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

5.2 细胞的能量“货币”ATP 第五章 细胞的能量供应和利用 新教材人教版·必修1 分子与细胞 生物学 本节聚焦 01 为什么说ATP是细胞的能量“货币”？ 02 ATP与ADP是怎么相互转化的？这有什么意义？ 03 细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？ 情境导入——萤火虫 相关资料 1、细胞生命活动所需的主要能源物质是 ，被称为“生命的燃料” 2、植物体内的储能物质是 、 3、动物体内的储能物质是 、 4、细胞内良好的储能物质是 、 5、为主动运输提供能量的物质是 、 葡萄糖 脂肪和淀粉 脂肪和糖原 脂肪 01 ATP的结构 荧光素 激活的 荧光素 氧化 荧光素 荧光 能量 荧光素酶 氧气 发出 【思考】细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？ ATP 到底谁才是直接为萤火虫提供能量的物质呢？ 【知识回顾】 01 ATP的结构 A B C D 有 荧光出现 无 荧光出现 无 荧光出现 无 荧光出现 15分钟 荧光消失 ２ｍL 葡萄糖溶液 ２ｍL ATP 溶液 ２ｍL 脂肪溶液 ２ｍL 蒸馏水 置于暗处 说明ATP是直接的能源物质 【实验探究】 01 ATP的结构 1、组成元素： 结构式 2、中文名称： 4、结构简式： C、H、O、N、P 腺苷 A-P~P~P 三磷酸 【自主探究】 一、阅读教材86页，完成下列问题： 其中： A 表示： P 表示： —表示： ~ 表示： ATP 腺苷 磷酸基团（3个） 普通化学键（1个） 特殊化学键（2个） 腺苷三磷酸（ATP） （腺嘌呤+核糖） 3、英文简称： 01 ATP的结构 结构简式： A-P~P~P 其中： A 表示： P 表示： —表示： ~ 表示： 腺苷 磷酸基团 普通化学键 特殊化学键 为什么“~” 表示特殊化学键？ 磷酸基团均带负电荷，磷酸基团之间的化学键不稳定而形成特殊化学键 最外侧的磷酸基团所受排斥力最大，具有较高转移势能，使远离腺苷的特殊化学键极不稳定：既容易形成，也容易断裂。 01 ATP的结构 结构式 腺苷三磷酸（ATP） 腺苷二磷酸(ADP) 腺苷一磷酸(AMP) 也叫腺嘌呤核糖核苷酸 是RNA的基本单位之一 1molATP水解释放出的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物 01 ATP的结构 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 【知识拓展】 1、在下列四种化合物中,“○”中A所对应的含义最接近的是（ ） D 反馈训练 A. ①和② B. ②和③ C. ①和④ D. ③和④ ①：腺苷 ②：腺嘌呤 ③：腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 ④：腺嘌呤核糖核苷酸 【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。 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。 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 资料1、2说明了什么？ ATP的消耗量巨大 ATP的含量很少 ATP合成和水解都非常迅速 ATP是如何 合成与水解的呢？ 02 ATP与ADP的相互转化 2．ATP释放出的能量来源于 中活跃的化学能。 3．ATP合成的能量来源： 动物、人、真菌、大多数真菌： 、 绿色植物： 和 、 1、请写出图中数字或字母所代表的的信息： A: B： 酶a ： 酶b： 、 能量 磷酸基团（Pi） 合成酶 水解酶 特殊化学键 呼吸作用 光合作用 呼吸作用 二、阅读教材87页，完成下列知识点填空： 02 ATP与ADP的相互转化 【自主探究】 水解 合成 A A B B 酶a 酶b 4、用化学式表示ATP的合成与水解过程： 合成： 水解： ADP + ATP Pi + 合成酶 能量 ATP ADP + Pi + 能量 水解酶 ATP与ADP相互转化化学表达式： 思考： 1、一个成年人在平静状态下，24小时将有40kg的ATP与ADP生转化，而细胞内ATP、ADP的总量仅有2mg～10mg。 