【课件】细胞的能量“货币”ATP课件2021-2022学年高一上学期生物人教版必修1

1、 第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第2节 细胞的能量“货币”ATP新人新人教版教版 必修一必修一 分子与细胞分子与细胞1想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关生物学问题。讨论：u 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？u 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？主要是为了互相传递信号，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。u 3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？有，萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有转变成光能时，萤火虫才能发光。能量荧光素酶氧气荧光素激活的荧光素氧化荧光素（发出荧光）萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。萤火虫的尾部发光细胞中

2、有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化荧光素接受能量后就被激活，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。氧化荧光素并且发出荧光。科学家运用这一原理，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”。应用：能量荧光素酶氧气荧光素激活的荧光素氧 化 荧 光 素（发出荧光）主要能源物质？主要储能物质？糖类脂肪这些物质能为萤火虫发光直接供能吗?萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧

3、光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧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发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。荧光。 学习目标1、能够准确写出ATP的结构简式。2、阐述ATP的化学组成和特点以及ATP和ADP之间的相 互转化。3、能够解释ATP在能量代谢中的作用。分分 组组实验实验步骤步骤一一二二三三实验现象实验现象结论结论萤火虫发光器的经典实验萤火虫发光器的经典实验 置于暗处（使原有能量消耗完）,约过15分钟将发光器取下,干燥后研磨成粉末。取四等份分别装入四支试管，各加入少量蒸馏水2 ml蒸馏水2 ml葡萄糖溶液2 ml脂肪2 mlATP溶液A AB

4、BC CD D加少量蒸馏水的原因：生物体内许多重要的化学反应均在水中才能进行。荧光消失暗处ABCD mL葡萄糖溶液 mL ATP制剂mL脂肪溶液 mL蒸馏水有荧光出现无荧光出现无荧光出现无荧光出现直接能源物质15min暗处不是直接能源物质不是直接能源物质若向刚切下的萤火虫的发光器上滴若向刚切下的萤火虫的发光器上滴加葡萄糖溶液，你认为会发荧光吗？加葡萄糖溶液，你认为会发荧光吗？会发荧光，因为葡萄糖进入组成发光器的细胞可被氧化分解，使细胞生成ATP可供发光利用。分分 组组实验实验步骤步骤一一二二三三实验现象实验现象结论结论萤火虫发光器的经典实验萤火虫发光器的经典实验 置于暗处（使原有能量消耗完）,

5、约过15分钟 将发光器取下,干燥后研磨成粉末。取四等份分别装入四支试管，各加入少量蒸馏水2 ml蒸馏水2 ml葡萄糖溶液2 ml脂肪2 mlATP溶液A AB BC CD D发出荧光无荧光无荧光无荧光葡萄糖、脂肪不能被生物体直接利用直接给生命活动提供能量的是ATPATP的功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质自变量无关变量无关变量因变量对照组实验组O-COCCHHOH OHCC O P O P O PO-OO-OO-ONCNCCCNCNN HHHHHHHH腺嘌呤核糖腺苷三个磷酸基团腺苷三磷酸 （ATP)1分子腺嘌呤 + 1分子核糖 + 3分子磷酸集团一、ATP的分子结构 元素组成：C、H

6、、O、N、P 假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团，尝试构建ATP的模型。一、ATP的分子结构 核糖腺嘌呤A磷酸基团（腺苷）APPP磷酸基团磷酸基团一、ATP的分子结构 腺苷adenosinetri三phosphate磷酸盐ATPP86相关信息腺苷的中文全称：腺嘌呤核糖核苷的结构简式：APPP特殊的化学键腺苷磷酸基团普通化学键这个特殊的化学键不稳定，这个特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团易脱离，含末端磷酸基团易脱离，含较高的转移势能较高的转移势能。“一二三”巧记1个腺苷，2个特殊的化学键。3个磷酸基团。腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸ATP、ADP、腺嘌呤核糖核苷酸的区别ATPPPP核

