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”，涵盖ATP的结构、功能及与ADP的相互转化等核心知识。课堂导入通过情景视频（萤火虫发光）和古诗《秋夕》创设情境，结合合作探究问题（发光意义、物质、能量转换）搭建学习支架，衔接细胞能量供应前序知识，引导学生理解ATP作用。 其亮点在于融合生命观念（物质与能量观）、科学思维（分析归纳）和探究实践（合作探究），如通过萤火虫发光原理探究能量转换，结合结构简式分析高能磷酸键特性，用视频和表格对比ATP与ADP转化的酶、场所及能量来源去向。采用情景教学和问题驱动，帮助学生构建能量代谢知识网络，教师可借助案例和检测题提升教学效果。

第2节 细胞的能量“货币”ATP 第5章 细胞的能量供应和利用 情景视频 萤火虫发光的奥秘（视频） 合作探究1: 萤火虫发光的生物学意义是什么？ 《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。 相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。 一个ATP的励志演说(视频) 一. ATP是一种高能磷酸化合物 一个ATP的励志演说(视频) 情景视频 萤火虫发光的奥秘（视频） 合作探究2: 萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 《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。 腹部后端细胞内有荧光素。 情景视频 萤火虫发光的奥秘（视频） 合作探究3: 萤火虫发光的过程有能量的转换吗？ 《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。 有机物中储存的化学能转变成光能 腺嘌呤 核糖 腺苷 三个磷酸基团 1.ATP的中文名称: 腺苷三磷酸(ATP) O- C O C C H H OH OH C C O P O P O P O- O O- O O- O N C N C C C N C N N H H H H H H H H 腺苷三磷酸(ATP) 2.ATP的组成元素: C、H、O、N、P 3.ATP的结构简式: A—P～P～P 4.A、T、P、～的含义: A表示: 腺苷 T表示: 三 P表示: 磷酸基团 ～表示: 特殊的化学键 一. ATP是一种高能磷酸化合物 5.ATP的结构特点(1)ATP不稳定是由于ATP中两个相邻的磷酸基团都 ,使得这种化学键不稳定,末端磷酸基团有较高的 。 (2)ATP水解的过程就是 的过程,1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ,所以说ATP是一种 。 高能磷酸化合物 带负电荷而相互排斥　 转移势能 　释放能量　 6. ATP的供能机理 ATP在______________的作用下水解时，脱离下来的______________挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 (ATP水解)酶 末端磷酸基团　 ATP并不是细胞内唯一的高能化合物，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。 ATP供能的过程(视频) 6. ATP的供能机理 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为主动运输提供能量 P P P ~ ~ 核糖 腺嘌呤 P 核糖 腺嘌呤 腺嘌呤核糖核苷酸 ATP P P ~ 核糖 腺嘌呤 ADP AMP 辨析 (腺苷三磷酸) (腺苷二磷酸) (腺苷一磷酸或腺嘌呤核糖核苷酸) 是构成RNA的基本单位之一 A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) 能量 Pi 酶 酶 能量 Pi ATP ADP+ Pi+能量 ATP酶 这里的能量用于各项生命活动。 ATP合酶 这里的能量从哪里来？ 二. ATP与ADP可以相互转化 11 三. 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) 从动物和人等来看: 呼吸作用 (细胞呼吸) 能量 ATP的形成途径 分解有机物释放的能量(化学能) 从绿色植物来看: ATP的形成途径 呼吸作用 能量 光合作用吸收光能 动物和人 绿色植物 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 光 合 作 用 ADP+ Pi+能量 ATP合成酶 ATP ATP的形成途径(总结) 化 能 合 成 作 用 硝化细菌 A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) 能量 Pi 酶 酶 能量 Pi ATP ADP+ Pi+能量 ATP酶 这里的能量用于各项生命活动。 ATP合酶 这里的能量从哪里来？ 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 二. ATP与ADP可以相互转化 1.ATP水解与合成的酶: (1)ATP水解: 水解酶 (2)ATP合成: 合成酶 2.ATP在生物体内的储量 ATP在细胞内储备少，但转化速度快。 3.ATP与ADP转化是否可逆？ 物质是可逆的， 能量是不可逆的。 4. ATP与ADP转化是生物界的共性: ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性。 二. ATP与ADP可以相互转化 反应 反应类型 酶的类型 能量来源 能量去向 场所 ATP ADP+Pi+能量 酶 ADP+Pi+ 能量 ATP 酶 水解反应 合成反应 ATP酶(即ATP水解酶) ATP合酶(即ATP合成酶) 储存在ATP中的能量 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 用于各项生命活动 储存在ATP中 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 “物质是可逆的，能量是不可逆的”因为(1)所需的酶种类不同；(2)能量的来源和去向不同。(3)反应发生的场所不同； 四. ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁 放能反应 吸能反应 ① 细胞中的放能反应一般与ATP合成相联系 ② 细胞中的吸能反应一般与ATP水解相联系 ③ 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通 ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 培育出转基因荧光树 将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。 萤火虫的发光原理 荧光素酶 ＋氧气 荧光素 激活的荧光素 荧光 氧化荧光素 发出 能量 应用: 白天，阳光照射，公园与普通公园一模一 样。晚上，这些树就自动发光。公园里不需要路灯，一片通明。而且光照非常柔和。 未来，夜间发光的树可能会成为街灯的天然替代品。 1.细胞内的主要能源物质: 。2.生物体的主要能源物质: 。3.储能物质: 。4.良好储能物质: 。5.直接能源物质: 。6.最终能量来源: 。 糖类 葡萄糖 脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞) 脂肪 ATP(还有GTP、UTP、CTP等) 太阳能 【归纳总结】与能量有关的物质 1. (教材必修1 P89“文字信息”)萤火虫尾部的发光细胞中含有 ，其中荧光素是其特有的发光物质。荧光素接受 提供的能量后就被激活。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，此过程发生的能量转换为 。 2. (教材必修1 P89)如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP相当于现金，这种比喻有道理的原因是: 荧光素和荧光素酶 ATP ATP中的化学能转变为光能 糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用 21 2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 A 点:在一定的范围内，随 着反应底物浓度的增加, 反应速率加快。 B 点:反应速率在此时达到最高 。 C 点:反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。 2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化?为什么?请画出变化后的曲线。 如果 A 点时温度升高 10℃,曲线上升的幅度变小。 因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度,反应速率都会变慢。 2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化?为什么?请画出相应的曲线。 该曲线表明,B 点的反应底物的浓度足够大,是酶的数量限制了反应速率的提高,这时加入少量的酶,会使反应速率加快。 【检测】某同学从温度为55～65℃泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌,并从该细菌中提取了脂肪酶,回答问题: (1)测定脂肪酶活性时,应选择_______作为该酶作用的物质,反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定; (2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为____________。 (3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路? 脂肪 缓冲 蛋白质 在一定温度范围(包括55～65℃)内设置温度梯度, 分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值, 则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度, 否则扩大温度范围, 继续实验,直至出现峰值。 【检测】判断正误 (1)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(　　) (2)每个ADP分子中含有两个特殊的化学键。(　　) (3)ATP≠能量，ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。(　　) (4)植物、动物、细菌和真菌都以ATP作为能量“货币”，说明了生物界的统一性。(　　) (5)ATP是绝大多数生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。(　　) × × √ √ √ 【检测】ATP发光法常用于检测食品中的微生物数量，原理如下: 提取食品样品中微生物的ATP，加入荧光素 荧光素酶复合物；荧光素酶催化ATP水解释放能量使荧光素发出荧光，通过测定样品中的荧光强度推算出ATP浓度，进而推算出活菌数。下列叙述错误的是( ) A.该反应将化学能转化为光能 B.检测时，需先将样品中原有的ATP水解酶灭活 C.荧光素酶催化ATP水解，唯一产物是ADP D.荧光强度越大，说明样品中的活菌数目越多 C B项: ATP水解酶会催化ATP水解，影响样品中ATP的含量 C项: ATP水解的产物是ADP和Pi 【检测】生物体内能量代谢中 ATP的合成和利用过程如下图 所示。以下说法不正确的是( ) A. 动植物体内都有呼吸作用为ATP的合成提供能量 B. ①过程和②过程中酶的种类和能量来源不同 C. c表示吸收的能量，d表示释放的能量，两者形式相同 D. ATP在活细胞中含量很少，但转化速度很快 C C项: ATP合成过程中吸收能量的形式主要有光能、有机物中的化学能; ATP分解过程中释放的能量的形式很多,有电能、光能、机械能等。 【检测】小张查阅资料得知，一淀粉酶最适温度是55℃。下表是他为此进行的验证实验，但因各组结果相同而不能达到实验目的。以下改进措施中可行的是（ ） A.将实验温度改为00C、550C、1000C B.将淀粉溶液体积改为4 mL C.将实验的反应时间延长　　　 D.将碘液改为斐林试剂 B 【拓展延伸】NTP与dNTP 【注意】NTP与dNTP 均是高能磷酸化合物，可用作 RNA 或 DNA 的合成原料，合成过程中会脱去两个磷酸基团，并释放出大量的能量。 【检测】有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。 （1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 （填“α”“β”或“γ”）位上。 （2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”“β”或“γ”） 位上。 γ α Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $