5.2 细胞的能量“货币”ATP-【精讲课堂】2024-2025学年高一生物同步教学实用课件（人教版2019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 囊萤夜读 2 萤火虫资料 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？ 萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾繁行后代。 有。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。 问题探讨 4 萤火虫的发光原理 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 问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？ 荧光素酶 ＋氧气 激活的荧光素 氧化荧光素 荧光 发出 荧光素 能量 葡萄糖 脂肪 ATP 可提供能量的物质 5 萤火虫发光器实验 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取两等份分别装入两支试管,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，然后…… 6 ATP直接供能， 葡萄糖不直接供能。 ATP是什么?ATP结构是怎样的？ 7 7 ATP中文名称：腺苷三磷酸 模型图 一、认识ATP 8 ATP的结构 （腺嘌呤核糖核苷酸） 腺苷（A） 腺苷三磷酸（ATP） 腺苷二磷酸（ADP） 腺苷一磷酸（AMP） 一、认识ATP 9 1.中文名称： 2.元素组成： 腺苷三磷酸 C H O N P A—P～P～P A : P : ～: —: 腺苷 磷酸基团 普通的化学键 特殊的化学键 3.结构简式： ATP结构图 ATP结构模式图 一、认识ATP 10 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 ATP分子中末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 一、认识ATP 11 ATP是一种高能磷酸化合物 ATP中具有2个特殊的化学键，远离腺苷的特殊化学键容易断裂发生水解，释放高达30.54kJ/mol的能量。(水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物) ATP水解释放的能量直接用于物质合成、主动运输、肌肉收缩、生物发光等各项生命活动，故ATP是生命活动的直接能源物质。 A—P～P～P 腺苷 磷酸基团 普通磷酸键 特殊化学键 一、认识ATP 12 资料 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。 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。 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。 ATP在细胞中的含量少，但ATP和ADP之间的转化非常迅速，时刻不停发生，且处于动态平衡之中。 二、ATP与ADP转化 13 能量 A-P～P～P (ATP) A-P～P (ADP) 能量 ATP 酶2 酶1 Pi ADP + Pi +能量 酶1 Pi 酶2 1.转化过程 二、ATP与ADP转化 ATP与ADP的相互转化可以看成是化学上的可逆反应吗？为什么？ ①反应条件不同 ②反应场所不同 ③从能量来源看 ATP和ADP之间的转化，不是可逆反应。 物质是可逆的，但能量不可逆。 二、ATP与ADP转化 光合作用 呼吸作用 主动运输 物质合成 肌肉收缩 ATP与ADP的转化概念图 ATP合成酶 ATP水解酶 ATP ADP …… Pi Pi 能量 能量 生物发光 ATP合成场所 细胞质基质 线粒体 叶绿体 ATP分解场所 细胞内所有需要能量的进行生命活动的结构 二、ATP与ADP转化 16 2.ATP的供能方式 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。 二、ATP与ADP转化 17 ATP中的化学能 糖类等有机物中的化学能 直接用于各种生命活动 ATP水解 呼吸作用 思考：细胞为什么不直接利用葡萄糖等有机物中的能量， 而是要将能量转移至ATP中再利用？ 1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放能量2870kJ， 1 mol ATP水解可以释放能量30.54kJ。 (可灵活使用，快速合成分解) 3.ATP的功能 二、ATP与ADP转化 18 ATP驱动细胞生命活动的直接能源物质 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” 二、ATP与ADP转化 19 1.物质的合成 2.肌肉收缩 3.主动运输 三、ATP的利用 用于生物放电（电能） 用于主动运输 （渗透能） ATP 用于各种运动，如肌细胞收缩（机械能） 葡萄糖+果糖→蔗糖 酶 用于细胞内各种吸能反应（化学能） 用于生物发光（光能） 用于大脑思考（电能） 三、ATP的利用 光合作用 呼吸作用 主动运输 物质合成 肌肉收缩 ATP合成酶 ATP水解酶 ATP ADP …… Pi Pi 能量 能量 生物发光 ATP合成 ATP水解 放能反应 VS 吸能反应 放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。 吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。 三、ATP的利用 22 如果将萤火虫发光基因转入道路两旁的树中，那么…… 荧光树 三、ATP的利用 23 【适应症】用于进行性肌肉萎缩、脑出血后遗症、心功能不全、心肌疾病及肝炎等辅助治疗。 【药物毒理】当体内吸收、分泌，肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时，三磷酸腺苷（ATP）及分解成二磷酸腺苷及磷酸基，同时释放出能量。 三、ATP的利用 24 练习与应用 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 B D 练习与应用 3．ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，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 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。 2．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。 吸能反应,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。放能反应,如丙酮酸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。 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。 练习与应用 二、拓展应用 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？ 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。 ATP 全称 结构简式 形成途径 与ADP相互转化 利用 光合作用 呼吸作用 ATP ADP+Pi+能量 酶I 酶Ⅱ 腺苷三磷酸 A-P～P～P 各种形式的能量 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Lavf58.30.100 Lavf57.83.100 $$