5.2细胞的能量货币ATP课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

在生命系统中： 主要的能源物质： 最终的能量来源： 主要的储能物质： 那么又是谁直接给我们的生命活动提供能量呢？ 糖类 脂肪 太阳能 被称为“生命的燃料”的是： 葡萄糖 SZ-LWH SZ-LWH 问题●探讨 SZ-LWH SZ-LWH 第2节 细胞的能量“货币”ATP 第5章　细胞的能量供应和利用 SZ-LWH SZ-LWH 教 公 师 开 课 SZ-LWH SZ-LWH 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。 情 境 视 频 SZ-LWH SZ-LWH 《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。 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？ 讨论 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。 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。 细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？ SZ-LWH SZ-LWH 问题●探讨 SZ-LWH SZ-LWH 萤火虫发光是求偶行为。萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 5 能量 荧光素酶 ＋氧气 荧光素 激活的荧光素 荧光 氧化荧光素 发出 为萤火虫尾部细胞的发光直接提供能量物质是什么？ 直接来源？ 糖类？ 脂肪？ ATP? 葡萄糖——细胞生命活动所需要的主要能源物质 脂肪—细胞内良好的储能物质 提供能量 结合已学知识，思考如何设计实验探究？ SZ-LWH SZ-LWH 问题●探讨 SZ-LWH SZ-LWH 【基本原理】 荧光素+能量+O2 氧化荧光素 荧光素酶 （发出荧光） 自变量： 因变量： 无关变量： 添加的能源物质（葡萄糖/脂肪/ATP/？） 是否发光 温度、萤火虫发光器粉末的质量等 1.实验原理： 3.实验变量： 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.实验材料： SZ-LWH SZ-LWH 一、探究生命活动的直接能源物质 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 一、探究生命活动的直接能源物质 SZ-LWH SZ-LWH 1 4 3 2 暗处理15分钟 ２ｍL 蒸馏水 ２ｍL葡萄糖溶液 ２ｍL 脂肪溶液 ２ｍL ATP溶液 1.本实验的变量是什么？ 2.为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质？ 3.实验结果说明什么？ 自变量： 因变量： 无关变量： 添加的物质 是否发光 温度等 ATP是细胞内直接的能源物质。 使细胞内储存的能源物质消耗殆尽，排除自身能量的干扰。 实验过程 SZ-LWH SZ-LWH 一、探究生命活动的直接能源物质 SZ-LWH SZ-LWH 1 ATP的结构 (1)中文名称： (2)元素组成： (3)组成成分： (3)结构简式： 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 腺苷（A） AMP（腺苷一磷酸） ADP （腺苷二磷酸） ATP （腺苷三磷酸） 1分子腺嘌呤 1分子核糖 3分子磷酸基团 SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 资料2 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 任务一 分析ATP的结构及特点 1.辨析ATP中的两个特殊化学键都断裂吗？ SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 第一问 从实验结果可知ATP中哪一个化学键更容易断裂？为什么？ 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。 ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低 磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合 β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。 SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 第二问 写出ATP水解的反应式 第三问 为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？（一般将水解时释放20.92kJ/mol及以上能量的化合物叫做高能化合物）。 因为1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。 第四问 ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ 腺嘌呤核糖核苷酸 腺苷一磷酸 AMP SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 拓展：运动需要补充能量时，我们一般会喝葡萄糖， 不会直接喝ATP， ATP和葡萄糖在供能上有什么联系呢？ 你如何解释这个实验现象？使③号试管中荧光素发光的是什么物质？ 葡萄糖在酵母菌的作用分解下生成ATP为荧光素发光供能。 葡萄糖 ① 酵母菌 抽提液 ② ③ SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 主要能源物质 葡萄糖 主要储能物质 脂肪 其他能源物质 糖原、淀粉等 生命活动 直接 供能 直接能源物质 ATP 呼吸作用： ADP +Pi+能量 → 氧化分解 光合作用： SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 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；运动员在进行马拉松赛跑时，2个小时会消耗60kg的ATP，相当于一个成年人的体重。 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 资料分析 ADP+ Pi+能量 ATP 合成酶 水解酶 人体每个细胞每秒钟约有1000万个ATP被水解成ADP，且同时可将ADP合成等量的ATP。 3 ATP和ADP在相互转换 SZ-LWH SZ-LWH 三、ATP与ADP之间的相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 16 ADP ATP ATP 合成酶 水解酶 ADP +Pi +能量 光合作用 呼吸作用 细胞质基质、 线粒体、叶绿体 反应场所 用于各项生命活动， 如主动运输、肌肉收缩、发光、发电、物质合成等 反应场所 生物体的需能部位 对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并处于动态平衡之中。 SZ-LWH SZ-LWH 三、ATP与ADP之间的相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 17 反应 反应类型 酶的类型 能量来源 能量去向 反应场所 ATP ADP+ Pi+能量 ATP水解酶 ATP合成酶 ADP + Pi +能量 ATP 水解反应 合成反应 ATP水解酶 ATP合成酶 活细胞中需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体等 特殊的化学键 有机物中的化学能、光能 用于各项生命活动 储存于特殊的化学键中 思考：ATP与ADP的相互转化过程是可逆反应吗？ 不是可逆反应：反应条件、酶不同、能量来源和去路、反应场所不同 注意：物质可逆，但能量不可逆 SZ-LWH SZ-LWH 三、ATP与ADP之间的相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 生物发光 光能 大脑思考 电能 肌肉收缩 机械能 囊泡运输 机械能 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。 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。 吸能反应 SZ-LWH SZ-LWH 四、ATP的利用 SZ-LWH SZ-LWH 思考：ATP水解释放的能量如何用于生命活动的呢？——以主动运输为例 SZ-LWH SZ-LWH 四、ATP的利用 SZ-LWH SZ-LWH 与 结合，激活其酶活性 携转移势能与载体结合 载体蛋白空间结构改变 ATP ATP水解 Ca2＋释放到膜外 载体蛋白磷酸化 ①运输 ②作为ATP水解酶 载体蛋白 Pi 思考：ATP水解释放的能量如何用于生命活动的呢？——以主动运输为例 SZ-LWH SZ-LWH 四、ATP的利用 SZ-LWH SZ-LWH Q1ATP只能作为直接能源物质? 资料: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 的 分子。 Q2还有其他的直接能源物质吗? 信号 其他直接能源物质： GTP、CTP、UTP dATP、dGTP、dCTP、dTTP 信息 SZ-LWH SZ-LWH 问题●探讨 SZ-LWH SZ-LWH 一个ATP的励志演说 肌动蛋白的告白 情 境 视 频 SZ-LWH SZ-LWH 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 核心●归纳 SZ-LWH SZ-LWH 荧光素 ATP能量 激活的荧光素 荧光素酶 +氧气 氧化 荧光素 发出 荧光 萤火虫的发光原理及利用 通过本节课的学习你能解释萤火虫发光的原理吗？ 发挥你的想象利用萤火虫发光原理，如何利用到生活实践中？ 将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。 拓展延伸 1.在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义。 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 腺苷（核糖+腺嘌呤） 腺苷（核糖+腺嘌呤） SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 26 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 习题检测 27 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 习题检测 28 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 习题检测 29 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。 习题检测 30 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。 习题检测 31 习题检测 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。 32 EVCapture5.0.5软件录制 Lavf58.33.100 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 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$