5.2 细胞的能量“货币”ATP 课件-2025-2026学年上学期高中生物必修1

该高中生物学课件围绕“细胞的能量‘货币’ATP”展开，涵盖ATP的化学组成、结构特点、与ADP的相互转化及功能。以杜牧诗句创设萤火虫发光情境，通过问题探讨与实验探究（脂肪、葡萄糖、ATP供能对比）搭建支架，衔接能量物质认知与直接供能机制。 其亮点在于融合生命观念（结构与功能观：A-P~P~P结构决定供能功能）、科学思维与探究实践（实验设计含材料、步骤、结果分析，视频展示Ca²⁺主动运输载体利用ATP过程）。知识拓展引入ATP信号分子等内容，助学生构建物质与能量观，教师可借实验与多媒体提升教学实效。

1.能简述ATP的化学组成和特点。 2.能概述ATP和ADP相互转化的过程。 3.通过列举合成ATP和利用ATP的实例，能阐明ATP是细胞的能量“货币”。 学习目标 “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。 讨论： 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.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ “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。 讨论： 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.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号，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。 萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。 问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光直接提供能量呢？ 细胞良好的储能物质—— 细胞生命活动所需要的主要能源物质—— 为主动运输提供能量—— 葡萄糖 脂肪 ATP 实验思路： 将三种有机物分别加入荧光素中，观察哪种物质能让荧光素发光 2.实验材料 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。 3.实验原理 荧光素 + 能量 + O2 荧光素酶 氧化荧光素 （发出荧光） 将三种有机物分别加入荧光素中，观察哪种物质能让荧光素发光 1.实验思路 黑暗环境 为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质？ 消耗自身原本存在的能提供能量的物质，防止自身的能源物质对结果造成干扰。 1 2 3 4 加入等量发光器粉末，放置一段时间直至荧光消失 2mL 蒸馏水 2mL 脂肪 2mL 葡萄糖 2mL ATP 4.实验操作 5.实验结果和结论 葡萄糖、脂肪不能为萤火虫的发光器直接供能，ATP能为萤火虫的发光器直接供能。 糖类、脂肪等有机物 有大量的能量， 但不能被直接利用 能量能被直接利用 ≈ 用于各项生命活动 “能量通货” ≈ ATP ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 二、ATP的结构 “ATP的结构与功能之间有什么关系？为什么ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？”请同学们阅读课本86页回答下列问题。 ATP的中文名称是什么？ ATP的结构简式如何书写？ ATP的元素有哪些？ ATP简式中A、P、～代表什么？ ATP由哪几部分组成？ 腺嘌呤 核糖 腺苷 磷酸 磷酸 磷酸 特殊的化学键 普通化学键 ATP的中文名称是什么？ ATP的结构简式如何书写？ ATP的元素有哪些？ ATP简式中A、P、～代表什么？ ATP由哪几部分组成？ C、H、O、N、P 腺苷三磷酸 腺苷(腺嘌呤、核糖)、磷酸、普通化学键和特殊的化学键 二、ATP的结构 A-P～P～P 腺苷 磷酸 特殊的化学键 相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得~这种特殊的化学键很不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能。 二、ATP的结构 相互排斥 +Pi 腺苷三磷酸（ATP）A-P~P~P 腺苷二磷酸（ADP）A-P~P 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 腺苷三磷酸 （ATP） A-P~P~P 腺嘌呤核糖核苷酸 (AMP） 腺苷二磷酸 （ADP）A-P~P 腺苷（A) AMP是RNA组成单位之一 相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得~这种特殊的化学键很不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能。 腺嘌呤核糖核苷酸 (AMP） 二、ATP的结构 资料：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；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。 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。 ATP与ADP互相转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的。 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？ 3.通过以上资料，你还能得到什么信息？ 阅读以下资料，回答问题： 含量少、需求大 迅速转化，且处于动态平衡之中 体现了生物界的统一性。 三、ATP与ADP可以相互转化 三、ATP与ADP可以相互转化 ADP＋Pi＋能量 ATP 水解酶 ADP＋Pi＋能量 ATP 合成酶 ATP的水解： ATP的合成： ADP＋Pi＋能量 ATP 反应过程中的酶不同 能量无法循环 化 能 合 成 作 用 三、ATP与ADP可以相互转化 人和 动物 真菌、大多数细菌 呼吸作用 硝化细菌 光合作用 绿色植物 放能反应： 化学反应过程中释放能量，这些能量用于合成ATP。 用于大脑思考 （电能） 用于生物发电 （电能） 用于生物发光 (光能) 用于物质合成 （化学能） 三、ATP与ADP可以相互转化 用于肌肉收缩 （机械能） 三、ATP与ADP可以相互转化 ATP为主动运输供能 请同学们观看视频后，描述Ca2＋主动运输载体是如何利用ATP的? 三、ATP与ADP可以相互转化 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。 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。因而可以参与特定的化学反应。 ①生物发光、发电 ②物质合成 ③肌肉收缩 ④主动运输 吸能反应 反应过程吸收（消耗）能量的，能量来源于ATP的水解。 三、ATP与ADP可以相互转化 ATP ADP ①生物的呼吸作用 ②绿色植物的光合作用 ③硝化细菌的化能合成作用 放能反应 ①生物发光、发电 ②物质合成 ③肌肉收缩 ④主动运输 吸能反应 Pi Pi 能量 能量 合成酶 水解酶 光合作用 呼吸作用 化能合成 作用 放能反应 主动运输 生物放电 生物发光 肌肉收缩 物质合成 …… 吸能反应 功能 直接能源物质 结构 A-P~P~P 决定 腺苷 磷酸 特殊化学键 AMP(腺嘌呤核糖核苷酸） 是RNA的基本组成单位之一 课堂小结 1.ATP只能作为能源物质吗？ 2.有其他的直接能源物质吗？ 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。 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。 知识拓展： 一、概念检测 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 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 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 c Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.46.101 Lavf58.30.100 $