5.2 细胞的能量货币ATP 课件-2025-2026学年上学期人教版必修1高中生物

该高中生物学课件聚焦“细胞的能量‘货币’ATP”，系统阐述其结构简式、与ADP的相互转化及生命活动中的利用，通过杜牧《秋夕》萤火虫发光情境导入，以问题链衔接能量转换与直接能源物质，搭建小组讨论、模型构建、资料分析等学习支架。 其亮点在于以核心素养为导向，通过32P标记实验分析ATP高能磷酸键特性（科学思维），结合Ca²⁺主动运输模型阐释供能机制（生命观念），融入生活应用与“ATP是否仅为能源物质”等拓展质疑（探究实践）。丰富的改编题与跨学科情境，助力学生深化物质与能量观，也为教师提供情境化、进阶式教学资源。

第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币”ATP 秋夕 杜牧（唐） 银烛秋光冷画屏， 轻罗小扇扑流萤。 天街夜色凉如水， 卧看牵牛织女星。 (1)萤火虫发光的生物学意义是什么？ 相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。 (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？ 化学能转变为光能。 腹部后端细胞内有荧光素。 【问题探讨】 ? 能量 荧光素 激活的荧光素 荧光素酶 +氧气 氧化 荧光素 发出 荧光 驱动细胞生命活动的直接能源物质——ATP 考点一 细胞的多样性和统一性 【新课导入】 【探究一】ATP是一中高能磷酸化合物 【活动①】阅读教材P86，小组合作讨论以下问题： (1)ATP的中文名称？ (2)ATP的元素组成？ (3)图中①②③的结构 分别代表什么？ (4)腺苷是由图中哪些结构组成的？ 腺嘌呤 核糖 腺苷 磷酸 磷酸 磷酸 ① ② ③ C、H、O、N、P 腺苷三磷酸 ①腺嘌呤②核糖③磷酸基团 ①② 考点一 细胞的多样性和统一性 (5)(模型构建) ①ATP含有几个腺苷？ ②几个磷酸基团？ ③它们是如何连接的？ ④结构简式？ (6)A、T、P、—、～分别代表什么？ 腺嘌呤 核糖 腺苷 磷酸 磷酸 磷酸 特殊的化学键 普通化学键 ① ② ③ A–P～P～P 1个 3个 A : P : ～: —: 腺苷 磷酸基团 普通的化学键 特殊的化学键 考点一 细胞的多样性和统一性 【活动②】 阅读以下资料，回答问题： 【资料1】 α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。 (1)从上述资料看，ATP中哪个化学键最不稳定？为什么？ 最不稳定 ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低 磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合 ADP 腺苷二磷酸 考点一 细胞的多样性和统一性 (2)当ADP继续失去一个磷酸时，形成什么？（联系之前所学内容） 腺嘌呤核糖核苷酸 腺苷一磷酸 AMP (3)为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？（一般将水解时释放20.92kJ/mol及以上能量的化合物叫做高能化合物） 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 考点一 细胞的多样性和统一性 1.(教材P86“相关信息”，改编)如图表示ATP的结构，据图分析错误的是 A.图中A代表的是腺苷 B.图中b、c代表的是特殊的化学键 C.水解时c键更容易断裂 D.图中a是RNA的基本组成单位 图中A代表的是腺嘌呤 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 课本知识改编 2.(2025·湖南湘潭高一检测)生物学研究中，可用32P来标记ATP。ATP上三个磷酸基团所处位置可以用α、β、γ表示(A—Pα～Pβ～Pγ)。蛋白激酶能将ATP上的一个磷酸基团转移到特定蛋白质的某些氨基酸残基上，同时产生ADP。若用该酶把32P标记的磷酸基团转移到载体蛋白上，该磷酸基团应在ATP的 A．α位　　　B．β位 C．γ位 D．β和γ位 [解析]ATP水解时，远离腺苷的特殊的化学键断裂，产生ADP和Pi，释放的能量用于生物体的生命活动。据此并结合题意可知，若用该酶把带有32P的磷酸基团转移到载体蛋白上，那么该磷酸基团应在ATP的γ位上。 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 3.(2024·广东佛山高一质检)下列关于ATP分子的叙述，正确的是 A.A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团 B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 C.1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自两个特殊化学键的断裂 D.T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似 A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成 来自远离腺苷的那个特殊化学键的断裂 T表示三个(磷酸基团) 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 【探究二】ATP与ADP的相互转化 【活动③】分析以下资料，完成下列问题 ATP 消耗量大 体内ATP 储量很少 矛盾 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 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；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 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。 2 3 ATP合 成和水解都非 常迅速 (1)根据资料可知人体内ATP储量很少，但需求量很大，机体是如何解决这个矛盾，来满足对能量的需求的呢？ 通过ATP和ADP的快速转化，来满足对能量的需求。 考点一 细胞的多样性和统一性 (1)ATP的水解 P P A P Pi P A P 能量 ATP水解酶 ATP ADP 30.54kJ/mol，用于各项生命活动。 ＋H2O P A P 酶 AMP 能量 （腺嘌呤核糖核苷酸） 写出ATP水解的反应式： ATP ADP+ Pi（磷酸）+能量 ATP水解酶 考点一 细胞的多样性和统一性 (2)ATP的合成 Pi P A P 能量 ADP ATP合成酶 ＋ ＋ P P A P ATP ＋H2O 思考：合成ATP的能量来源是什么？ 写出ATP合成的反应式： ADP+ Pi+能量 ATP 合成酶 考点一 细胞的多样性和统一性 绿色植物 人和动物 真菌、大多数细菌 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 ADP + Pi + 酶 ATP 能量 考点一 细胞的多样性和统一性 能量 ATP ADP Pi 光合作用 呼吸作用 用于细胞各项生命活动。 根据以上分析，请完善ATP与ADP相互转化的模型图： (3)ATP与ADP的相互转化 思考：ATP的水解与合成是可逆反应吗？ 考点一 细胞的多样性和统一性 反应 反应类型 水解反应 合成反应 酶的类型 场所 能量来源 植物 动物 能量去向 水解酶 合成酶 特殊的化学键中的化学能 用于各项生命活动 储存于特殊化学键中 可逆的 不可逆 不相同 ATP与ADP的相互转化時刻发生并处于 之中 在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的 。 物质是 ，能量是 的、酶是 的 动态平衡 统一性 有机物中的化学能（呼吸作用） 光能(光合作用) 呼吸作用有机物释放的能量 所有需能部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 (4)归纳总结 考点一 细胞的多样性和统一性 3.(2024·湖南长郡中学，改编)如图是ATP和ADP相互转化的示意图，①②表示相关反应。下列有关叙述正确的是 A.ATP分子中的五碳糖是脱氧核糖 B.①和②需要的酶是同一种酶 C.①②过程在活细胞内时刻不停地发生 D.人体肌细胞中储存着大量的ATP ATP分子中的五碳糖是核糖 ①需要的酶是ATP水解酶，②需要的酶是ATP合成酶 人体肌细胞中储存着少量的ATP 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 4.(2024·湖南雅礼中学，改编)下列关于细胞中ATP的叙述，正确的是 A.活细胞中ATP与ADP之间的转化时刻发生 B.ATP与ADP的相互转化是一个可逆反应 C.生物体内ATP的含量很多，保证生命活动能量的持续供应 D.ATP是腺苷三磷酸的简称，结构简式为A～P—P～P 其物质可逆，能量不可逆，因此不是可逆反应 ATP在细胞内含量很少，但在细胞内ATP与ADP的转化速率很快 ATP是腺苷三磷酸的简称，结构简式为A—P～P～P 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 【探究三】ATP的利用 【活动④】阅读教材P86~87，小组合作讨论以下问题： (1)举例ATP水解释放的能量可以用于哪些生命活动？ (2)ATP水解释放的能量是如何用于各种生命活动的呢？(以ATP为主动运输供能为例) (3)什么是吸能反应、放能反应请举例，并说出它们与ATP的关系 (4)为什么称ATP为能量“货币”？ 考点一 细胞的多样性和统一性 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？ 考点一 细胞的多样性和统一性 P P P A Ca2+ 参与Ca2+主动运输的载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶。 考点一 细胞的多样性和统一性 20 P P P A Ca2+ 载体蛋白酶活性的激活 膜内侧的Ca2+与相应位点结合，可激活载体蛋白的酶活性。 考点一 细胞的多样性和统一性 21 P P P A Ca2+ 载体蛋白的磷酸化 在载体蛋白这种酶的作用下，ATP末端的磷酸基团脱离，挟能量与载体蛋白结合。 P P P A 考点一 细胞的多样性和统一性 22 Ca2+ 载体蛋白空间结构改变 P P P A 载体蛋白的磷酸化导致其空间结构改变。 考点一 细胞的多样性和统一性 23 Ca2+ P P P A 载体蛋白空间结构改变 载体蛋白的磷酸化导致其空间结构改变。 考点一 细胞的多样性和统一性 24 Ca2+ P P P A 载体蛋白空间结构改变 使Ca2+的结合位点转向膜外 ，释放Ca2+。 考点一 细胞的多样性和统一性 25 ATP ATP的供能机制 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 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。 考点一 细胞的多样性和统一性 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 考点一 细胞的多样性和统一性 放能反应和吸能反应的判断技巧 (1)看反应方向 ① 从小分子 → 大分子 (CO2+ H2O → 葡萄糖)：一般是吸能反应。 ② 从大分子 → 小分子 (葡萄糖 → CO2+ H2O)：一般是放能反应。 (2)看ATP的动向 ①如果反应需要 ATP水解来提供能量，这个反应就是吸能反应。 ②如果反应的结果是ATP合成，这个反应就是放能反应。 考点一 细胞的多样性和统一性 任务三：ATP与ADP可以相互转化 吸能反应 放能反应 小试牛刀 蛋白质的合成 葡萄糖的氧化分解 主动运输 DNA的复制 光合作用 胞吞、胞吐 ATP水解 ATP合成 考点一 细胞的多样性和统一性 5.(2024·广东深圳调研)下列关于吸能反应和放能反应的说法，错误的是 A.ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带 B.葡萄糖的氧化分解是放能反应 C.所有植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用 D.肌肉收缩是吸能反应，肌肉做功是放能反应 并不是所有的植物细胞都能进行光合作用 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 6.(2024·西工大附中质检)下列有关ATP和ADP转化的叙述，错误的是 A.①②反应过程分别与细胞的吸能和放能反应相联系 B.所有生物体内的②过程所需要的能量都来自呼吸作用 C.①和②在活细胞中永无休止地循环进行，保证了生命活动的顺利进行 D.①反应中的“能量”一般不能用于推动②反应的进行 植物体内的②过程所需要的能量除来自呼吸作用外，还可来自光合作用 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 7.(2025·湖北十堰高一月考)以下是萤火虫体内细胞能量代谢中ATP与ADP相互转化示意图。下列相关叙述正确的是 A.①过程的能量来源是光能和呼吸作用释放的能量 B.②过程所释放的Pi和能量可以用于①过程 C.细胞中的许多吸能反应与②过程相联系 D.正在发光的萤火虫②过程反应速率明显大于①过程 萤火虫不能进行光合作用 ②过程释放的能量可以转化为多种形式，供生命活动需要，但不可用于①过程 ②过程反应速率和①过程 基本相等 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 8.(教材P88“图5-7”，改编)Ca2+释放到细胞膜外是一个主动运输的过程。下图是ATP为Ca2+运输提供能量的示意图。下列有关该过程的叙述，错误的是 A.参与Ca2+主动运输的载体蛋白能催化ATP水解 B.脱离ATP分子的末端磷酸基团使载体蛋白磷酸化 C.载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化 D.载体蛋白磷酸化时能量转移到ADP分子上 载体蛋白磷酸化时能量转移到载体蛋白分子上 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 课本知识改编 9.(教材P87-89，改编)下图表示ATP与ADP相互转化的能量供应机制，下列相关说法正确的是 A.真核细胞中，甲乙两过程所用到的酶和反应场所完全不同 B.许多放能反应往往与过程乙相联系，许多吸能反应往往与过程甲相联系 C.代谢耗能越多的细胞，该能量供应机制的运行速率越快 D．在所有生物体内，都存在该能量供应机制，这体现了生物界的统一性 甲乙两过程的反应场所可能相同 过程甲是ATP的合成，过程乙是ATP的水解，在细胞内，许多放能反应与过程甲相联系，许多吸能反应与过程乙相联系 病毒没有细胞结构 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 课本知识改编 生物体能源物质 生物体主要能源物质 生物体内重要储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 直接来源能量物质 最终能源来源 ATP 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 糖类、脂肪、蛋白质 【归纳小结】生物体内的能源物质 考点一 细胞的多样性和统一性 如果将萤火虫发光基因转入道路两旁的树中，那么…… 与生活的联系 萤火虫发光原理的生活应用 考点一 细胞的多样性和统一性 资料5 如果将ATP中的碱基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。 资料4 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信息的信号分子。 ATP是一种能源物质，也是能在细胞间传递信息的信号分子。 结论： 结论： 除了ATP外，鸟苷三磷酸GTP、尿苷三磷酸UTP和胞苷三磷酸CTP，也可以直接供能。 勇于质疑 ? (1)ATP只能作为能源物质吗？ (2)有其他的直接能源物质吗？ 考点一 细胞的多样性和统一性 ATP 全称：腺苷三磷酸 结构简式： A-P～P～P ATP的来源： ATP与ADP相互转化: ATP的利用：各种形式的能量 光合作用 呼吸作用 ATP ADP+Pi+能量 酶1 酶2 总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。 课堂小结 考点一 细胞的多样性和统一性 Lavf58.28.100 ATPeq \o(―――→,\s\up17(酶))ADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量eq \o(―――→,\s\up17(酶))ATP ATPADP＋Pi＋能量 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) ①ATPADP＋Pi＋能量 ②ADP＋Pi＋能量ATP $