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

该高中生物学课件聚焦“细胞的能量‘货币’ATP”，涵盖ATP的结构、功能、利用及与ADP的相互转化。以杜牧诗句及萤火虫发光原理创设情境，通过问题探讨引出直接能源物质探究，衔接细胞能量供应，搭建实验设计、模型构建等学习支架。 亮点在于融合生命观念（物质与能量观）、科学思维（变量控制、模型分析）和探究实践（任务驱动实验）。通过萤火虫发光实验探究直接能源，构建ATP结构模型，分析主动运输供能机制，结合“发光树”应用实例，激发探究兴趣，帮助学生理解能量流通，教师可提升教学互动性与实效性。

第2节 细胞的能量“货币”ATP 第五章 细胞的能量供应和利用 银烛秋光冷画屏， 轻罗小扇扑流萤。 天阶夜色凉如冰， 卧看牵牛织女星。 --唐 杜牧 萤火虫发光的原理是什么？ 问题探讨 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 ？ 思考：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光直接提供能量呢？ ATP 脂肪 资料：萤火虫的尾部发光器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。 葡萄糖 ？ 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 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： 添加的物质（葡萄糖/脂肪/？） 是否发光 温度等 1.实验材料 2.实验原理 3.实验变量 4.实验过程 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 任务一：探究生命活动的直接能源物质 1.本实验设置一组加蒸馏水作用是什么？ 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？ ATP是萤火虫发光的直接能源物质。 使细胞内储存的能源物质消耗殆尽，排除自身能源物质的干扰。 驱动细胞生命活动的直接能源物质。 ATP功能： 任务一：探究生命活动的直接能源物质 任务二：分析ATP的结构 ATP中文名称： 腺苷三磷酸 腺嘌呤 核糖 磷酸基团 腺苷 分子组成： 1分子腺苷+3分子磷酸基团 元素组成： C、H、O、N、P 任务:自主阅读P86页第三自然段并结合“相关信息”，完成以下问题 任务二：分析ATP的结构 19:35 假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团， 代表普通化学键、 代表特殊化学键，尝试构建ATP的模型。 ~ 尝试构建ATP的结构模型 学生活动 A腺嘌呤 核糖 P P P ATP的结构简式： A—P～P～P （A：腺苷 P：磷酸基团 —：普通化学键 ～：特殊的化学键） 腺苷（A） 负电荷 负电荷 负电荷 不稳定 ATP （腺苷三磷酸） ADP （腺苷二磷酸） AMP （腺苷一磷酸） 核糖核苷酸= 游离的磷酸 RNA的基本单位之一 （Pi） 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 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)， 有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATPβ位的磷酸基团，乙组用32P标记ATPγ位的磷酸基团，各加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸，结果只测得乙组中的Pi带有放射性。 分析资料，ATP中哪个特殊的化学键更易断裂？ 末端 水解酶 P 挟转移的“势能”与其他分子结合 1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种 。 释放能量 高能磷酸化合物 ATP水解的过程就是 的过程 能量 ATP的水解： 水解酶 A—P～P～P A—P～P + Pi + 用途？ 任务:自主阅读P88页ATP的利用，举例说出相应实例 任务三：ATP的利用 ATP 用于大脑思考 生物发光 肌肉收缩 生物发电 主动运输 ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的？ 物质合成 ATP为主动运输供能机制 任务三：ATP的利用 胞外 胞外 胞外 胞内 ATP ADP P P Pi 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 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 。 3. 载体蛋白磷酸化导致其 发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。 Ca2+ ATP 运输 催化 末端磷酸基团 磷酸化 空间结构 ADP ATP为主动运输供能机制 资料1：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。 资料2：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。 ATP消耗量大 ATP含量很少 矛盾 ATP水解： ATP 水解酶 ADP+Pi+能量 ATP ATP合成： ADP+Pi+能量 合成酶 ATP合成和水解都非常迅速 资料3：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。 任务四：ATP与ADP可以相互转化 ATP含量 ， 少 但ATP和ADP可以 ， 相互转化 处于动态平衡之中 转化迅速 能量供应机制 在所有生物的细胞都一样，体现了生物界的 。 统一性 ATP ATP合成： ADP+Pi+ 合成酶 能量 ？ 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 有机物 氧化分解 任务四：ATP与ADP可以相互转化 来源 任务四：ATP与ADP可以相互转化 能量 合成 分解 （水解） 光合作用 呼吸作用 蛋白质合成 主动运输等 ATP ADP 能量 ADP+ Pi+能量 ATP 合成酶 水解酶 ATP与ADP的相互转化是可逆反应吗 ？ 物质可逆，能量不可逆，酶不同 不是可逆反应 能量 合成 分解 （水解） 光合作用 呼吸作用 蛋白质合成 主动运输等 ATP ADP 能量 吸能反应 放能反应 吸能反应是与ATP的 相联系，由 提供能量。 放能反应是与ATP的 相联系，释放的能量储存在 中。 水解 ATP水解 合成 ATP 葡萄糖的氧化分解 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 ATP ADP 水解 合成 （多数生命活动）吸能反应 放能反应 能量 能量 葡萄糖、脂肪等 ATP是细胞内流通的能量“货币”。 为什么葡萄糖、脂肪等不能直接供能？ (1)最终能量来源：太阳能。 (2)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。 (3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 (4)良好储能物质：脂肪。 (5)主要能源物质：糖类。 (6)直接能源物质：ATP。 “不动产” “定期存款” “活期存款” “现金” 生物体内的能源物质总结 细胞内供能的顺序：糖类→脂肪→蛋白质 【问题】ATP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。 【问题】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 如果将ATP中碱基A替换为 G、U、C，分别为鸟苷三磷酸，尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成 NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子组成dNTP家族，均为高能化合物。 22 以下几种“A”所对应的含义 比较辨析 物质结构 物质名称 “A”的含义 核糖 A P ~ P P ~ ATP ….A U G C …. A-P～P ～P ATP 核糖 A P 腺苷（腺嘌呤+核糖） 腺嘌呤核糖核苷酸 DNA RNA 腺嘌呤 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 23 将萤火虫的荧光素酶基因导入植物细胞中，再用荧光素溶液浇灌植物， 转基因植物可在黑暗中发光，这样培育的“发光树”是否可替代路灯呢？ 学以致用 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 组成： 结构简式： ATP的功能： ATP 1分子腺苷，3分子磷酸基团 A–P～P～P 课堂小结 细胞生命活动的直接供能物质 ATP与ADP相互转化: ATP的利用： 大脑思考、电鳐发电、物质合成、主动运输、 肌肉收缩等各项生命活动 （来源） ATP为主动运输供能机制 ATP水解： ATP 水解酶 ADP+Pi+能量 ATP ATP合成： ADP+Pi+能量 合成酶 （去向） 吸能反应 放能反应 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、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，且酶和反应场所不同 小结：ATP与ADP的相互转化 将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是(   ) A．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸 B．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联 C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变D．代谢旺盛的细胞(如癌细胞)中ATP末端磷酸基团被取代的速率加快 课堂练习 A 2.蛋白质的磷酸化在信号传递过程中起着重要作用，而很多转化过程都需要ATP的参与，蛋白质磷酸化后，空间结构发生了变化，活性也发生了变化，进而使Ca2＋释放到膜外。蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程如图所示。下列相关叙述错误的是 A.蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP，使ATP的 含量明显下降 B.蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白 质结构与功能相适应的观点 C.蛋白质的磷酸化和去磷酸化属于可逆反应 D.蛋白质的磷酸化属于吸能反应，其能量来自ATP中活跃的化学能 √ √ 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 $