5.2 细胞的能量“货币”ATP-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修一

5.2 细胞的能量“货币”ATP 课程内容标准 核心素养对接 1．依据ATP的分子简式，说出ATP的化学组成和特点。 2．根据ATP与ADP的相互转化，解释ATP在细胞生命活动中的作用。 1．认同ATP的结构与功能相适应。(生命观念) 2．认识ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。(科学思维) 3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 主要是相互传递求偶信号，以便繁衍后代。 有，萤火虫腹部细胞中有机物储存的化学能转化为光能。 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 讨论 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 问题探讨 萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。 3 资料1： 萤火虫的尾部发光器中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 荧光素 + 能量 + O2 氧化荧光素 + H2O 荧光素酶 发出荧光 从哪里来？ 细胞中主要能源物质是： 细胞中良好的储能物质： 糖类 脂肪 ATP 哪种物质能够为萤火虫尾部细胞的发光直接提供能量的呢？ 小资料： 科学家用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,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分钟荧光消失后备用。 A B C 15min 暗处 荧光消失 ２ｍl 葡萄糖溶液 ２ｍl 脂肪溶液 ２ｍl ATP溶液 暗处 有荧光 无荧光 无荧光 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 消耗掉原有的能量 一、ATP的结构 (1)ATP的中文名称是什么？ (2)ATP的结构简式如何书写？ (3)ATP的组成元素有哪些？ (4)ATP简式中A、P、～ 分别代表什么？ (5)A是由哪些物质组成？ 1、阅读课本P86页，思考并回答下列问题： 腺苷三磷酸 A—P~P~P C、Ｈ、O、N、P A: 腺苷 P: 磷酸基团 ～: 特殊的化学键 腺嘌呤和核糖 6 一、ATP的结构 腺苷三磷酸 腺嘌呤(A) 核糖 P P P ~ ~ A—P~P~P 腺苷(A) 普通磷酸键 特殊化学键 一分子ATP＝一分子 + 一分子 + 三分子 。 腺嘌呤 核糖 磷酸 为什么ATP可以提供能量呢？ 元素组成：C、Ｈ、O、N、P 一分子腺苷 A: T : P: 腺苷 “三” 磷酸 7 二、ATP的水解 ATP中带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的势能，使得这种化学键不稳定。末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。 腺嘌呤(A) 核糖 P P ~ P ~ ATP（腺苷三磷酸） ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸） 30.54KJ/mol ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。 ＝腺嘌呤核糖核苷酸（RNA) ATP ADP +Pi +能量 酶 8 4、不同化合物中“A”的辨析 化合物 结构简式 “A”含义 共同点 ATP 核苷酸 DNA RNA 腺苷 (由腺嘌呤和核糖组成) 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤 例1：科学家发现，小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放ATP的多少有关。下列有关ATP的叙述，正确的是(　　) A．图中的A代表腺苷，b、c为一种特殊的化学键 B．a是构成DNA的基本单位之一 C．ATP是生物体内的储能物质 D．ATP中的“A”与构成RNA的“A”表示的不是同一种物质 D 新课程P131 例2：在下列四种化合物的化学组成中，大圆圈中所对应的含义最接近的是(　　) A．①和②　　　　　　 B．①和④ C．③和④ D．②和④ 新课程P131 B 1．若ATP脱去了两个磷酸基团，该物质就是组成RNA的基本单位之一，其名称及所含的特殊的化学键数目为(　　) A．腺嘌呤核糖核苷酸，0　　 B．鸟嘌呤核糖核苷酸，1 C．胞嘧啶核糖核苷酸，0 D．尿嘧啶核糖核苷酸，1 A 新课程P131 ATP消耗量大 ATP含量很少 矛盾 资料显示： 一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。一个成年人一天在安静的状态下消耗的ATP约有40kg。 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 生物体是如何解决ATP含量少，而总量少需求多这一矛盾的呢？ ATP和ADP可以相互转化 ATP ADP +Pi +能量 酶 ADP +Pi +能量 ATP 酶 并且转化非常迅速 二、ATP和ADP可以相互转化 能量2 A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) Pi 酶1 能量1 Pi ATP 酶2 酶1 ADP +Pi +能量 ATP水解酶 ATP合成酶 大脑思考 思考：ATP－ADP的相互转化是可逆反应吗？ 生物发电 主动运输 物质合成 肌肉收缩 酶2 不可逆。物质是可逆，能量不可逆，反应所需的酶不相同的。 光合作用 呼吸作用 14 三、ATP的利用 ATP为主动运输供能示意图 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。 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。 三、ATP的利用 用于大脑思考（电能） 用于肌细胞收缩（机械能） 葡萄糖+果糖 蔗糖 酶 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 用于主动运输 电鳐 ATP ADP +Pi +能量 酶 吸能反应：细胞中需要消耗能量的化学反应。如蛋白质、蔗糖等物质的合成反应。许多吸能反应与ATP水解反应相联系。 17 A-P~P (ADP) Pi 酶1 能量1 Pi 大脑思考 生物发电 主动运输 物质合成 肌肉收缩 酶2 A-P~P~P (ATP) 能量2 A-P~P ＋ ＋ (ADP) Pi 能量 ATP合成酶 A-P~P~P (ATP) 糖类、脂肪等 有机物分解 呼吸作用 动物、人、真菌和大多数细菌 呼吸作用 光合作用 绿色植物 放能反应： ATP的合成场所： 线粒体、叶绿体、细胞质基质 能够释放能量的化学反应，如呼吸作用。许多放能反应与ATP合成反应相联系。 ATP ADP 水解 合成 放能反应 能量 能量 为什么称ATP是细胞内流通的能量“货币”？ 葡萄糖、脂肪等 如 如：葡萄糖氧化分解 各项生命活动 吸能反应 蛋白质、蔗糖的合成反应 ATP是细胞的能量“货币”，是细胞生命活动的直接能源物质 讨论，完成表格 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 所需酶 能量来源 储存在 中的能量 能量去路 联系 ATP ADP +Pi +能量 酶 ADP +Pi +能量 ATP 酶 ATP合成酶 ATP水解酶 呼吸作用、光合作用 特殊化学键 用于各项生命活动 储存于形成的ATP中 物质是可逆的，但能量不可逆。不是可逆反应 思考：植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“货币”，由此说明了什么？ 生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源 科学前沿 荧光酶基因 几年前，我国江苏省丹徒县高桥乡发现了一棵会发光的柳树，每当夜晚来临时，它闪烁着淡蓝色的光芒，即使在狂风暴雨之夜，也不熄灭。 英国剑桥大学的研究小组正在研制一种特殊的基因，该基因具备萤火虫的生物发光特征，未来可植入不同类型的生物体。如果利用该基因培育树木，它将有效地替换传统路灯，生物发光植物还将为那些没有输电网络的居民带来生活便利。 能源来源 直接能源物质 主要能源物质 生物体内主要储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 最终能量来源 ATP 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 能源物质小结： 1.如图表示的是ATP与ADP之间的相互转化,据图可以确定(　 　) A.M代表ADP,N代表ATP B.能量1和能量2来源相同 C.酶1和酶2代表同一种酶 D.X1和X2代表同一种物质 D 练一练 ADP 光合作用 呼吸作用 各项生命活动 Pi Pi ATP合成酶 ATP ATP水解酶 A．①过程和②过程所需的酶是一样的 B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解 C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中 D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能 ATP ADP +Pi +能量， ② ① 下列叙述正确的是( ) C 还来源于光合作用吸收并转化的光能。 可以来源于光合作用吸收并转化的光能，不能来源于热能 新课程P133 例1 C 下图是ATP和ADP相互转化的示意图，①②表示相关反应。有关叙述正确的是(　　) A．ATP分子中的五碳糖是脱氧核糖 B．①和②需要的酶是同一种酶 C．①②过程在活细胞内时刻不停地发生 D．人体肌细胞中储存着大量的ATP 新课程P133 核糖 少量 ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列有关ATP的说法错误的是(　　) A．ATP分子中特殊化学键全部断裂后形成的产物中，含有某些酶的基本单位 B．细胞内ATP与ADP相互转化的供能机制在所有生物细胞中都是一样的，这体现了生物界的统一性 C．细胞代谢耗能越多，ATP与ADP的转化速率越快 D．ATP是细胞中连接葡萄糖的氧化分解等吸能反应和蛋白质合成等放能反应的纽带 D 新课程P134/4 葡萄糖氧化分解是放能反应，蛋白质合成是吸能反应 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) $$