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

第五章　细胞的能量供应和利用 5.2细胞的能量“货币”ATP 教学目标 1、阐明ATP的化学组成和结构特点。（生命观念） 2、分析ATP与ADP的相互转化过程，归纳其物质可逆、能量不可逆的特点。（科学思维） 3、说出ATP在生命活动中的实际意义，树立健康生活的意识。（社会责任） 教学重难点 重点：1、阐明ATP的化学组成和结构特点。 2、说出ATP与ADP的相互转化过程。 难点：1、分析ATP与ADP的相互转化过程，归纳其物质可逆、能量不可逆的特点。 2、阐明ATP是细胞内流通的能量“货币”。 目录 一、ATP是一种高能磷酸化合物 二、ATP与ADP可以相互转化 三、ATP的利用 新课导入 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？ 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 3.萤火虫发光的过程有能量的转换吗？ 相互传递求偶信号，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 能量 荧光素酶 +氧气 氧化 荧光素 荧光 荧光素 激活荧光素 发出 能源来源 直接能源物质 重要（主要）能源物质 生物体内良好的储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 最终能源来源 ATP 糖类（葡萄糖） 脂肪 糖原 淀粉 有机物（糖类、脂肪等）→ATP →生命活动的能量。ATP是能直接给细胞生命活动提供能量的物质，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 ATP≠能量；ATP是直接能源物质！ 太阳能 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 ATP的结构 腺嘌呤 ＋ 核糖 ＋ 3分子磷酸 腺苷 普通化学键 特殊化学键 ATP的结构简式：A—P~P~P 一、ATP是一种高能磷酸化合物 5、特点：两个相邻磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就具有较高的转移势能。 ATP ADP＋Pi＋能量 水解酶 3、元素组成：C、H、O、N、P A–P～P～P A：腺苷=腺嘌呤＋核糖 P：磷酸基团（3个） ~：特殊化学键（高能磷酸键）（2个） —：普通磷酸键（1个） 1、中文名称：腺苷三磷酸（三磷酸腺苷），是一种高能磷酸化合物 2、英文名称：adenosine triphosphate（ATP） 4、简式： 一、ATP是一种高能磷酸化合物 ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，ATP是一种高能磷酸化合物 1、ATP水解：ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物—ADP（腺苷二磷酸的英文名称缩写），与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸（以Pi表示）。 2、ATP合成：在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP。 二、ATP与ADP可以相互转化 ADP ＋ Pi ＋ 能量 ATP水解酶 ATP合成酶 ATP 3、能量来源： （1）ATP水解：末端的高能磷酸键 （2）ATP合成：绿色植物既可以来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量； 动物、人、真菌和大多数细菌均来自呼吸作用所释放的能量。 反 应 ATP → ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 → ATP 反应类型 酶的类型 场　　所 能量来源 能量去向 酶 酶 水解反应 合成反应 水解酶 合成酶 活细胞所有部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质 高能磷酸键 有机物中的化学能、光能 用于各项生命活动 储存于高能磷酸键中 结论 ：物质是可逆的，反应、能量是不可逆的 二、ATP与ADP可以相互转化 ATP合成与ATP水解的比较 对细胞的正常生活来说，ATP和ADP的转化是时刻不停地发生且处于动态平衡之中的。 三、ATP的利用 细胞中绝大数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。 如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP。 用于大脑思考（电能） 用于肌肉收缩（机械能） 用于细胞内各种物质的合成 用于生物放电（电能） 用于生物发光（电能） 用于主动运输 （渗透能） 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.载体蛋白的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。 