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

夜光藻导致的蓝眼泪 拥有发光小灯笼的鮟鱇鱼 荧光蕈 会发光的水母 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。 天街夜色凉如水， 卧看牵牛织女星。 ——杜牧《秋夕》 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转化吗？ 萤火虫 【资料1】萤火虫的发光原理 萤火虫的尾部发光细胞中有 荧光素和荧光素酶。 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 1、萤虫发光的生物学意义是什么？ 相互传递求偶信号，以便繁衍后代。 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。 3、萤火虫发光的过程有能量转化吗？ 有 化学能→光能 萤火虫发光的原理 科学家运用这一原理，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”。 能量 荧光素酶 ＋氧气 荧光素 激活的荧光素 氧化荧光素 发出荧光 实验材料：将离体荧光虫发光器研磨成粉末，然后制成荧光素试剂 实验试剂：蒸馏水、脂肪溶液、葡萄糖溶液、ATP注射液等 实验工具：烧杯、量筒、试管、玻璃棒等 请同学们分组讨论完成： 1、本实验的自变量是什么？ 2、是否要等到荧光消失后再加入待测物质？ 3、实验结果说明什么？ 实验原理： 【探究活动】萤火虫发光的能量供应 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH A B 蒸馏水2ml ATP注射液2ml 从A、B、C、D试管的实验现象中你得出的结论是? D 葡萄糖溶液2ml A C D B 实 验 结 果 加入等量的荧光素试剂 脂肪溶液2ml C 实验步骤： 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH 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? 糖类、脂肪 等有机物（化学能） ATP 能量 细胞的能量“货币” ATP是生命活动的直接能源物质 生命活动 能量 1.ATP的全称是什么? 2.ATP的元素组成 3.构建ATP分子的结构模型。 4.写出ATP结构简式，每部分分别代表什么？ 5.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？ 【探究活动】构建ATP的结构模型 任务：阅读教材P86～87，解决以下问题： 核糖 腺嘌呤 磷酸基团 1、ATP ：中文名称—腺苷三磷酸，（旧称：三磷酸腺苷） 腺苷（A） 一、ATP是一种高能磷酸化合物 2、组成元素：C、H、O、N、P 假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团， 尝试构建ATP的模型。 A P 核糖 腺嘌呤 腺苷（A） AMP腺苷一磷酸 ADP腺苷二磷酸 ATP腺苷三磷酸 说明： AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸， 是RNA的基本单位之一。 ~ P ~ P 3、结构简图： 组成：1分子腺苷，2个特殊化学键，3分子磷酸基团 4、结构简式： A–P～P～P 腺苷 （腺嘌呤+核糖） （旧称：高能磷酸键） 磷酸基团 普通化学键 特殊化学键 A-P~P~P A-P~P：腺苷二磷酸 ADP A-P：腺苷一磷酸 AMP A-P~P~P 腺苷三磷酸 ATP 一、ATP是一种高能磷酸化合物 化合物 结构简式 “A”含义 共同点 ATP DNA RNA 核苷酸 5、不同化合物中“A”的辨析 腺苷 (由腺嘌呤和核糖组成) 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤 20 为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？(水解时释放20.92kJ/mol及以上能量的化合物称高能化合物) 因为1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。 资料2 α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。 α 位 β位 γ位 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH 辨析ATP中的两个特殊化学键都断裂吗？ Q: 从实验结果ATP中哪一个化学键更容易断裂？为什么？ ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低 β和γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。 磷酸基团携带转移的 “势能”与其他分子结合 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH ATP水解酶 1、ATP转化成ADP的过程 A–P～P～P A–P～P + Pi + 能量 ADP （腺苷二磷酸） 不稳定,易断裂,也易形成 二.ATP和ADP可以相互转化 游离磷酸 ATP （腺苷三磷酸） 用于各项生命活动 场所： 活细胞所有部位 24 ATP的利用 用于主动运输 ATP 用于生物放电 葡萄糖+果糖→蔗糖 酶 细胞内各种吸能反应 生物发光　　　　　　　　　　　　　　　　　 渗透能 电能 光能 用于各种运动，如肌细胞收缩 机械能 化学能 热能 用于恒定体温 ATP的供能方式 高中生物学 26 ATP水解释放的 使 等分子 化。