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2节 细胞的能量“货币”ATP 第五章：细胞的能量供应和利用 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，思考有关的生物学问题。 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 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。 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的荧光素，是其特有的发光物质。 萤火虫发光是求偶行为。萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP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。 2 问题探讨 3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 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。 1.主要能源物质 糖类 2.主要储能物质 脂肪 3.被称为“生命的燃料” 葡萄糖 4.直接能源物质 ATP 3 一、学习目标 二、重难点 1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。 2.根据ATP与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活 动中的作用。 1.ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。 2.ATP与核苷酸的关系。 3.通过ATP与ADP的相互转化的特点，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 目标量规 掌握程度 A 完成 B 基本完成 C 未完成 记忆 1.ATP的中文名称、元素构成以及结构简式 2.ATP中各个字母的含义（引申：A在不同物质结构中的含义） 3.ATP与ADP相互转化过程中能量的来源、去路 1.为什么ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 2.ATP与ADP相互转化的关系 分析 以钙离子主动运输为例分析ATP是如何为主动运输供能的 创造 1.利用本节所学，解释萤火虫发光原理以及如何将其用于生活场景当中 理解 2.绘制本节凝练图 1 2 3 焦点一 ATP的功能是什么？ ATP有什么样的结构？ 为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？ 为什么说ATP是细胞的能量“货币” 有机物中的化学能 ATP中的化学能 耗能的生命过程 1.ATP的功能 驱动细胞生命活动的直接能源物质 结构与功能相适应，ATP有什么样的结构可以作为直接的能源物质？ 腺嘌呤和核糖 ATP英文全称是adenosinetriphosphate，Adenosine是 是 结合而成。tri是“ ”的意思，phosphate是 。 利用以上图形，构建ATP的模型图(画出化学键) 腺苷 三 磷酸基团 2.ATP的结构 A : P : ～: —: 组成元素： 中文名称： 左图中的A: A—P～P～P 2.ATP的结构 ATP结构式 ATP模型图 ATP结构简式 ~ ~ P P A P 腺苷 磷酸基团 普通的化学键 特殊的化学键 C、H、O、N、P 腺苷三磷酸 腺嘌呤 “A”的比较(说出圆圈里“A”所表示的含义） 腺苷 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 腺嘌呤核糖 核苷酸 （腺苷一磷酸） 即时训练 A-P~P~P ATP H ADP 腺苷二磷酸 O P OH O- O- 能量高达30.54kJ/mol ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低 磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合 酶 磷酸 水 P P P P P P 3.ATP是一种高能磷酸化合物 负电 负电 负电 H2O ATP（腺苷三磷酸） 核糖 磷酸 腺嘌呤 磷酸 磷酸 ～ ～ ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸或腺嘌呤核糖核苷酸） 1 2 3 焦点二 ATP在细胞内的含量多吗? 生物体如何补充生命活动所需要的大量的ATP呢? ATP合成与水解过程中能量的来源与去处是怎样的？该过程是可逆反应吗？ ATP与ADP是怎样相互转化的？这有什么意义? ATP 消耗量大 ATP 含量很少 矛盾 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 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。 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。 2 3 资料分析 结论：ATP在细胞内的含量及其生成速度：含量少，转化快 ATP合 成和水解都非 常迅速 ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物 ，与其他分子结合的 再脱离下来，成为游离的磷酸（Pi）。 ADP（腺苷二磷酸） 磷酸基团 写出ATP水解的反应式: 在有关酶作用下，ADP接受 ，同时与 结合，重新形成ATP。 能量 Pi 1.ATP的水解与合成过程 （1）ATP的水解过程 （2）ATP的合成过程 写出ATP合成的反应式: ATP 合成酶 ADP + Pi + 能量 ATP 水解酶 ADP + Pi + 能量 2. ATP与ADP相互转化 能量 能量 合成 水解 ATP与ADP相互转化示意图 光合作用 呼吸作用 人、动物、真菌\多数细菌等 绿 色 植 物 呼吸作用 ~ ~ ~ 各项生命活动 P P P Pi Pi P P 根据示意图你能分析ATP合成与水解过程中能量的来源与去处。 去向 来源 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP 所需酶 能量来源 (光合作用)、 (细胞呼吸) 储存在 中的能量 能量去路 储存于形成的 中 用于各项生命活动 酶1 酶2 ATP合成酶 ATP水解酶 ATP ADP＋Pi＋能量 光能 化学能 特殊化学键 特殊化学键 提示：物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。不是可逆反应，处于动态平衡之中。 ATP合成与水解过程是可逆反应吗？ 小组讨论完成表格，回答下列问题。。 17 1 2 焦点三 ATP水解后可用于哪些生命活动? ATP水解释放的能量如何用于各项生命活动? 细胞中哪些生命活动需要ATP提供能量? 3 细胞内的化学反应与ATP水解及合成之间的关系是怎样的？ 用于大脑思考 ATP 1.ATP水解释放的的能量被用于各种需能的生命活动 用于生物发光 用于肌肉收缩 用于生物发电 葡萄糖+果糖 蔗糖 酶 （物质合成） 主动运输（渗透能） 2.ATP水解释放的能量如何用于各项生命活动? 放能反应 葡萄糖、脂肪等 合成 水解 ADP 能量 能量 3.细胞内化学反应类型 ATP （各项生命活动）吸能反应 什么是吸能反应、放能反应？请举例，并说出它们与ATP的关系 综上，能量通过ATP分子在吸能反应与放能反应之间流通。因此称ATP是细胞内流通的能量“货币”。 ATP 荧光素 ATP能量 激活的荧光素 荧光素酶 +氧气 氧化 荧光素 发出 荧光 拓展延伸 萤火虫的发光原理及利用 通过本节课的学习你能解释萤火虫发光的原理吗？ 发挥你的想象利用萤火虫发光原理，如何利用到生活实践中？ 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”。 1. 下列有关ATP的叙述，错误的是（ ） 人体在剧烈运动时，细胞内产生ATP的速率加快， 吸能反应也增强 B. 人体在紧张状态下，细胞内产生ATP的速率大大超过 产生ADP的速率 C. ATP中的能量可以来自光能或化学能，也可以转化为 光能或化学能 D. ATP转化成ADP的过程消耗水 B 习题巩固 23 2.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 习题巩固 3.如图是ATP分子的结构式，相关叙述正确的是(　 ) A.ATP水解的过程常伴随放能反应的发生 B.③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化 C.所有生物体都存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制 D.①②③脱离后，ATP剩下的部分成为RNA分子的基本单位之一 B 习题巩固 ATP水解的过程中，远离A的特殊化学键会断裂，并释放大量能量，供生命活动需要，故常伴随吸能反应的发生，A错误； 在主动运输过程中，需要ATP水解提供能量，磷酸基团③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化，并引起载体蛋白空间结构的改变，B正确； ATP和ADP的相互转化，是植物、动物、细菌和真菌细胞共有的能量供应机制，病毒不存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制，C错误； 磷酸基团②③脱离后，ATP剩下的部分为腺嘌呤核糖核苷酸，成为RNA分子的基本单位之一，D错误。 25 4.(不定项)在细胞中dATP(d表示脱氧)是DNA生物合成的原料之一，可用α、β和γ表示dATP或ATP上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。下列叙述正确的是(　　 ) A.dATP和ATP中“γ”位的磷酸基团均具有较高的转移势能 B.一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成 C.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，在细胞中储存有大量的ATP D.“α”位上含有32P的dATP可用于对DNA分子进行32P标记 ABD 习题巩固 精细图 细胞的能量“货币”ATP ATP与ADP可以相互转化 ATP是一种高能磷酸化合物 ATP的利用 凝练图 ATP产生量与O2供给量的关系分析 O O2供给量 ATP产生量 A B C 甲 1.甲图表示可进行有氧呼吸细胞中， ATP产生量与O2供给量的关系。 ？ 2.乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中 ATP来自无氧呼吸，与O2无关。 ATP产生量 O O2供给量 乙 29 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $