3.1.2 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质-课件-2026-2027学年高一上学期生物苏教版必修1

该高中生物学课件围绕ATP的结构、功能及与ADP的相互转化展开，以萤火虫发光诗句创设情境，通过问题探讨和实验探究（割取发光器研磨、设置对照实验）引出ATP，构建从现象到本质的学习支架，衔接能量转化与物质结构的知识脉络。 其亮点是以探究实践为核心，通过萤火虫发光实验设计（对照组无菌水、实验组葡萄糖等）培养科学思维（对照与变量控制），结合结构模型构建（腺嘌呤-核糖-磷酸连接）体现生命观念（结构与功能观）。资料分析用肌细胞ATP数据强化动态平衡认知，表格归纳能源物质助学生系统梳理，既提升学生探究能力和知识整合能力，也为教师提供清晰教学逻辑和丰富活动素材。

银烛秋光冷画屏， 天阶夜色凉如水， 轻罗小扇扑流萤。 卧看牵牛织女星。 1 问题探讨 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 2. 萤火虫发光的过程中能量如何转化？ 3.萤火虫为什么能发光呢？ 求偶、警戒、照明等作用 荧光素和荧光素酶 萤火虫发光原理： 荧光素 能量 激活的荧光素 氧化荧光素 O2 荧光素酶 发荧光 为该过程直接提供能量的能源物质可能是什么？ 化学能转化为光能 探究:萤火虫发光的直接能源物质是什么？ 活动： 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末, 各加入少量无菌水使之混合，置于暗处，可见试管内有荧光出现，约过15分钟荧光消失，然后…… 提示： 1.分组编号 2.设置对照 3.条件控制 4.观察记录 材料 葡萄糖溶液；脂肪溶液； ATP 溶液；无菌水 试管等 荧光消失 暗处 A B C D ２ｍL 葡萄糖溶液 ２ｍL ATP溶液 ２ｍL 脂肪溶液 ２ｍL 无菌水 15min 暗处 有荧光 无荧光 无荧光 无荧光 ATP是驱动萤火虫荧光活动的直接能源物质 实验过程 对照组 实验组 自变量 因变量 ? ? 功能：直接能源物质 过渡：结构是怎样的？ 一、ATP的功能 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 细胞还有哪些能源物质 糖类 脂肪 蛋白质 能量转移 细胞的生命活动 能量较稳定 能量含量高 不可直接利用 ATP 释放能量 直接供能 ATP之所以是直接能源物质，是由其分子结构决定的 一、ATP的功能 “现金” 蛋白质 脂肪 糖类 ATP 细胞能源物质 “不动产” “贵金属” “存款” ——— ——— ——— ——— 直接能源物质 主要能源物质 良好储能物质 1. ATP的中文名称？ 2. ATP由哪些化合物组成（化学成分）？ 3. ATP的组成元素？ 3. ATP的结构简式为？ 4. A、T、P、—、～分别代表什么？ 5. ATP为什么不稳定？ 6. ATP的A包含哪些化学组分？ 二、ATP的结构 ATP结构式 二、ATP的结构 1.化学组成： 核糖 1分子腺苷（A） 腺苷三磷酸（ATP） 磷酸基团（Pi） 磷酸基团（Pi） 磷酸基团（Pi） 2.中文名称： 腺嘌呤 3.组成元素： C、H、O、N、P （与核酸/核苷酸一致） 3分子磷酸基团（Pi） ATP结构式 二、ATP的结构 4.结构简式： A–P～P～P 腺苷 （腺嘌呤和核糖） 磷酸基团（3个） 磷酐键（特殊的高能化学键） 普通的化学键 这两个特殊的化学键特殊在什么地方？ 练一练：尝试构建ATP的结构模型 用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团， 代表普通化学键、 代表特殊化学键，尝试构建ATP的模型 ~ 核糖 腺嘌呤 腺苷(A) 磷酸基团（P） 腺苷一磷酸（AMP） 腺嘌呤核糖核苷酸 —RNA的基本单位之一 腺苷二磷酸（ADP） 知识拓展：ATP的结构模型及ATP与RNA的关系 二、ATP的结构 5.结构特点：为什么ATP不稳定？如何为生命活动供能？ ATP在酶的作用下水解时，脱离下的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者结构发生变化。 相邻的磷酸基团都带负电荷互相排斥 磷酐键不稳定 末端磷酸基团有离开ATP 而与其他分子结合的趋势 （即具有较高转移势能） 脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成游离的磷酸（以Pi表示） 注意：Pi≠P 特别是末端的特殊化学键，极为不稳定，易断裂，使末端磷酸基团有离开ATP而与其他分子结合的趋势（即具有较高转移势能） 二、ATP的结构 5.结构特点： (1)ATP不稳定：末端磷酸基团具有较高的转移势能 (2)ATP水解的过程是释放能量的过程： 1mol ATP水解释放的能量高达30.54kJ ——ATP是一种高能磷酸化合物 注意：ATP是物质，不是能量 （只是其高能磷酐键中储存了能量） 练一练：下面各个圆圈中代表的含义相同的有哪些？ 腺嘌呤核糖核苷酸 （AMP） 腺苷 腺嘌呤核糖核苷酸 腺苷 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 ATP在细胞内含量少，消耗快，但合成迅速， 时刻不停地发生并处于动态平衡中。 资料分析 通过以上资料，你能得到什么信息？ ATP消耗量大 ATP含量很少 矛盾 在人的肌细胞中，ATP提供的能量只能维持不到1s 的激烈运动。 一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。人体中ATP的总量却只有大约50.7g。 ATP合成和水解都非常迅速 细胞每秒钟可合成约1000万个ATP，且同时有等量ATP被水解。氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在3～6分钟内就会死亡。 三、ATP与ADP的相互转化 ATP水解酶 A–P～P～P A–P～P + Pi + 能量 ADP:腺苷二磷酸 反应式： ATP+H2O ATP水解酶 ADP + Pi + 能量 1、ATP的水解： 用途？ 直接用于各项生命活动 为各种吸能反应提供能量 三、ATP与ADP的相互转化 2、ATP的合成： ATP合酶 ATP +H2O ADP + Pi + 能量 动物和人等 绿色植物 呼吸作用 光 合 作 用 呼 吸 作 用 从哪里来？ 光 能 有机物中的化学能 反应式： 三、ATP与ADP的相互转化 p p p 能量 Pi 合酶 p p 能量 Pi 水解酶 3、ATP与ADP的相互转化 （1）转化过程： （2）转化特点： 时刻不停地发生 处于动态平衡之中 所有细胞共有的能量供应机制 →体现了生物界的统一性 →ATP水解速率=ATP合成速率 （呼吸作用） 有机物中的化学能 光能（光合作用） 储存在末端磷酐键中 来源： 去路： 来源： 去路： 储存在末端磷酐键中的能量 各项需要能量的生命活动 ATP属于储能物质吗？ ATP/ADP的比值可以反映什么问题？ 哪些过程是吸能反应？哪些是放能反应？ ATP水解与合成分别与哪类反应关联？ 反应 反应类型 酶的类型 能量来源 能量去向 反应场所 ATP+H2O ADP+ Pi+能量 ATP水解酶 ATP合酶 ADP+Pi+能量 ATP+H2O 水解反应 合成反应 ATP水解酶 ATP合酶 活细胞中需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体等 末端磷酐键 有机物中的化学能、光能 用于各项生命活动 储存于磷酐键中 思考：ATP与ADP的相互转化反应是可逆反应吗？ 不是可逆反应：反应条件、能量来源和去路、反应场所不同 注意：物质可逆，但能量不可逆，且酶和反应场所不同 小结：ATP与ADP的相互转化 四、ATP的利用 1. ATP的利用举例 大脑思考（电能） 主动运输（电化学势能） 生物发光(光能) 生物发电（电能） 肌肉收缩（机械能） 细胞内各种物质合成（化学能） A B C + ATP 反应物 生成物 运动蛋白 蛋白质发生移动 ATP 注：ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能 思考：ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？ ：绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的 注：ATP不是唯一直接能源物质，GTP、CTP、UTP等也可作直接能源物质 典例：ATP为主动运输供能机制 Ca2+ ATP ADP Ca2+ ADP Ca2+ Ca2+ 与载体相应位点结合 ATP水解酶被激活 催化ATP水解：末端磷酸基团脱离,挟能量与载体蛋白结合 载体蛋白磷酸化 载体蛋白空间结构改变 使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外 ATP为主动运输供能的原理： ATP水解释放的磷酸基团可以使蛋白质等分子磷酸化，使其空间结构发生变化，活性改变，因而可以参与各种化学反应。 简述Ca2＋主动运输载体是如何利用ATP的? 运输作用 催化作用 载体蛋白有什么功能？ 理解吸能反应、放能反应与ATP是细胞的能量“货币” ATP水解释放出能量，属于 反应，而释放的能量可供给 反应利用 （如蛋白质的合成） ATP合成需要能量，属于 反应，所需能量可由 反应提供 （如葡萄糖的氧化分解） 放能 吸能 ——ATP水解与吸能反应相联系 放能 吸能 ——ATP合成与放能反应相联系 能量通过ATP分子在放能反应和吸能反应之间流通 ——ATP是细胞的能量“货币” 能源物质归纳： 生物体能源物质 生物体主要能源物质 生物体内良好储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 直接能量物质 生物体最终能源来源 ATP 糖类 脂肪 脂肪、糖原 脂肪、淀粉 太阳能 糖类、脂肪、蛋白质、ATP 拓展应用 在储存能量方面,ATP 同葡萄糖相比具有以下两个特点： 一是ATP分子中含有的化学能比较少： 一分子ATP释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94 二是ATP分子中所含的是活跃的化学能,而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能： 葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能才能被细胞利用 同样是能源物质，ATP与葡萄糖相比，ATP在能量含量和能量性质方面具有哪些特点？ 拓展提升 SZ-LWH $