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

细胞的能量“货币”ATP The energy "currency" of cells, ATP. By:赵老师 目录 contents 01 探究生命活动的直接能源物质 Exploring the direct energy substances of life activities 02 ATP是一种高能磷酸化合物 ATP and ADP can transform into each other. 03 ATP与ADP可以相互转化 ATP and ADP can transform into each other. 04 ATP的利用 Utilization of ATP 一、学习目标 二、重难点 1.说出ATP的化学组成和特点。 2.解释ATP在细胞生命活动中的作用。 1.ATP的分子结构。 2.ATP与核苷酸的关系。 3.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 4.ATP与ADP的相互转化。 01 探究生命活动的直接能源物质 Exploring the direct energy substance of life activities 中国经典成语故事 视频：《囊萤夜读》 中国经典成语故事 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号，以便繁衍后代。 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。 3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 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。 中国经典成语故事 4.萤火虫体内哪些物质储存着化学能？ 糖类、脂肪、蛋白质。 5.萤火虫发光的能量来自哪里呢？ 能量 来自何方？ 核酸 蛋白质 能源物质 脂质 糖类 更多模板亮... text has been truncated due to evaluation version limitation. 1.实验材料： 萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP制剂等 2.实验原理： 荧光素+能量+O2 氧化荧光素 荧光素酶 （发出荧光） 3.实验变量： 自变量： 因变量： 无关变量： 添加的物质（葡萄糖/脂肪/？） 是否发光 温度等 探究生命活动的直接能源物质 探究生命活动的直接能源物质 A B C ATP制剂2ml 0.1%葡萄糖2ml 脂肪溶液2ml 发光器粉末加入试管暗处理15分钟 加试剂 黑暗条件下观察 ATP是驱动细胞活动的直接能源物质 4.实验过程： 5.实验结论： 探究生命活动的直接能源物质 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 卖菜 买咖啡 货币 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” 问题:结构与功能相适应，ATP有什么样的结构可以作为直接的能源物质？ ATP是一种高能磷酸化合物 02 ATP是一种高能磷酸化合物 ATP is a high-energy phosphate compound. ATP是一种高能磷酸化合物 一、能源物质 糖类 1.主要能源物质 葡萄糖 3.被称为“生命的燃料” 脂肪 2.主要储能物质 ATP 4.直接能源物质 （1）植物储备能源物质 （2）动物储备能源物质 脂肪、淀粉 脂肪、糖原 一个ATP的励志演说（视频） 二、ATP的结构和功能 1.功能 2.中文名称 3.ATP的结构简式 驱动细胞生命活动的直接能源物质。 腺苷三磷酸 A－P～P～P 4.ATP的组成元素 C、H、O、N、P 5.A、T、P、～的含义 A表示：腺苷 T表示：三 P表示：磷酸基团 ～表示：特殊的化学键 二、ATP的结构和功能 6.ATP为什么不稳定？ ～代表特殊的化学键，两个相邻磷酸都带负电相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能。 7.ATP为什么是高能磷酸化合物？ 1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 二、ATP的结构和功能 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 腺苷三磷酸 （ATP） A- P~P~P 腺苷一磷酸 (AMP） 腺苷二磷酸 （ADP） 腺苷（A) ☞AMP是RNA组成单位之一 ATP的含量很少需要量却很多，生物体是如何解决这一矛盾？ ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP转化速率很快，从而保证细胞内能量的供应。 腺嘌呤核糖核苷酸 习题巩固 腺苷 腺苷 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 辨析下列物质结构中“A”的含义 拓展延伸 ATP不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸基团后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示： 拓展延伸 这四种物质中，ATP是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)。 我相当脆弱，水解时容易断裂 核糖 P P P 腺嘌呤 ~ ~ 核糖 P P 腺嘌呤 ~ ~ ATP结构式 ADP结构式 问题:ATP和ADP可以相互转化吗？如果可以请尝试写出ATP水解和生成的反应式。 