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

第5章 第2节 细胞的能量“货币”ATP “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，思考有关生物学问题。 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？ 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 问题探讨 3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 有，萤火虫腹部细胞内有一些有机物中储存的化学能，只有在转变为光能时才能发光。 能量 荧光素酶 ＋O2 荧光素 激活的荧光素 荧光 氧化 荧光素 发出 问题探讨 “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，思考有关生物学问题。 暗处 ２ｍｌ葡萄糖溶液 ２ｍｌATP溶液 ２ｍｌ脂肪溶液 ２ｍｌ蒸馏水 有荧光出现 无荧光出现 无荧光出现 无荧光出现 荧光消失 A B C D 15min 暗处 萤火虫发光的直接能源物质是ATP。 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 一 能源来源 直接能源物质 主要能源物质 生物体内良好的储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 最终能源来源 ATP 糖类（葡萄糖） 脂肪 糖原 淀粉 有机物（糖类、脂肪等）→ATP →生命活动的能量。ATP是能直接给细胞生命活动提供能量的物质，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 太阳能 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 一 NH2 C N N C CH CH C H O O O N N O H C O P O ～P O ～P OH C H H C OH OH OH H C C H OH OH 三个磷酸基团 腺苷 腺苷三磷酸 ATP是一种高能磷酸化合物 二 ATP是一种高能磷酸化合物 二 腺苷一磷酸（AMP） 腺苷二磷酸（ADP） 腺苷三磷酸（ATP） α β γ 腺苷 腺嘌呤 1、组成元素：C、H、O、N、P 2、化学组成：3分子磷酸基团+1分子腺苷 3、结构简式：A-P ~ P ~ P A(腺苷)=腺嘌呤+核糖 “-”普通磷酸键 “~”为特殊化学键 “P”为磷酸基团 ATP是一种高能磷酸化合物 二 1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，ATP是一种高能磷酸化合物。 ATP是一种高能磷酸化合物 二 ①由于两个相邻磷酸都带负电荷相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。 ②当ATP在酶的作用下水解时，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。 肌肉内ATP含量约2mg~10mg，人体在安静状态时，只能供肌肉收缩1～2s所需的能量，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。细胞内的ATP含量少, 但生命活动却要消耗很多，ATP和ADP是时刻不停地快速转化，并且处于动态平衡之中的。 1、ATP和ADP的转化过程 酶II ATP 酶I ADP + Pi +能量 ATP与ADP可以相互转化 三 ADP ATP 2、ATP合成与ATP水解的比较： 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 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 特殊磷酸键 有机物中的化学能、光能 用于各项生命活动 储存于特殊磷酸键中 结论 ：物质是可逆的，反应、能量是不可逆的 ATP与ADP可以相互转化 三 细胞中绝大多数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的（还有GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等）。ATP水解释放的能量直接用于主动运输 （渗透能）、生物放电（电能）发光（光能）、肌细胞收缩（机械能）、细胞内各种吸能反应（化学能）、大脑思考（电能）。 ATP的利用 四 膜内侧Ca2+与ATP水解酶（载体蛋白）结合位点结合 ATP水解酶（载体蛋白）活性被激活 催化ATP水解，ATP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 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，这些蛋白质分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变。 ATP的利用 四 ATP是细胞内流通能量的“货币” 五 商品生产 商品消费 货 币 ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测腺苷三磷酸（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 荧光素+ATP 氧化荧光素(发出荧光) 荧光素酶 O2 荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多 ATP荧光检测仪 与社会的联系 【适应症】 用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全等的辅助治疗。 【药物原理】 当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时，腺苷三磷酸（ATP）即分解成腺苷二磷酸及磷酸基，同时释放出能量。 与社会的联系 将荧光素酶基因导入植物体内，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光 与社会的联系 谢谢合作 课堂小结 组成元素： C、H、O、N、P 结构简式： A–P～P～P ATP的水解： ATP + H₂O─→ADP + Pi + 能量（释放能量，供细胞利用） ATP的合成： ADP + Pi + 能量─→ATP + H₂O（能量来自呼吸作用/光合作用，储存能量） ATP的功能： 细胞生命活动的直接供能物质（能量“货币”） 酶 酶 课堂练习 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 一、概念检测 课堂练习 一、概念检测 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 课堂练习 一、概念检测 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.加人蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 C 课堂练习 二、拓展应用 1.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与 ATP 和 ADP 的相互转化有什么关系。 吸能反应：如葡萄糖合成糖原；氨基酸合成蛋白质等反应，需要消耗能量，是吸能反应，所需要的能量是由 ATP 水解为 ADP 时释放能量来提供的。 放能反应如：有氧呼吸 无氧呼吸 释放的能量部分用于ADP合成 ATP。 课堂练习 二、拓展应用 2.同样是能源物质，ATP 与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出 ATP 具有哪些特点。 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 转化为 ADP 时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。 课堂练习 二、拓展应用 3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以 ATP 作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性?这对你理解生物的进化有什么启示? 是， 也反映各种生物有着共同起源。 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $