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5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“通货”——ATP 细胞内主要的能源物质？ 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 生物体主要的能源物质？ 细胞内良好的储能物质？ 糖类 【资料1】萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，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。 前苏联生物学家发现ATP也能作为能源物质参与肌肉收缩。 脂肪 葡萄糖 3同学们通过阅读资料可以知道，荧光素接受能量后成为激活的荧光素，激活的荧光素通过荧光素酶的催化，在氧气的参与下，成为氧化荧光素，从而发出荧光。在荧光素发光的现象中，细胞内的某种化学物质中的能量（即化学能）转变成了光能，这里为荧光素发光提供能量的物质是什么呢？我们在第二章的时候学过细胞中的两种能源物质，其中生物体主要的能源物质是什么呢？细胞内良好的储能物质又是什么呢？细胞中的能源物质除了糖类和脂肪以外，今天再给同学们介绍另一种细胞中的能源物质。 2 【实验原理】 【材料用具】 荧光素、荧光素酶、试管、滴管、葡萄糖、脂肪、ATP、蒸馏水等。 探究萤火虫发光直接提供能量的物质 【小组讨论】本实验的设计思路。 一、直接能源物质 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 6这是老师给出的实验目的、实验原理和材料用具，请前后四个人为一小组讨论本实验的设计思路，时间2分钟。（实验准备几支试管，第一步，第二步，第三步）。同学们设计得非常好，老师是这样想的，也是这样做的。请同学观看老师老师做的探究实验。 探究萤火虫发光直接提供能量的物质 7 4 问题：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。 5 糖类、脂肪等有机物 ＡＴＰ （储存有大量的能量， 但不能被直接利用） （储存的能量相对来说少，但能被直接利用） 氧化分解 ≈ ≈ 细胞的能量“货币”——ATP 26如果我们把糖类、脂肪、ATP中的储存的能量做一个比较，老师这里有银行存折和零钱，ATP中的能量相当于银行存折还是零钱呢？糖类、脂肪中的能量又相当于什么呢？（学生）。这位同学回答非常全面。同学们，我们可以通过今天ATP学习的知识来解决日常生活中的问题。 6 核糖 腺嘌呤 磷酸基团 腺苷 腺苷三磷酸 ATP的中文名称： ATP的英文全称是 adenosine triphosphate。 Adenosine是腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成；tri是三的意思；phosphate是磷酸盐。 ~ ~ 二、ATP分子结构 请同学们结合资料一，对ATP的结构进行辨认。 （学生1：腺嘌呤、核糖、腺苷、磷酸基团），所以ATP的中文名称为：（学生1：三磷酸腺苷） 7 A–P～P～P 结构简式： 特殊化学键 二、ATP分子结构 腺苷 （腺嘌呤和核糖） 普通化学键 磷酸基团 因此，这个复杂的结构可以用一个结构简式来表示：A-P-P-P。结构简式中的字母、符号分别代表什么含义? （学生3：回答略）ATP的能量主要储存在什么化学键里？（学生3：高能磷酸键）当一个高能磷酸键断裂时，有多达30.54KJ/mol的能量会释放出来，我们通常将水解时能释放20.92kJ/mol以上能量的磷酸化合物就叫做高能磷酸化合物。 8 【资料2】纯净的ATP是白色粉末，能溶于水，可作为一种药品，ATP片剂可以口服，ATP注射液可以肌肉注射或静脉注射。 9 A–P～P～P 腺苷二磷酸（ADP） 腺苷三磷酸（ATP） 腺嘌呤核糖核苷酸 二、ATP分子结构 思考：两个特殊化学键稳定性一样吗？ 远离腺苷的特殊化学键容易断裂 + Pi 如果是远离腺苷的高能磷酸键断裂，得到的化合物包括：二磷酸腺苷（ADP）和磷酸。这个过程我们叫做ATP的水解，用化学式如何表示：（板书：ATP箭头ADP+Pi+能量）（强调生物学科化学式的写法） 在有些情况下，ADP的高能磷酸键也可以断裂，得到的化合物我们叫它：一磷酸腺苷。这个化合物还可以被叫做什么？（学生：腺嘌呤核糖核苷酸）所以由腺嘌呤核糖核苷酸合成ATP时大量的能量被储存在了高能磷酸键里。 两个高能磷酸键都可以断裂，稳定性一样吗？请同学们看资料二： （学生：远离A的高能磷酸键易断裂。老师：你是怎么分析出来的？） （学生：新合成的ATP的末端磷酸基团已经带有放射性标记。老师：既然有新的ATP合成，为什么ATP总量变化不大？） （学生：同时有ATP的水解。老师：逻辑非常清晰，谢谢） 过渡：通过以上的分析可以看出，ATP的结构特点非常适合在细胞的生命活动中完成能量的转移，能量在ATP合成时被储存在高能磷酸键中，又在ATP水解时通过高能磷酸键的断裂释放出来。释放的能量被用于哪些生命活动？让我们一起来看ATP的水解。 10 三、ATP的利用 11 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。 ATP的供能方式 12 用于主动运输 用于生物放电 用于生物发光 用于大脑思考 用于各种运动，如肌细胞收缩 葡萄糖+果糖→蔗糖 酶 用于细胞内 各种吸能反应 化学能 电能 光能 机械能 渗透能 电能 ATP能为细胞中生命活动直接提供能量。 16这几位同学都分享得特别的好。ATP水解释放的能量可以用于多种生活动，也能转变成其他形式的各种能量。同学们，ATP能为细胞内的所有的生命活动直接提供能量吗？ 请班上生物竞赛的同学来回答这个问题。这位同学的知识非常渊博。 13 【资料3】一个成年人在安静状态下24小时内有48Kg的ATP发生转化，在运动状态下，ATP的消耗可达0.5kg/min，而细胞内ATP仅有2mg。 生物体内如何解决这一供能的矛盾呢？ 四、ATP和ADP的相互转化 你能写出ATP合成的反应式吗？ 19同学们阅读资料后，我再请刚才这位同学说一现在的想法。ATP从食物中获得，现实不？（学生）。这说明ATP是通过细胞内部合成的。成年人每天需要的ATP很多，但是细胞内的ATP又很少，生物体内如何解决这一供能的矛盾呢？（学生）。很好。ATP和ADP是可以相互转化的。ATP和ADP的相互转化速度如何呢？（学生）。非常好。ATP与ADP的转化非常迅速，会引起细胞内ATP的含量发生大的变化吗？如长时间静止会导致ATP的积累吗？长时间运动会导致细胞中的ATP减少吗？同学们这么看几个问题呢？（学生）。这说明ATP和ADP的相互转化不仅转化迅速而且是处于动态平衡当中的。 14 ATP和ADP的相互转化是时刻不停的发生并且处于动态平衡之中。 【资料4】一个成年人在安静状态下24小时内有48Kg的ATP发生转化，在运动状态下，ATP的消耗可达0.5kg/min，而细胞内ATP仅有2mg。人体细胞每天所需的能量要水解200-300 molATP,这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。 四、ATP和ADP的相互转化 20。我们再来阅读资料6补充资料，，人体细胞每天所需的能量要水解200-300 molATP,这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。 。因此，ATP和ADP的相互转化不仅迅速而且是时刻不停的发生并且处于动态平衡之中。 15 ATP ADP 能量 Pi Pi 能量 水解酶 合成酶 四、ATP和ADP的相互转化 ATP和ADP的相互转化是时刻不停的发生并且处于动态平衡之中。 这种能量供应机制是生物界的共性。 消耗大，含量少，转化快！ 21ATP和ADP的相互转化与酶的催化密切相关。而这种时刻不停发生的相互转化与酶的什么特点有关呢？（学生）。这里的ATP水解和合成所需要的催化剂究竟是什么样的酶呢？ 16 动物和真菌等生物通过呼吸作用分解糖类等有机物，释放其中的能量（化学能），用于合成ATP。 绿色植物除了呼吸作用，还可以吸收光能通过光合作用合成ATP 。 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 ADP转化成ATP的能量从哪里来的呢？来自于哪些物质中的能量或者由什么形式的能量转化而来呢？ 四、ATP和ADP的相互转化 24。来自于哪些物质中的能量或者由什么形式的能量转化而来呢？请同学们思考。（板书：ATP的合成方程式。）（学生）。这几位同学思考非常周全。（板书：呼吸、光合） 17 伴随ATP的水解 伴随ATP的合成 吸能反应： 放能反应： 酶1 蔗糖 葡萄糖+果糖 葡萄糖+氧气 酶2 二氧化碳+水 四、ATP和ADP的相互转化 ATP的水解 ATP的合成 能量 能量 以下两个化学反应和ATP的合成、分解之间有什么联系呢？ 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 18 25。以下两个化学反应和ATP的合成、分解之间有什么联系呢？（学生）能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 18 ATP的应用 ——ATP生物荧光检测仪对食品卫生的保证 为什么可以根据ATP的含量判断样品中微生物的多少呢？ 29。为什么可以根据ATP的含量判断样品中微生物与其他生物残余的多少呢？这里ATP的含量和微生物的数量之间为什么有一个正比的关系呢？（学生） 19 知识拓展：细胞中其它为生命活动直接提供能量的物质还有： GTP（三磷酸鸟苷） UTP（三磷酸尿苷） 17GTP又叫三磷酸鸟苷，这里再给同学们举另外一个例子，UTP三磷酸鸟苷，当然还有CTP三磷酸胞苷，同学们，细胞中有没有TTP呢？（同学）这位同学的学习听讲很仔细。 20 一、ATP的结构 简式：A–P～P～P 细胞的能量“通货”——ATP 二、ATP在细胞生命活动中的作用 糖类等有机物中的化学能，光能 直接用于各种生命活动 ATP ADP 能量 Pi Pi 能量 水解酶 合成酶 21 SOS1蛋白磷酸化过程中，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与SOS1结合，这一过程伴随着ATP的水解，因此是吸能反应（2分） 吸能（1分） 把细胞质中的H+逆浓度梯度转运到细胞外、催化ATP水解（或降低ATP水解时所需的活化能） （2分） 取生长发育状况相同的木榄随机均分为甲、乙两组，将两组植株放入适宜浓度的含有K+的溶液中，甲组给予正常呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸，一段时间后测量两组植株根系对K+的吸收速率（4分） ①若两组植株对K+的吸收速率相同，则说明木榄吸收K+是被动运输；②若甲组植株对K+的吸收速率明显大于乙组，则说明木榄吸收K+是主动运输（2分） 绵阳市高2022级第一次诊断考试 谢谢大家 Lavf57.56.100 Lavf58.30.100 Lavf58.45.100 $