5.2细胞的能量“货币”ATP课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第2节 细胞的能量“货币”ATP 第5章细胞的能量供应和利用 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 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 3.细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？ 2.萤火虫发光的原理是什么？ 主要是相互传递信息，以便繁衍后代。 探究：萤火虫发光的直接能源物质是什么? 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 萤火虫发光器实验 加入2ml 物质A溶液 结论：萤火虫发光的直接能源物质是ATP。 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 思考：ATP具有什么样的结构，才使它成为细胞内的直接能源物质呢？ 高中生物学 3 模型图 腺嘌呤 核糖 三个磷酸基团 一、ATP的结构 （1分钟快速阅读86页第3段和左栏相关信息） 腺苷 腺苷 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 辨析下列圆圈内物质结构的含义 资料： 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 该实验说明什么? P P P β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。 一、ATP的结构 为什么β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂？ 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。 磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化 H2O ADP 磷酸 30.54kJ/mol能量 酶 一、ATP的结构 （相互排斥的磷酸基团减少，势能降低） 1 molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ;所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物。 大脑思考 生物发光 肌肉收缩 物质合成 主动运输 二、ATP的利用 （电能） （机械能） （光能） （化学能） （渗透能） 高中生物学 8 （看教材P88图5-7示意图1分钟）ATP为Ca2+运输供能 SZ-LWH SZ-LWH 物质从ATP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 高中生物学 11 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 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 对细胞的正常生活来说，ATP和ADP的转化是时刻不停地发生且处于动态平衡的。 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物细胞内都是一样的，体现出生物界的统一性 三、ATP与ADP的相互转化 （解释运动与静止状态两者的转化、氰化钾中毒） 高中生物学 12 ATP ADP +Pi 能量 能量 直接用于各种生命活动 动物、人、真菌和大多数细菌 绿色植物 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 2.植物在光照条件下，叶绿体能合成ATP，也能制造糖类，在无光情况下，叶绿体不能合成ATP，也不能制造糖类。 1.人们的主食米饭、面食的主要成分是淀粉; 资料： 高中生物学 13 思考1：ATP的合成和水解是否可逆? ATP水解 ATP合成 酶 能量来源 能量去路 水解酶 合成酶 特殊化学键内的化学能 有机物中的化学能和光能 需消耗能量部位 叶绿体、线粒体和细胞质基质 ATP 合成酶 水解酶 ADP +Pi +能量 反应场所 用于各项生命活动 特殊化学键内的化学能 ATP的合成和水解过程不是可逆反应：物质可逆，能量不可逆 ATP ADP 水解 合成 （各项生命活动）吸能反应 放能反应 能量 能量 ATP是细胞内流通的能量“货币” 葡萄糖、脂肪等含有能量多不能被直接利用 吸能反应：(伴随ATP水解）由ATP水解提供能量。 放能反应：（伴随ATP合成）释放的能量贮存在ATP中。 ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内流通的能量“货币”，满足细胞各项生命活动对能量的需求。 含有能量相对少能被直接利用 四、ATP是细胞中的能量“货币” 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 五、科学前沿 高中生物学 16 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.下面关于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 4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。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 B D B C 练习与应用 二、拓展应用 1.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。 提示：如葡萄糖和果糖合成蔗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时释放能量来提供的。 如葡萄糖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,储存在ATP中。 2.同样是能源物质，AIP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。 3.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？ ①ATP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是一分子葡萄糖的1/94; ②ATP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。 提示：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起源。 练习与应用 Lavf58.30.100 $$