5.2 细胞的能量“货币”ATP 课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦细胞的能量“货币”ATP，系统涵盖其结构简式、与ADP的相互转化及生理功能。通过杜牧诗句创设萤火虫发光情境导入，衔接糖类、脂肪等能源物质，搭建从间接能源到直接能源的学习支架。 其亮点是以探究实践为核心，设计萤火虫发光器实验（蒸馏水、葡萄糖等分组对照）引导学生分析得出ATP是直接能源物质，培养科学思维与探究实践能力。融入结构与功能观（ATP的高能磷酸键特性）和物质与能量观（ADP转化的能量流动），总结采用思维导图梳理知识。学生能提升实验分析与逻辑思维，教师可借助结构化资料高效教学。

第2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？ 教学目标 1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。 2.根据ATP和与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。 “ 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？ 主要是传递信号，以便繁衍后代。 2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 萤火虫腹部后端细胞内有荧光素。 3、在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 有。腹部细胞内一些有机物中储存的化学能转变为光能。 问题探讨 萤火虫发光需要 能量！ 重要能源物质 糖类 脂肪 这些物质能为萤火虫发光直接供能吗? ？ 主要储能物质 一、ATP的生理功能 4 萤火虫的发光原理 能量 荧光素酶 ＋氧气 荧光素 激活的荧光素 荧光 氧化荧光素 发出 谁提供能量？ 科学家运用基因工程技术，将荧光素酶基因导入植物体中，再用荧光素溶液浇灌植物，培育出能发光的“荧光树”。 一、ATP的生理功能 生命活动的直接能源物质 荧光消失 暗处 A B C D 2mL蒸馏水 15min 暗处 探究·实践 2mL葡萄糖溶液 2mL脂肪溶液 2mLATP溶液 观察 预期结果如何？ 一、ATP的生理功能 生命活动的直接能源物质 荧光消失 暗处 A B C D 2mL蒸馏水 15min 暗处 探究·实践 2mL葡萄糖溶液 2mL脂肪溶液 2mLATP溶液 有荧光出现 无荧光出现 无荧光出现 无荧光出现 一、ATP的生理功能 分析结果并得出结论: 蒸馏水、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。 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 探究·实践 一、ATP的生理功能 阅读课本P86-89，思考并尝试回答下列问题： 1、ATP的中文名称是什么？“ATP分子的结构简式如何表示？“A、P、-、～ ”分别代表什么？ 2、ATP水解时哪个化学键比较容易断裂？ATP分子去掉1个和2个磷酸基团后分别是什么物质？其完全水解会得到哪些成分？ 3、ADP转化成ATP过程中，所需要的能量从哪里来？ ATP水解所释放的能量可以用于哪些生命活动？ 4、ATP为主动运输供能过程是怎样的？结合图5-7分析。 二、ATP是一种高能磷酸化合物 腺嘌呤 核糖 磷酸 基团 磷酸 基团 磷酸 基团 腺苷 三个磷酸基团 腺苷三磷酸（ATP） 二、ATP是一种高能磷酸化合物 1、ATP的中文名称 ：腺苷三磷酸 ATP 腺苷 adenosine tri 三 phosphate 磷酸盐 2、ATP的组成元素 3、ATP的结构 ：C、H、O、N、P A — P ~ P ~ P 腺苷 磷酸基团 特殊的化学键 ATP水解是释放能量的过程，1molATP水解释放能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 两个相邻的磷酸基团都带负电荷相互排斥，使得“～”容易断裂，末端磷酸基团具有较高的转移势能， 脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化(即：活化而易于反应或活动)。 除了ATP，还有ADP；GTP、CTP、UTP；磷酸肌酸；3—磷酸甘油酸等等。 [思考]有TTP吗？ 二、ATP是一种高能磷酸化合物 4、ATP的结构简式 核糖 A P ~ P ~ P 腺嘌呤 腺苷（A） AMP（腺苷一磷酸） ADP（腺苷二磷酸） ATP（腺苷三磷酸） 二、ATP是一种高能磷酸化合物 4、ATP的结构简式 腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本单位之一) 注意： 二、ATP是一种高能磷酸化合物 4、ATP的结构简式 1.ATP水解时释放的能量是储存在一个特殊化学键中的能量，而不是储存在两个特殊化学键中的能量。 2.ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP的化学键中。 二、ATP是一种高能磷酸化合物 4、ATP的结构简式 [思考]下列化合物中的“A”分别指什么？ 腺苷 (由腺嘌呤和核糖组成) 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤 水解酶 A–P～P～P A–P～P 能量 ADP 腺苷二磷酸 末端特殊化学键不稳定，易断裂，也易形成 ATP 合成酶 ATP水解 + A–P～P + Pi + A–P～P～P ATP的合成 磷酸 ——释放能量 ——储存能量 + Pi 三、ATP与ADP可以相互转化 能量 与其他分子结合的磷酸基团脱离下来 【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；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 ATP消耗量多 【资料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。 ATP含量很少 【资料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。 ATP合成和水解都非常迅速 ATP在水解的同时还在源源不断的的合成，ATP与ADP可以互相转化。 三、ATP与ADP可以相互转化 ATP ADP 能量 能量 水解 合成 Pi Pi 绿色植物、蓝细菌等： 光合作用，呼吸作用。 人、动物、真菌、大多数细菌：呼吸作用。 ATP与ADP互相转化示意图 放能反应 释放的能量 储存在ATP中 三、ATP与ADP可以相互转化 需要能量的各项生命活动 主动运输 肌肉收缩 大脑思考 生物发光发电 各种吸能反应 [思考] ATP与ADP之间的相互转化是可逆反应吗？ 讨论: 化学中可逆反应的特点是: 正逆反应都能在同一条件下同时进行。 三、ATP与ADP可以相互转化 1、从反应条件看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。 酶具有专一性，因此反应条件不同。 2、从能量来源看：ATP水解释放的能量是储存在特殊化学键中的化学能，用于生命活动；合成ATP的能量来自生物体内有机物中的化学能和太阳光能。因此能量来源不同（能量不可逆，而物质可逆）。 3、从合成与分解场所看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体；ATP分解的场所相对较多。因此合成与分解的场所不同。 不是可逆反应 三、ATP与ADP可以相互转化 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 结 论 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、细胞质基质等 特殊化学键 有机物中的化学能、光能 用于各项生命活动 储存特殊化学键中 物质是可逆的，能量是不可逆的 ATP和ADP的相互转化 三、ATP与ADP可以相互转化 ①时刻不停的发生且处于动态平衡之中； ATP、ADP在细胞内含量少，但是转化迅速。从而实现细胞大量能量的需求。 ②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性； ③ATP与ADP相互转化过程中物质可逆，能量不可逆，因为催化的酶不相同，反应场所不同，因此，不是可逆反应。 ATP与ADP相互转化的特点： 三、ATP与ADP可以相互转化 补充知识点 动物和人体细胞中还有一种高能化合物。 当ATP含量过多时，ATP就用来合成磷酸肌酸；当ATP大量消耗而过分减少时，磷酸肌酸就可以释放出大量的能量，使ADP合成ATP 。 磷酸肌酸（C ～ P) 化学能 → ATP → C～P → ATP → 供能 三、ATP与ADP可以相互转化 ATP中的能量转化为 机械能（如肌细胞收缩） 热能（如维持体温） 渗透能（如主动运输） 电能（如电鳐放电） 光能（如萤火虫发光） 化学能（如蛋白质、DNA的合成）等 ATP的生理功能： ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 1、为生命活动直接供能 四、ATP的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量 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为主动运输供能的机理 1、为生命活动直接供能 四、ATP的利用 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些蛋白质分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因此可以参与各种化学反应。 （以Ca2+的主动运输为例） 24 2、吸能反应和放能反应 四、ATP的利用 吸能反应：与ATP的水解相联系，如合成蛋白质、合成淀粉等。 放能反应：与ATP的合成相联系，如葡萄糖的氧化分解等。 ⑴吸能反应——伴随ATP水解（提供能量）。 ⑵放能反应——伴随ATP合成（能量储存在ATP中）。 ⑶能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。 因此把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 四、ATP的利用 3、ATP是细胞内流通的能量“通货” 糖类、脂肪等有机物 ATP 储存大量的能量， 但不能被直接利用 储存的能量相对较少，但能被直接利用 ≈ ≈ 四、ATP的利用 3、ATP是细胞内流通的能量“通货” 生物体的能源物质 最根本的能源 重要的能源物质 主要的储能物质 直接能源物质 辅助能源物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 太阳光能 糖类 脂肪 ATP 磷酸肌酸 糖原 淀粉 思维导图 总结 组成元素：C、H、O、N、P 结构简式：A–P～P～P ATP的水解：ATP → ADP+Pi+能量 ATP的功能：细胞生命活动的直接供能物质 ATP ATP的合成：ADP+Pi+能量 → ATP（能量来自呼吸作用、光合作用） 酶 酶 全称：腺苷三磷酸 再见 $