这些分子被 后， 发生 变化， 也被改变，因而可以参与各种 。 磷酸基团 磷酸 蛋白质 空间结构 活性 化学反应 磷酸化 ATP为主动运输供能的机理 27 1、成人一天在静止状态下消耗的ATP为40kg，在紧张活动的下，ATP的消耗可达0.5kg/min。 细胞内ATP含量低，消耗大，转化快 资料3 2、人体中ATP的总量只有大约0.1mol。人体细胞每天的能量需要水解200-300 mol的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次 ATP合成酶 2、ADP转化成ATP的过程 二.ATP和ADP可以相互转化 A–P～P + Pi + 能量 ADP （腺苷二磷酸） 游离磷酸 A–P～P～P ATP （腺苷三磷酸） 动物和人 绿色植物 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 线粒体、细胞质基质、叶绿体等 场所： 29 反 应 ATP→ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量→ATP 反应类型 酶的类型 场　　所 能量来源 能量去向 水解反应 合成反应 水解酶 合成酶 活细胞所有部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 特殊化学键 有机物中的化学能、光能 用于各项生命活动 储存特殊化学键中 结论 ：物质是可逆的反应、能量是不可逆的 3、ATP与ADP的相互转化是可逆反应吗？ 【探究活动】尝试构建ATP与ADP的转化模型， 并与吸能反应和放能反应相结合 ATP ADP 合成酶 水解酶 Pi 能量 Pi 能量 肌肉收缩 光能 电能 主动运输 热能 呼吸作用 光合作用 放能反应 吸能反应 水吸合放 4、吸能反应和放能反应 4、吸能反应和放能反应 ATP 合成酶 水解酶 ADP + Pi + 能量 吸能反应：与ATP的水解相联系，如合成蛋白质、合成淀粉等。 放能反应：与ATP的合成相联系，如葡萄糖的氧化分解等。 二.ATP和ADP可以相互转化 呼吸作用（葡萄糖等氧化分解）等 释放能量(放能反应) 合成 水解 生命活动(需/吸能反应) ATP 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” （1）ATP只能作为能源物质吗？ （2）有其他的直接能源物质吗？ 资料6 如果将ATP中的碱基A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子组成dNTP家族，均为高能化合物。 资料5 20世纪50年代，研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞质膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。 ATP是一种能源物质，也是能在细胞间传递信息的信号分子。 结论： 结论： 除了ATP外，鸟苷三磷酸GTP、尿苷三磷酸UTP和胞苷三磷酸CTP，也可以直接供能。 勇于质疑 ? 三、ATP的利用 SZ-LWH 组成元素： 结构简式： ATP的水解： ATP的功能： 细胞生命活动的直接供能物质 ATP C、H、O、N、P ATP的合成： A–P～P～P 课堂小结 ATP→ADP+Pi+能量 酶 ADP+Pi+能量→ATP 酶 无关变量：压强，试管洁净程度，过氧化氢是否新配制等 1.右图为ATP的结构示意图。下列相关叙述中，正确的是（ ） A. 细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量 B. ATP水解是通常断裂的是图中② C. 图中③表示腺苷 D. 图中④是构成RNA的基本组成单位之一 D C 2.腺苷三磷酸的分子简式为（ ） A．A－P－P－P B．A－P－P～P C．A－P～P～P D．A～P～P～P 3.下列关于ATP的叙述，正确的是 （ ） A.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成 B.ADP转化成ATP所需能量均来自光能 C.酶催化的生化反应必须由ATP提供能量 D.细胞呼吸过程中伴随有ATP生成 4.下列关于ATP的叙述，不正确的是（ ） A.组成ATP的元素有C、H、O、N、P B.ATP水解供能时生成一个腺苷和三个磷酸 C.形成ATP时能量可来自光能和化学能 D.分解ATP时产生的能量可转化为光能和化学能 D B 5.下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（ ） A.叶肉细胞合成的糖运输到果实 B.吞噬细胞吞噬病原体的过程 C.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖 D.细胞中由氨基酸合成新的肽链 6.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 C 7.在下列四种化合物的化学组成中,“○”中所对应的含义最接近的是(　　)  A.①②　　 B.①③　　 C.③④　　 D.⑤⑥ D Lavf58.20.100 Lavf58.76.100 Lavf58.46.101 Lavf58.30.100 $$