三、ATP和ADP可以相互转化 A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) 能量 Pi 水 解 酶 Pi 合 成 酶 ATP 合成酶 水解酶 ADP+Pi +能量 能量 动态平衡 三、ATP和ADP可以相互转化 03 ATP与ADP可以相互转化 ATP and ADP can transform into each other. A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) 能量 Pi 水 解 酶 Pi 合 成 酶 ATP 合成酶 水解酶 ADP+Pi +能量 能量 动态平衡 1.ATP水解与合成的酶： （1）ATP水解：水解酶 （2）ATP合成：合成酶 2.ATP在生物体内的储量： ATP在细胞内储备少，转化速度快 3.ATP与ADP转化是否可逆： 物质是可逆的，能量是不可逆的。 4.ATP与ADP转化是生物界的共性： ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性。 三、ATP和ADP可以相互转化 光 合 作 用 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 人、动物、 真菌、多数细菌等 绿 色 植 物 能量 ADP + Pi + ATP 酶 有机物氧化分解 化 能 合 成 硝化细菌 ATP合成： 5.ATP合成的能量来源与去路： 储存在特殊的化学键中 三、ATP和ADP可以相互转化 26 A-P~P~P (ATP) A-P~P 能量 Pi 水 解 酶 Pi 合 成 酶 能量 ATP水解的能量来源： ATP水解的能量去路： 特殊的化学键断裂 用于各项生命活动 5.ATP合成的能量来源与去路： 三、ATP和ADP可以相互转化 ATP水解 ATP合成 反应式 ATP→ADP＋Pi＋能量 能量＋Pi＋ADP→ATP 酶的类型 场所 能量来源 能量去向 酶 酶 ATP水解酶 ATP合成酶 细胞质基质、线粒体、叶绿体 存在于细胞的各个部位 特殊的化学能 用于各项生命活动 储存在ATP中 有机物中的化学能或光能 三、ATP和ADP可以相互转化 1.ATP与ADP之间的相互转化的过程，反应类型、反应条件、 能量的来源、 能量的去路、反应场所不同，所以ATP与ADP 之间的相互转化不是可逆反应。物质是可逆(循环)的，但能量 不可逆（不循环）。 2.ATP的含量很少，是因为ATP与ADP之间可以发生快速的相互 转化，并且处于动态平衡之中。 3.细胞之中ATP与ADP之间的相互转化的能量供应机制普遍存在， 体现了生物界的统一性。 4.原核生物(蓝藻、光合细菌)光合作用也可以合成ATP， 细胞呼吸也能合成ATP。 三、ATP和ADP可以相互转化 29 04 ATP的利用 Utilization of ATP 用于大脑思考（电能） 用于主动运输（渗透能） 用于生物发光(光能) 用于生物发电（电能） 用于物质合成（化学能） 用于肌肉收缩（机械能） 问题:ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？ 四、ATP的利用 ATP供能的过程（视频） 四、ATP的利用 胞外 胞外 胞外 ATP ADP P P Pi H2O 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Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 2.在载体蛋白这种酶的作用下，ATP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。 四、ATP的利用 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化。这些分子被磷酸化后，发生活性变化，空间结构也被改变，因而可以参与各种化学反应。 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？ Norah (N) - 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？ ATP 合成酶 水解酶 ADP +Pi +能量 ATP水解伴随细胞发生吸能反应 ATP合成伴随细胞发生放能反应 放能反应 需要吸收能量，由ATP水解提供能量。 如蛋白质的合成等。 释放能量，储存在ATP中，为吸能反应直接供能。如葡萄糖的氧化分解等。 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”。 吸能反应 四、ATP的利用 34 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。 05 习题检测 Exercise check 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 习题巩固 37 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 B 习题巩固 38 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.加人蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 C 习题巩固 39 5.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。 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。 习题巩固 40 6.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。 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。 习题巩固 41 7.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。 习题巩固 42 THANK YOU 感谢您的观看 By:赵老师 Lavf58.76.100 Lavf58.46.101 EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$