5.2 细胞的能量“货币”ATP-2024-2025学年高一生物上学期任务型教学课件（2019人教版必修1）

第5章细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币”ATP 1 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 《秋夕》——杜牧 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。 细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？ 萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。 有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。 求偶、警戒、照明等作用 萤火虫发光原理（参考P89小字）： 荧光素 能量 激活的荧光素 氧化荧光素 O2 荧光素酶 发荧光 ATP提供 一 ATP是一种高能磷酸化合物 谁”直接”给萤火虫发光提供能量呢？ 在生命系统中： 主要的能源物质： 良好的储能物质物质： 糖类（葡萄糖） 脂肪 糖类 脂肪 蛋白质 细胞的生命活动 能量较稳定 不可直接利用 ATP 释放能量 直接供能 能量转移 一 ATP是一种高能磷酸化合物 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 一 ATP是一种高能磷酸化合物 任务一 阅读教材86页，小组合作完成以下问题 A： P： ～： 3.结构简式： —： 1.中文名称： 2.组成元素： A–P～P～P 腺苷 = 腺嘌呤 + 核糖 磷酸基团（3个） 特殊的化学键（2个） 普通化学键（1个） 腺苷三磷酸 C H O N P 腺嘌呤 核糖 腺苷 三个磷酸基团 4.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) 一 ATP是一种高能磷酸化合物 ~ ~ P P P 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。 负电 负电 负电 ~ P P P ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低 ATP 腺苷三磷酸 磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合 能量高达30.54kJ/mol 酶 因为1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。 假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团， 代表普通化学键、 代表特殊化学键， 一 ATP是一种高能磷酸化合物 核糖 腺嘌呤 腺苷(A) 磷酸基团（P） 腺嘌呤核糖核苷酸 —RNA的基本单位之一 ~ 任务二 小组合作尝试构建ATP的模型，并在纸上画出来 二 ATP与ADP可以相互转化 资料：一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，再紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。而细胞内ATP、ADP的总量仅有2—10mg.人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。 任务三 阅读资料，小组合作完成以下问题 从这则资料中你能得出生物体中的ATP有什么特点？ 含量低，转化快 任务四 结合视频阅读教材86--87页，小组合作完成以下问题 二 ATP与ADP可以相互转化 1.ATP供能时，释放哪个化学键中的能量和能量的去向？ 2.尝试写出ATP与ADP相互转化的过程 3.ATP的能量来源有哪些？ 4.ATP与ADP相互转化的特点？ 成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h，有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的? HIAPAD (H) - 任务四 结合视频阅读教材86--87页，小组合作完成以下问题 二 ATP与ADP可以相互转化 1.ATP供能时，释放哪个化学键中的能量和能量的去向？ ATP： ADP： 去路：用于各项生命活动 来源：远离腺苷的特殊化学键 能量 A-P～P～P A-P～P 不稳定,易断裂,也易形成 动态平衡 HIAPAD (H) - 合成酶 任务四 结合视频阅读教材86--87页，小组合作完成以下问题 二 ATP与ADP可以相互转化 2.尝试写出ATP与ADP相互转化的过程 3.ATP的能量来源有哪些？ ATP ADP +Pi +能量 水解酶 动物、人、 真菌、多数细菌等 绿色植物 能 量 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 光 合 作 用 ADP +Pi+ ATP 酶 糖类、脂肪等有机物氧化分解 光能 化 能 合 成 硝化细菌 HIAPAD (H) - 任务四 结合视频阅读教材86--87页，小组合作完成以下问题 二 ATP与ADP可以相互转化 4.ATP与ADP相互转化的特点？ p p p p p 能量 Pi 能量 Pi 合成 水解 ATP与ADP相互转化示意图 含量很少；但转化迅速，细胞内ATP含量总处于动态平衡的状态，从而保证了能量的持续供应。该机制是生物界的共性。 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。 