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必修1

第2节 细胞的能量“货币”ATP 第5章 细胞的能量供应和利用 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。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 主要是相互传递信号，以便繁衍后代。 3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗? 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 萤火虫发光需要细胞提供能量。同样，在细胞内，物质的主动运输需要能量，物质的合成需要能量，肌纤维的收缩也需要能量。细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞生命活动提供能量的却是另一种有机物——ATP。 一 ATP是一种高能磷酸化合物 ㈠ATP的含义 ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。 ATP中有三个磷酸基团，由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 ATP水解的过程就是释放能量的过程，1mol ATP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。 一 ATP是一种高能磷酸化合物 ㈡ATP的的结构 ATP的元素组成与核酸(DNA和RNA)的元素组成相同。 1.ATP的元素组成 C、H、O、N、P。 一 ATP是一种高能磷酸化合物 ㈡ATP的的结构 2.ATP的分子组成 核糖 腺嘌呤 腺苷一磷酸(AMP) 磷酸基团 腺苷(A) 磷酸基团 腺苷三磷酸(ATP) 磷酸基团 腺苷二磷酸(ADP) 一 ATP是一种高能磷酸化合物 ㈡ATP的的结构 3.ATP的结构式 一 ATP是一种高能磷酸化合物 ㈡ATP的的结构 4.ATP的结构模式图 ~ ~ 腺嘌呤 核糖 P P P 腺嘌呤 核糖 P 腺嘌呤 核糖 P 腺苷一磷酸(AMP) 腺嘌呤核糖核苷酸 一 ATP是一种高能磷酸化合物 ㈡ATP的的结构 5.ATP的结构简式 A—P～P～P 腺苷 磷酸基团 特殊的化学键 二 ATP与ADP可以相互转化 1.反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP 酶1 酶2 ADP＋Pi＋能量 ATP 酶1 ATP ADP＋Pi＋能量 酶2 ATP与ADP相互转化的过程不是可逆反应，物质是可逆的，能量不可逆。 二 ATP与ADP可以相互转化 2.ADP转化成ATP时所需能量的来源 动物、人、真菌和大多数细菌：细胞进行呼吸作用时有机物分解释放的能量。 绿色植物、光合细菌：光能、细胞进行呼吸作用时有机物分解释放的能量。 二 ATP与ADP可以相互转化 对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。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。 【例】如图是ATP的结构示意图，下列相关说法错误的是（ ） A.图中C是组成RNA的基本组成单位之一 B.图中c代表的化学键比b更易水解断裂 C.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 D.c断裂所释放的能量又可用于ATP的形成 D 三 ATP的利用 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中的能量可以直接转化成以下形式的能量：机械能(肌细胞的收缩、染色体的运动)、化学能(物质合成)、渗透能(物质的主动运输)、电能(大脑思考、电鳗发电)、光能(萤火虫发光)、热能(体温的维持与提升)。 三 ATP的利用 ATP是如何为主动运输提供能量的？ 1.参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的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分子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。 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 三 ATP的利用 细胞内的化学反应可以分为吸能反应和放能反应两大类。许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 三 ATP的利用 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，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。科学家运用这一原理，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”。 【例】当细胞膜内侧的Ca2+与其细胞膜上的载体蛋白结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化，磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变,将Ca2+释放到膜外。下列关于该过程的叙述，不正确的是（ ） A.该Ca2+载体蛋白可视为一种能催化ATP水解的酶 B.该Ca2+载体蛋白磷酸化时，ATP转换为ADP释放能量 C.该Ca2+载体蛋白磷酸化后空间结构改变，但其活性未变 D.该Ca2+载体蛋白既有运输功能，又有催化功能 C 练习与应用 一 概念检测 1.B 2.D 3.B 4.C 练习与应用 二 拓展应用 1.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。 练习与应用 二 拓展应用 2.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。 练习与应用 二 拓展应用 3.能说明生物界具有统一性；说明生物有着共同的起源。 $