怎么维持快速持续供能？ 2、ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞中都是一样的，这体现了生物界的统一性。 转化时刻不停，动态平衡 需求越旺盛，两者相互转化速率越快 02 ATP与ADP的相互转化 能量 能量 水解 合成 ADP + ATP Pi + 合成酶 能量 ATP ADP + Pi + 能量 水解酶 02 ATP与ADP的相互转化 合成： 水解： ADP + ATP Pi + 合成酶 能量 ATP ADP + Pi + 能量 水解酶 ATP的合成与水解是否是一个可逆反应呢？ 02 ATP与ADP的相互转化 ATP合成 ATP水解 反 应 式 ADP+Pi+能量---→ATP ATP--→ADP+Pi+能量 反应类型 酶的类型 能量去向 酶 酶 水解反应 合成反应 ATP水解酶 ATP合成酶 生物体需能部位 线粒体、叶绿体、 细胞质基质等 特殊的化学键 化学能（呼吸作用） 光能（植物光合作用） 用于各项生命活动 储存于特殊的化学键 物质是可逆的，能量是不可逆的，并非可逆反应 反应场所 能量来源 结论 ： 2、以下ATP的有关叙述，其中正确的一项是( ) A 反馈训练 A．ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的 B．ATP与ADP是同一种物质的两种形态 C．生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应 D．生物体内ADP转变成ATP所需能量都来自细胞呼吸 联系生活 阅读教材88页，你能列举哪些ATP中的能量供给各项生命活动的例子？ ATP的利用 03 ATP的利用 03 ATP的利用 以钙离子的主动给运输为例： 03 ATP的利用 ① ② ③ 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水解释放磷酸基团 蛋白质等分子磷酸化 分子空间结构改变，活性也被改变 参与各种化学反应 03 ATP的利用 放能反应 吸能反应 细胞内 的化学反应 葡萄糖等有机物的氧化分解 主动 运输 肌肉 收缩 大脑 思考 萤火虫 发光 物质 合成 ATP水解伴随细胞发生吸能反应 ATP合成伴随细胞发生放能反应 能量通过ATP分子在放能反应与吸能反应之间流通 ATP 细胞内流通的能量“货币” 03 ATP的利用 含有能量多不能被直接利用 含有能量相对少能被直接利用 葡萄糖等 能源物质 用于合成ATP 氧化分解，释放能量 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？ 据研究：1mol葡萄糖彻底氧化分解释放能量2870kJ 　　 　 1molATP水解所释放能量30.54kJ 【思考】 ATP并不是 细胞内唯一的直接能源物 还有：ATP、UTP、CTP、GTP 04 本节小结 一、ATP的结构、特点、功能： 1、组成元素： 2、中文名称： 4、结构简式： C、H、O、N、P 腺苷 A-P~P~P 三磷酸 其中： A 表示： P 表示： —表示： ~ 表示： ATP 腺苷 磷酸基团（3个） 普通化学键（1个） 特殊化学键（2个） （腺嘌呤+核糖） 3、英文简称： 5、特点： ①不稳定 ②高能量 ③含量少，转化快 二、ATP与ADP的相互转化： 合成： 水解： ADP + ATP Pi + 合成酶 能量 ATP ADP + Pi + 能量 水解酶 物质是可逆的，能量是不可逆的 并非可逆反应 6、功能： 细胞内 直接 能源物质 随堂测验 一、判断题： 1、细胞内储存有大量的ATP，是细胞内主要的能源物质（ ） 2、ATP水解为ADP释放的能量来自脱离下来的末端磷酸基团所携带的能量（ ） 3、人在饥饿时，细胞中ADP的含量远高于ATP( ) 4、ATP与 ADP之间相互转化过程中的能量来源是相同的（ ） 5、载体蛋白磷酸化不会使其空间结构发生变化（ ） ATP在细胞中含量很少，是细胞内直接能源物质 任何情况下 ATP与ADP都维持动态平衡 能量来源不同 磷酸化会使分子空间结构改变 二、选择题： 1、萤火虫发光的直接能量来源是ATP。