成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h，有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的? HIAPAD (H) - 项目 ATP的水解 ATP的合成 反应式 所需酶 能量来源 能量去向 反应场所 联系 物质可逆，能量不可逆 ATP水解酶 ATP合成酶 储存于ATP中的化学能 光能（光合作用） 化学能（细胞呼吸） 用于各项生命活动 储存于ATP中 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 ADP＋Pi＋能量 ATP 水解酶 ADP＋Pi＋能量 ATP 合成酶 任务五 小组合作讨论ATP与ADP的相互转化是可逆反应吗? 二 ATP与ADP可以相互转化 三 ATP的利用 大脑思考（电能） 生物发光(光能) 生物发电（电能） 思考：ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？ 主动运输（渗透能） 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的（但不是唯一直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。）。 任务六 阅读P88图5—7简述Ca2＋主动运输载体是如何利用ATP的? 三 ATP的利用 Ca2+ ATP ADP ADP Ca2+ Ca2+ 与载体相应位点结合 ATP水解酶被激活 催化ATP水解：末端磷酸基团脱离,挟能量与载体蛋白结合 载体蛋白磷酸化 ATP为主动运输供能的原理： ATP水解释放的磷酸基团可以使蛋白质等分子磷酸化，使其空间结构发生变化，活性改变，因而可以参与各种化学反应。（88页最后一段） 运输作用 催化作用 载体蛋白空间结构改变 使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外 HIAPAD (H) - 三 ATP的利用 三 ATP的利用 任务七 结合视频并阅读教材78页，小组合作，完成以下问题 2. 吸能反应 总与ATP的 相联系，由ATP水解提供能量 放能反应 总与ATP的 相联系，释放的能量贮存在ATP 细胞中的化学反应有些是释放能量的，称为放能反应。 细胞中的化学反应有些是需要能量的，称为吸能反应。 吸能反应： 放能反应： 1.吸能反应与放能反应 水解 合成 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 例如：蛋白质合成 例如：葡萄糖氧化分解 三 ATP的利用 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 ATP是细胞内流通的“能量”货币 放能反应，如葡萄糖的氧化分解，释放的能量储存在ATP中 吸能反应，如蛋白质的合成 三 ATP的利用 生物体根本能源 生物体能源物质 生物体主要能源物质 细胞生命活动主要能源物质 细胞内良好储能物质 植物细胞内的储能物质 动物细胞内的储能物质 大多耗能生命活动的直接能源物质 太阳能 糖类、脂肪、蛋白质 糖类 葡萄糖 脂肪、淀粉 脂肪、糖原 脂肪 ATP 细胞内供能的顺序：糖类→脂肪→蛋白质 HIAPAD (H) - 三 ATP的利用 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 如果将萤火虫发光基因转入道路两旁的树中，那么…… 萤火虫发光原理 HIAPAD (H) - 课堂小结 ATP 全称：腺苷三磷酸 结构简式： A-P～P～P ATP的来源： ATP与ADP相互转化: ATP的利用：各种形式的能量 光合作用 呼吸作用 酶1 酶2 ATP ADP+Pi+能量 练一练 1.下图为ATP的结构示意图，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列叙述正确的是( ) A.①为腺嘌呤，即ATP中的“A” B.化学键②易于水解和再生 C.在ATP－ADP循环中③不可重复利用 D.若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP B 练一练 2．9月24日，杭州第19届亚运会第一枚金牌产生，由杭州市运动员邹佳琪和邱秀萍在赛艇女子轻量级双人双桨中夺得，比赛过程中，ATP为肌细胞提供了大量能量。ATP结构示意图如下，下列有关叙述，正确的是（　　） C A．a是DNA的基本组成单位之一 B．激烈的比赛过程中，体内ATP的分解速率远远大于合成速率 C．通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应 D．b和c两个化学键中，c的能量明显比b多，运动过程中c断裂供能 练一练 在储存能量方面,ATP 同葡萄糖相比具有以下两个特点： 一是ATP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只是一分⼦子葡萄糖的1/94 二是ATP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： 葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能,才能被细胞利用 3.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。 4.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以AP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? 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。 Lavf58.46.101 Lavf58.28.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) $$