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)

第二节 细胞的能量货币“ATP” 第5章 细胞的能量供应和利用 本节聚焦 为什么说ATP是细胞的能量“货币”？ ATP与ADP是怎样相互转化的？这有什么意义？ 细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？ 是什么生物在闪闪发光，点亮了这片夜空？ 是谁在闪闪发光，点亮了这片夜空？ 3 【相关资料】萤火虫的发光原理 【问题】细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？ 荧光素 能量 激活的 荧光素 荧光素酶 氧气 氧化 荧光素 发出 荧光 ？ 化学能 → 光能 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。 萤火虫发光的过程有能量的转换吗？ 4 酶的特性 什么物质给萤火虫提供能量？ 能量！ 重要能源物质？ 主要储能物质？ 糖类 脂肪 淀粉 糖原 糖类、脂肪等有机物中稳定的化学能，不易被生命活动利用。需要转化成另一种能直接给细胞的生命活动提供能量的有机物。 —— ATP 知识目录 01 ATP是一种高能磷酸化合物 02 ATP与ADP之间的相互转化 03 ATP的利用 自主阅读P86第三自然段（理解后记忆） 1、ATP中文名称 2、ATP结构简式如何书写？ 3、ATP元素组成 4、简式中A、P、—、～分别代表什么？ 5、A具体指什么结构，包含哪几部分，跟我们以前学过的A有什么区别？ 6、ATP中的能量储存在哪儿？ 7、为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？ 核糖 腺嘌呤 磷酸基团 组成：1分子腺苷，3分子磷酸基团 1、中文名称-腺苷三磷酸 腺苷 元素组成： C、H、O、N、P A–P～P～P 30.54KJ/mol 所以ATP是一种高能磷酸化合物 2、结构简式： 腺苷 （腺嘌呤和核糖） 特殊化学键 磷酸基团 普通化学键 A—P~P~P 普通：（8.37~20.92KJ/mol） 【任务】 阅读以下资料，回答问题： 现有甲、乙两组ATP溶液， 甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团+ATP水解酶→分离溶液中游离的磷酸基团，无放射性 乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团+ATP水解酶→分离溶液中游离的磷酸基团，有放射性 1.从上述资料看，ATP中哪个化学键最不稳定？ 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。 最不稳定 资料1：用α、β 和 γ 表示 ATP 上三个磷酸基团所处的位置，即： A－Pα ～ Pβ ～ Pγ 一、酶在细胞代谢中的作用 【任务】 阅读以下资料，回答问题： 其他分子 P 腺嘌呤 核糖 P P ~ ~ 能量 ATP ADP （腺苷二磷酸） ATP水解酶 2.当ATP继续失去1个磷酸时，形成什么？失去2个磷酸呢？ AMP（腺苷一磷酸） 3.ATP水解的过程就是 的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ,所以说 。 释放能量 ATP是一种高能磷酸化合物 一、酶在细胞代谢中的作用 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 腺苷三磷酸 （ATP） A- P~P~P 腺苷一磷酸 (AMP） 腺苷二磷酸 （ADP） 腺苷（A) 一、酶在细胞代谢中的作用 注意：ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。 或腺嘌呤核糖核苷酸 12 1.ATP的结构式可以简写为（ ） B A、A—P—P~P B、A—P~P~P C、A~P~P—P D、A~P~P~P 练一练 2.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是（ ） A、1，2，2 B、1，2，1 C、1，3，2 D、2，3，1 C 3.（多选题）以下哪个化合物中含有P元素（ ） 　　A、核苷酸　B、磷脂　　 C、脂肪　　 D、ATP ABD 4.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） 练一练 14 02 ATP与ADP之间的相互转化 资料2： ①成年人体内ATP的总量约为2~10 mg，在安静状态时，肌肉内ATP的所放能量只能维持肌肉收缩1~2 s； ②成年人在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40 kg，在活动的状态下ATP的消耗可达0.5 kg/min。 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。 1.从上述资料来看，ATP在细胞中有什么特点？ 2.细胞是如何解决这一矛盾的？ 含量少、需求大 迅速转化，且处于动态平衡之中 【任务】 阅读以下资料，回答问题： 二、ATP与ADP之间的相互转化 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 二、ATP与ADP之间的相互转化 17 项目 ATP的水解 ATP的合成 反应式 所需酶 能量来源 能量去向 反应场所 联系 物质可逆，能量不可逆，不是可逆反应 ATP水解酶 ATP合成酶 储存于ATP中的化学能 光能（光合作用） 化学能（细胞呼吸） 用于各项生命活动 储存于ATP中 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 ADP＋Pi＋能量 ATP 水解酶 ADP＋Pi＋能量 ATP 合成酶 【知识小结】 二、ATP与ADP之间的相互转化 03 ATP的利用 用于大脑思考（电能） 用于主动运输（渗透能） 用于生物发光(光能) 用于生物发电（电能） 用于物质合成（化学能） 用于肌肉收缩（机械能） ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？ 三、ATP的利用 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。 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。 三、ATP的利用 实例: ATP为Ca2+主动运输功能过程分析 三、ATP的利用 ATP Ca2＋主动运输载体结合 ATP水解 Pi与载体结合 载体空间结构改变 Ca2＋释放到膜外 实例: ATP为Ca2+主动运输功能过程分析 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，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。 ATP ADP 水解 合成 细胞的 吸能反应（各项生命活动） 细胞的 放能反应 能量 能量 ATP是细胞内流通的能量“货币”！ 葡萄糖、脂肪等含有能量多不能被直接利用 吸能反应：（伴随ATP水解）由ATP水解提供能量。 放能反应：（伴随ATP合成）释放的能量贮存在ATP中。 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。 含有能量相对少能被直接利用 三、ATP的利用 反应类型 吸能反应 放能反应 能量变化 产物能量状态 ATP的角色 实例 吸收能量 释放能量 产物中储存的化学能增加 产物中储存的化学能减少 消耗 ATP（用钱投资） 合成 ATP（赚钱存钱） 光合作用、蛋白质合成等 细胞呼吸、ATP水解、物质燃烧 巧记方法: 吸合放分 一般而言，生物体内中合成有机物的反应为吸能反应；分解有机物的反应为放能反应 吸能反应与放能反应的比较分析 三、ATP的利用 能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。 主要能源物质：糖类。 储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 主要储能物质：脂肪。 直接能源物质：ATP。 最终能量来源：太阳能（由绿色植物等生物通过光合作用固定）。 归纳小结 生物体内的能源物质 三、ATP的利用 ATP 概念 腺苷三磷酸 结构 特性 能源来源 主要场所 利用 A-P~P~P ATP ATP水解酶 ADP+Pi+能量 动物：呼吸 植物：呼吸、光合 叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质、线粒体 直接能源物质 （能量“货币”） 吸能反应 ATP ATP合成酶 ADP+Pi+能量 放能反应 形成 课堂小结 习题检测 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 27 习题检测 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 28 习题检测 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 29 习题检测 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。 30 习题检测 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。 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 谢谢 Lavf58.28.100 Lavf55.33.100 $