下列相关叙述正确的是（ ） A.ATP通过断裂A与P之间的化学键来提供能量 B.ATP水解的过程总是与细胞内的放能反应相联系 C.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，生命活动旺盛时会大量合成 D.ATP断裂两个磷酸基团后，可作为合成RNA的原料之一 D 断裂远离A的特殊化学键 ATP水解与吸能反应相联系 ATP和ADP动态平衡 腺嘌呤核糖核苷酸 随堂测验 1、如图为ATP与ADP相互转化示意图，①②代表相关的过程，下列分析错误的是(　　) A．该转化过程需要酶的参与B．该转化过程可以发生在大肠杆菌细 胞内C．人体内①过程所需要的能量只能来 自细胞呼吸D．②过程伴随着水的生成　 D 解析：ATP的合成与水解需要酶的参与，A正确；ATP与ADP的相互转化过程可以发生在大肠杆菌细胞内，B正确；①过程是ADP与Pi合成ATP的过程，人体内该过程所需要的能量只能来自细胞呼吸，C正确；②过程是ATP水解产生ADP和Pi，该过程会消耗水，D错误。 04 课后巩固训练 2、ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法错误的是(　　) A．ATP推动细胞做功，存在吸能反应与放能反应过程B．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATPC．ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应D．肌肉在收缩过程中，肌肉中的能量先增加后减少 B 解析：ATP推动细胞做功过程中，ATP的水解是放能反应，蛋白质的磷酸化过程是吸能反应，因此该过程存在吸能反应和放能反应，A正确；合成ATP的能量来源于光合作用和呼吸作用，磷酸化的蛋白质做功，失去的能量并不能用于再生ATP，B错误；ATP水解是放能反应，磷酸化的蛋白质做功也是放能反应，C正确；在肌肉收缩的过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸能反应，然后肌肉做功，失去能量，恢复原状，这是放能反应，肌肉收缩过程中，肌肉中的能量先增加后减少，D正确。 04 课后巩固训练 3、ATP是细胞代谢过程中的重要化合物，细胞内还有与ATP结构类似的GTP、CTP、UTP等高能磷酸化合物。下列有关叙述错误的是(　　) A．放能反应常伴随ATP等的合成，而吸能反应不一定伴随ATP等的水解 B．人体的需能反应都伴随着体内储存的ATP的水解 C．ATP和UTP等分子特殊的化学键全部断裂后的产物可能是某些酶的基本组成单位 D．与ATP相同，GTP、CTP、UTP分子中均含有2个特殊的化学键 B 解析：放能反应常伴随ATP等的合成，如呼吸作用，而吸能反应不一定伴随ATP的水解，也可能是GTP、CTP、UTP等的水解，A正确；人体的需能反应也可能由GTP、CTP和UTP等供能，不一定都伴随着ATP的水解，B错误；绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，ATP、UTP分子中特殊的化学键全部断裂后的产物分别为腺嘌呤核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸，它们是RNA酶的基本组成单位，C正确；根据ATP的结构可知，GTP、CTP、UTP分子中均含有2个特殊的化学键，D正确。 04 课后巩固训练 4、Na＋-K＋泵是存在于动物细胞膜上的一种载体蛋白，具有ATP酶活性，这种泵每消耗1分子的ATP，就逆浓度梯度将3分子的Na＋泵出细胞外，将2分子的K＋泵入细胞内。其具体过程如图所示，下列相关叙述错误的是(　　) A.该蛋白将Na＋泵到细胞外的跨膜运输方式是主动运输B.该蛋白既能催化ATP的水解，又能催化ATP的合成C.若O2供应不足，将会影响图示过程的进行D.该蛋白的结构发生改变，有利于其与离子的结合和分离 B 解析:Na＋—K＋泵能催化ATP水解，不能催化ATP的合成，B错误。 Lavf58.30.100 $