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（2019）必修1

第五章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币”ATP 01 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。 秋夕 【作者】杜牧 【朝代】唐 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？ 主要是相互传递信号，以便繁衍后代 “求偶行为” 萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质 有，细胞中有机物储存的化学能转化为光能 糖、脂肪 生命活动 直接利用 ATP 细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞的生命活动提供能量的却是另一种有机物——ATP。 萤火虫的发光原理 3 探究一、ATP的结构 【自主独学】阅读课本86页ATP是一种高能磷酸化合物内容，回答问题。1.完成学法77页知识梳理和自学检测 2.ATP中的特殊化学键为什么特殊？ 3.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物 5 探究一、ATP的结构 ATP中。 （ ） 腺苷三磷酸 A-P~P~P 腺苷 磷酸基团 T： 三 一： 普通化学键 2.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物 3.ATP中的特殊化学键为什么不稳定？ 6 探究一、ATP的结构 RNA DNA 核苷酸 ATP 腺苷 (腺嘌呤＋核糖) 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 思考：不同物质中“A”的含义 两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等。 原 因 具有较高的转移势能。 特 点 末端的磷酸基团有一种脱离下来与其他分子结合的趋势。 结 果 其他分子 O P O－ O O－ CH O H H H OH H OH HC N N N C C C NH2 C H H O P O－ O O P O－ O ～ O－ ADP CH O H H H OH H OH HC N N N C C C NH2 C H H O P O－ O O P O－ O ～ O P O－ O ～ O－ ATP 比ATP稳定 酶 探究一、ATP的结构 思考1、为什么ATP可以提供能量呢？ 8 A－P～P～P ATP是一种高能磷酸化合物 30.54kJ/mol 放能 该过程是释放能量的过程 脱落，挟能量与其他分子结合。 ATP水解 探究一、ATP的结构 思考1、为什么ATP可以提供能量呢？ 9 用于大脑思考（电能） 用于肌肉收缩（机械能） 用于细胞内各种吸能反应（化学能） 用于生物放电（电能） 用于生物发光（光能） 用于主动运输 （势能） 探究三、ATP的利用 联系之前所学内容和生活经验，分析ATP可以为哪些生命活动提供能量? 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 ATP中的化学能 耗能的生命过程 探究三、ATP的利用 主动运输 ①Ca2＋主动运输的载体蛋白也是催化ATP水解的_______，膜内侧的Ca2＋与其载体结合时就激活该酶，将ATP水解。②ATP水解释放的 与载体蛋白结合即____________的磷酸化。③载体蛋白磷酸化导致其______________发生变化。 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。 思考、ATP水解释放的能量去往何方？ 用于细胞内物质运输（动能） 肌动蛋白利用ATP沿细胞骨架运输囊泡内的物质 肌动蛋白 细胞骨架 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 探究二、ATP和ADP的相互转化 对于正常的细胞来说，ATP和ADP这种相互转化，时刻不停的发生并处于动态平衡当中。 ATP如何满足细胞对能量的需求 分析：人体在剧烈运动时需要的大量能量，是依赖ATP含量升高还是ATP和ADP的快速转化？ 13 探究二、ATP和ADP的相互转化 在活细胞中，如图所示的循环过程永不停息地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题。 (1)A1和A2分别起什么作用？ 二者相同吗？ ___________________。(2)①中动植物细胞中能量E1的来源有哪些？去向？②中能量E2的来源、去向有哪些？_____________________________________________ （3）综上所述，你认为ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？ 细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性 物质可逆、能量不可逆、整个过程是不可逆的。 学法78-79深度思考 14 反 应 ATP水解 ATP合成 反应式 酶 场　　所 能量来源 能量去向 活细胞所有部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 特殊的化学键 呼吸作用所释放的能量、光能 用于各项生命活动 储存于特殊的化学键中 结论 ：物质是可逆的，反应、能量是不可逆的 探究二、ATP和ADP的相互转化 ADP＋Pi＋能量 ATP 水解酶 ADP＋Pi＋能量 ATP 合成酶 水解酶 合成酶 吸能反应和放能反应 P P P ～ ～ P P ～ Pi 能量 Pi 能量 水解 合成 含义： 细胞内需要吸收能量的化学反应 举例： 蛋白质的合成 吸能反应 放能反应 含义： 细胞内释放能量的化学反应 举例： 葡萄糖的氧化分解 有机物中的化学能 ATP中的化学能 耗能的生命过程 细胞中流通的能量“货币” 这个人不能拿蔬菜直接去交换衣服 他需要把菜卖了换成钱 再拿钱去买衣服 因为钱才是市场上流通的货币 那ATP就好比是细胞中的钱 细胞中的糖类等有机物中 储存着化学能 但这些能量 是不能直接用于细胞的耗能过程的 需要先将能量转化成ATP中的化学能 才能被细胞直接利用 荧光素 ATP 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 荧光素在接受细胞提供的能量后 会被激活 之后在荧光素酶的催化下 与氧气发生反应 生成氧化荧光素并且发出荧光 那激活荧光素的能量来自于哪里呢 同学们想想 细胞内哪些物质 有可能为萤火虫发光提供能量呢 联系所学的知识 细胞中主要的能源物质是糖类 脂肪是细胞中良好的储能物质 是他们为萤火虫发光提供的能量吗 17 小结 直接能源物质 主要能源物质 细胞内良好的储能物质 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 脂肪 淀粉 脂肪 太阳能 归 纳 探究一：探究生命活动的直接能源物质 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两支小试管中，各加入少量且等量的水，使之混合，可见到试管中发出淡黄色荧光，约过 15 min 荧光消失，如下图。这时，再将 ATP 溶液加入其中一支试管中，将等量葡萄糖溶液加入另一支试管中，发现加 ATP 溶液的试管中发出荧光，而加葡萄糖溶液的试管中不发荧光。 1、向 A、B 两试管中加水后，两试管均发荧光，这说明水对生物正常的生命活动有重要意义，这主要是因为 . 2、为什么研磨成粉末的发光器还可以发光呢？3、为什么要向试管分别加入等量的蒸馏水、葡萄糖等溶液？4、实验结果说明什么？ 消耗自身原本存在的能提供能量的物质，防止自身的能源物质对结果造成干扰 许多重要的生物化学反应需要在水中进行 控制无关变量 萤火虫发光这一过程的能量是由ATP提供的 21 探究一：探究生命活动的直接能源物质 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两支小试管中，各加入少量且等量的水，使之混合，可见到试管中发出淡黄色荧光，约过 15 min 荧光消失，如下图。这时，再将 ATP 溶液加入其中一支试管中，将等量葡萄糖溶液加入另一支试管中，发现加 ATP 溶液的试管中发出荧光，而加葡萄糖溶液的试管中不发荧光。 5、若向切下的萤火虫发光器上滴加葡萄糖溶液，结果也出现荧光，为什么？ 6、根据5中结果，推测葡萄糖、ATP与生命活动供能之间的关系。 消耗自身原本存在的能提供能量的物质，防止自身的能源物质对结果造成干扰 葡萄糖进入发光器细胞被氧化分解转化成ATP供发光 22 （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2 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1 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 ? 当堂检测 25 1、海洋中电鳗有放电现象,其电能是(　　) A、由热能转变而来 B、由有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来 C、由光能转变而来 D、由ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来 2、生物体在新陈代谢过程中,具有重要作用的两类物质是(　　) A、有机酸和糖类　　B、酶和ATP C、核酸和ATP D、三磷酸腺苷和脂肪 3、下图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图,据图完成下列问题。 (1)1分子ATP中含有　 个特殊化学键。 (2)在动物肌细胞中,进行②反应时,能量来自 。 (3)进行①反应时能量用于　　　　　　,进行②反应时能量用于　　　　　　 。 2 B D 储存在ATP的特殊化学键中的化学能 合成ATP 各项生命活动 当堂检测 26 4、 ATP被比喻为生物体的能量货币，下列相关叙述错误的是( ) A、 ATP是细胞中的直接能源物质 B、ATP与 ADP的相互转化，可以实现能量的储存与释放 C、ATP含有 C、H、O、N、P D、ATP与 ADP的相互转化，需要相同的酶催化 5、下列有关 ATP的叙述，正确的是( ) A． ATP在细胞中含量非常丰富，因此被形象地称为“能量货币 B． ATP中的“A”与构成 DNA、RNA中的碱基“A”是同一物质 C． ATP和 ADP的转化过程中物质和能量均能重复利用 D．正常细胞中 ATP与 ADP的比值在一定范围内变化 D D 当堂检测 27 6、《晋书 车胤传》有“映雪囊萤”的典故，记载了东晋时期名臣车胤日夜苦读，将萤火虫聚集起来照明读书的故事。萤火虫尾部可发光，为发光直接供能的物质是（ ） A、淀粉 B、脂肪 C、 ATP D、蛋白质 7、ATP 是腺嘌呤核苷的衍生物，如图是 ATP 的结构式，下列有关叙述错误的是（ ） A、ATP 分子的结构可简写为 A-P∼P∼P B、图中虚线部分的名称是腺苷 C、组成 ATP 的化学元素是 C 、 H 、 O 、 N 、 P D、图中①处的化学键易断裂，ATP 转化为 ADP 8、分析下列反应，不属于吸能反应的是（ ） A、细胞呼吸 B、氨基酸合成蛋白质 C、葡萄糖和果糖合成蔗糖 D、肌肉收缩 C D A B C 蒸馏水 等量捣碎的发光器和生理盐水 0.1%葡萄糖 ATP制剂 A ATP 直接能源物质 实验：探究生命活动的直接能源物质 Experiment: To explore the direct energy materials of life activities 【实验方法】 荧光消失 2mL 蒸馏水 15min 暗处 观察 2mL 葡萄糖溶液 2mL 脂肪溶液 无荧光 无荧光 无荧光 暗处 有荧光 2mL ATP溶液 ① ② ③ ④ 消耗自身原本存在的能提供能量的物质，防止自身的能源物质对结果造成干扰 29 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.30.100 $$