2. ATP之所以能作为能量的直接来源是因为（ ） A、ATP在细胞中数量非常多 B、ATP中的高能磷酸键很稳定 C、ATP中的高能磷酸键储藏的能量多且很不稳定 D、ATP是生物体内惟一可以释放能量的化合物 D C 34 35 36 本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com 37 它们在为生存而获取能量！ 38 $$