三、ATP的利用 ATP为主动运输供能 三、ATP的利用 三、ATP的利用 1、吸能反应:细胞内需要吸收能量的化学反应。能量来自ATP的水解，比如蛋白质的合成。许多吸能反应与ATP水解反应相联系，由ATP水解提供能量。 2、放能反应:细胞内释放能量的化学反应。能量用于ATP的合成，比如葡萄糖的氧化分解。许多放能反应与ATP合成反应相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 细胞呼吸（有机物氧化分解）、光合作用的光反应 有机物合成、主动运输、 胞吞胞吐、 蛋白质磷酸化、肌肉收缩等 （各项生命活动）吸能反应 放能反应 能量 能量 ATP ADP 水解 合成 将荧光素酶基因导入植物体内，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光。 三、ATP的利用 与社会的联系 能量 荧光素酶 +氧气 氧化 荧光素 荧光 荧光素 激活荧光素 发出 萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。 ATP ATP是一种高能磷酸化合物 结构简式 ATP与ADP可以相互转化 转化过程 ATP的利用 吸能反应 放能反应 结构特点 功能 转化特点 课堂小结 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 B 巩固练习 巩固练习 D 2、下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是 ( ) 脂肪酸 B. 氨基酸 C. 腺苷二磷酸 D. 腺苷三磷酸 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 巩固练习 B 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. 加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 巩固练习 C 5、ATP分子在细胞内能够释放能量和储存能量，从结构上看，其原因是（ ） ①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合 ③远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP ④ADP可以迅速地与磷酸结合，吸收能量形成特殊化学键，使ADP转变成ATP A.①③ B.③④ C.②④ D.①④ 巩固练习 B 谢谢观看！ 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 $月黑见渔灯，孤光一点萤。萤火虫又名夜光流萤，因其尾部能发出荧光，故名萤火虫。萤火虫之所以会发光，是由于它独特的生理结构所致。他身体腹部末端内充满许多含磷的发光质和发光酵素，而这些也导致萤火虫能发出一闪一闪的微光，犹如夏日里的一盏天然的小灯泡。当然了，萤火虫发光可不是为了给人类制造如梦似幻的仲夏之梦，他们发光是为了求偶。雄性萤火虫在飞行过程中会发出特异的闪光，而此时的雌性萤火虫则会发出回应信号，方便雄性萤火虫能够清楚知道定位。漫漫长夜中，数百万只萤火虫会找到配，你来我往之间，荧光点亮森林，上演这一场荧光大秀，简直美哭了。 Atp水解为ADP和磷酸基团后收缩开始肌球蛋白头与肌动蛋白上的结合位点结合形成横桥垂直于基斯得名动力冲程动作，被触发机球蛋白将机动蛋白拉向M这一过程使得季节缩短，ADP和磷酸基团在动力冲程中被释放，肌动蛋白继续与肌球蛋白保持连接，直到新atp分子结合上来。有了新的能量，肌球蛋白又能向前结合下一个位点，这样通过一个个结合和释放，让肌肉收缩和舒张。 运输钙离子的载体蛋白既是一种转运载体，同时也是一种催化atp水解的酶。当膜内侧的钙离子与载体蛋白的相应位点结合时会激活该酶，将atp水解成ADP和磷酸。此时atp水解形成的磷酸就会与载体蛋白结合，这就是载体蛋白的磷酸化过程。磷酸化过程也需要atp水解后所释放的能量。载体蛋白的磷酸化会导致其空间结构发生变化，使钙离子的结合位点转向膜外侧，将钙离子释放到膜外，从而完成钙离子的主动运输。 发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，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，并且发出萤光。萤火虫发光需要细胞提供能量，这些能量从哪里来呢？对此生物学家进行了大量的实验研究，终于发现了其中的奥秘。下面让我们一起通过实验来揭秘。科学家将数十只萤火虫的发光细胞取出，干燥后研成粉末状，取三支洁净的试管，分别编号ABC，依次放入等量粉末状发光物质，然后各加入2毫升蒸馏水，可观察到试管中发出淡黄色荧光，静置15分钟后荧光消失。向A试管中加入两毫升质量分数为0.1%的葡萄糖溶液，向B试管中加入两毫升atp制剂。向C试管中加入2毫升蒸馏水。观察实验结果，我们可以观察到B试管中出现荧光一段时间后消失，AC试管中始终不出现荧光。由此我们能够得出结论，APP是指萤火虫发光的直接能源物质，而葡萄糖不是。如今科学家运用。