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必修1

第5章 第2节 细胞的能量“货币”ATP 授课人：叶雨轩 问题探讨 “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。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关生物学问题。 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吗？ 问题探讨 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吗？ 有，萤火虫腹部细胞内有一些有机物中储存的化学能，只有在转变为光能时才能发光 问题探讨 “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。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关生物学问题。 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 荧光素 能量 激活的荧光素 荧光素酶 +氧气 氧化 荧光素 发出 荧光 萤火虫的发光原理 问题：细胞内什么物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？ 问题探讨 荧光素+ATP+O2 荧光素酶 氧化荧光素+H2O 发出荧光 糖类是细胞中主要的能源物质 脂肪是细胞中良好的储能物质 5 能源物质 生物的生命活动 可以直接利用吗？ 能量转移 ATP 直接供能 糖类和脂肪分子虽然富含能量，但直接给生命活动提供能量的通常是ATP 糖类是细胞中主要的能源物质 脂肪是细胞中良好的储能物质 一、ATP是一种高能磷酸化合物 腺苷（A） ATP（腺苷三磷酸） ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸） 模型图 ATP结构式 A—P～P～P A : P : ～: —: 腺苷 磷酸基团 普通的化学键 特殊的化学键 结构简式 ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的 思考：ATP的元素组成？ (腺嘌呤核糖核苷酸) 问题：细胞为什么不直接利用葡萄糖等有机物中的 能量， 而是要将能量转移至ATP中再利用？ 1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放能量2870kJ， 1 mol ATP水解可以释放能量30.54kJ。 一、ATP是一种高能磷酸化合物 “存折” 8 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1 molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ; 水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物叫作高能磷酸化合物 ATP与ADP可以互相转化吗？ 二、ATP与ADP可以互相转化 二、ATP与ADP可以互相转化 经测定，一个人在剧烈运动时，每小时将有30Kg的ATP发生水解转化而人体内每时每刻测得ATP的总量仅有2mg。如何解释? ATP与ADP可以相互转换，这种转换时刻不停的发生，且处于动态平衡之中。 ATP水解酶 ATP合成酶 Pi 能量 Pi 能量 虽然产物可逆，但能量、酶、发生场所均不同，所以不是可逆反应 二、ATP与ADP可以互相转化 合成ATP的能量来自于: 动物、人、真菌、大多细菌：呼吸作用 绿色植物：呼吸作用、光合作用(太阳光) 三、ATP的利用 大脑思考 生物发光 肌肉收缩 物质合成 主动运输 细胞中绝大多数需要能量的活动都是由ATP提供能量的(除此之外还有CTP、UTP、GTP等) 三、ATP的利用 资料 14 物质从ATP水解获得磷酸基团的过程称为磷酸化，是获能的过程；磷酸化后的蛋白质空间结构发生改变，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 ATP的供能方式 三、ATP的利用 P Ca2+ 15 资料分析 ATP 消耗量大 ATP 含量很少 矛盾 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。 1 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。 2 三、ATP的利用 16 ATP合成和水解都非常迅速 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 吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量 放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中 ATP　 　ADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量 ATP （水解酶） （合成酶） ATP与ADP相互转化的反应式？ 三、ATP的利用 17 ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内的能量“货币” 许多吸能反应和ATP的水解相联系， 许多放能反应与ATP的合成相联系。 吸 能 反 应 能量 能量 水解 合成 放 能 反 应 三、ATP的利用 18 如果将萤火虫发光基因转入道路两旁的树中，那么…… 发荧光的烟草苗 三、ATP的利用 19 1 ATP的功能 细胞的直接能源物质 细胞中流通的能量“货币” 3 ATP与ADP的转化 小 结 2 ATP的结构 快速、时刻不停地发生 处于动态平衡 存在于所有生物的细胞内部 结构简式：A—P～P～P ATP 20 酶 酶 光合作用 呼吸作用 ATP ADP 主动运输 物质合成 肌肉收缩 …… Pi Pi 活动：请将ATP与ADP的转化概念图补充完整 能量 能量 生物发光 ATP与ADP的相互转化在所有生物的细胞内都一样，体现了生物界的统一性。 21 结论：______________________________________________________________ ___________________。 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 2.ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？请完善下表并得出结论。 反应 ATP　 　ADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量 ATP 反应类型 水解反应 合成反应 酶的类型 ________ ________ 场所 活细胞所有部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 能量来源 _____________________ _______________________ 能量去向 ___________________ ____________________ 水解酶 合成酶 特殊化学键中的化学能 有机物中的化学能、光能 用于各项生命活动 储存于特殊化学键中 生物体内的能源物质总结： (1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。 (2)主要能源物质：糖类。 (3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 (4)主要储能物质：脂肪。 (5)直接能源物质：ATP。 (6)最终能量来源：太阳能。 1.下列图示能正确表示ATP的是 A. B. C. D. 典题应用 √ 2.下列关于ATP分子的叙述，正确的是 A.A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团 B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 C.1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自两个特殊化学键的断裂 D.T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似 √ 3.下列有关ATP的叙述，不正确的是 A.ATP的合成一般与放能反应相联系 B.ATP中的能量可以来源于光能、化学能 C.细胞内各种吸能反应一般需要消耗ATP D.“能量”就是指ATP，ATP就是“能量” √ 典题应用 4.如图是细胞内ATP与ADP相互转化的示意图，请据图回答下列问题： 在人体内，图示左侧的能量用来合成ATP，来自呼吸作用释放的能量，右侧的能量是ATP水解释放的能量，用于细胞中耗能的生命活动，如大脑思考、主动运输等。 (1)在人体内，图示左侧的能量来自_____作用，右侧的能量用于_________(举一例)。 呼吸 大脑思考 (2)在绿色植物体内，图示左侧的能量来自_____作用和______作用。 (3)从图中可知，在适宜的温度和酶的作用下， ADP转变成ATP时还需要的条件是__________。将ADP转化为ATP的图示改写成反应式的形式：________________________。 能量和Pi 呼吸 光合 (4)经测定，正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是_________________________________________ _________________。 ATP和ADP的这种相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中 细胞内ADP、ATP的总量很少，为满足细胞的能量需要，ATP和ADP的相互转化在细胞内时刻不停地发生且处于动态平衡之中。 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 练习与应用 练习与应用 2、ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下列关于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、ATP可以水解为ADP和磷酸 D、正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定 Lavf58.30.100 ADP＋能量＋PiATP $$