7、糖核糖腺嘌呤腺嘌呤腺苷三磷酸(ATP)PP核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤腺苷二磷酸(ADP)P核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤我相当脆弱，水解时容易断裂腺苷一磷酸(AMP)OOHOHCH2APPP 若其中的核糖换成脱氧核糖呢？脱氧腺苷一磷酸(dAMP、腺嘌呤脱氧核苷酸)脱氧腺苷二磷酸(dADP)脱氧腺苷三磷酸(dATP)脱氧核糖腺嘌呤核糖ATP的结构式磷酸基团ATP与什么化合物类似？腺嘌呤核糖腺嘌呤核糖核苷酸P PP P脱去两个磷酸基团ATP组成RNA的基本单位RNA腺嘌呤核糖核苷酸化合物结构简式“A”含义共同点ATPDNARNA核苷酸不同化合物中“A”的辨析腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷

8、酸腺嘌呤所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤 在如图所示的四种化合物的化学组成中，与圆圈中“A”所对应的名称相符合的是（ ）A腺嘌呤核糖核苷酸 B腺苷C腺嘌呤脱氧核苷酸 D腺嘌呤D 在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义最接近的是（ ） A.和 B.和 C.和 D.和D 高能磷酸化合物：是指水解1mol该物质能释放20.92千焦以上能量的磷酸化合物 1molATP水解时释放的能量高达30.54千焦 高能磷酸化合物:除了ATP,还有ADP;磷酸肌酸;3-磷酸甘油酸等为什么说为什么说ATPATP是细胞内的一种高能磷酸化合物是细胞内的一种高能磷酸化合物？2、ATP水解是哪一个特殊的化学键先发生

9、水解？这个特殊的化学键稳定吗？远离的那个;二、ATP的分子结构特点1、ATP中大量的能量储存在哪个位置？储存在特殊的化学键中不稳定,易水解因此,ATP分子结构特点是:不稳定,易水解,远离的那个特殊的化学键属于活跃的化学能两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等ATP中特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，即具有较高的转移势能。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ATP水解是一个释放能量的过程A-PP P+ATP酶酶ADP+ +Pi(磷酸) + +ATP水解产生的能量用于各项生命活动。 三、ATP的形成与ADP的

10、相互转换动态平衡ATP水解酶ADP +Pi +能量合成酶来源于：光合作用呼吸作用（放能反应）用于：各项生命活动（吸能反应） 相互转化的意义是: 使能量能够循环流通 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。 而细胞内ATP、ADP的总量仅有2-10mg。 人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。 资料资料 ：细胞内ATP含量少，但ATP和ADP相互转化十分迅速，不能长时间储存。使得ATP含量处在动态平衡之中，保证了生物体内部稳定供能环境。特点：ATP的来源

11、通过呼吸作用分解糖类等有机物，释放其中的能量，用于生成ATP。 绿色植物通过光合作用，吸收光能用于合成ATP 。人体的成熟的红细胞，ATP的合成场所：细胞质基质酵母菌细胞中，将丙酮酸的能量转移到ATP的场所： 线粒体基质动物、人、真菌、动物、人、真菌、多数细菌等多数细菌等绿色植物绿色植物能 量呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP +Pi+ATP 酶糖类、脂肪等有机物氧化分解。ATP的来源 u ATP合成过程中，光合作用的光反应阶段没有有机物的氧化分解，并不是总是伴随有机物的氧化分解。与ATP有关的坐标图甲乙丙丙（1）甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系A点表示无氧条件下，细

12、胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。与ATP有关的坐标图甲乙丙丙BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。（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。（3）丙图表示呼吸强度与ATP产生量的关系。反应 ATPADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量ATP反应条件（酶种类）场所能量来源能量去向酶酶酶酶ATP水解酶ATP合成酶生物体的需要能量的部位线粒体、叶绿体、细胞质基质等ATP中特殊的化学键呼吸作用、

13、光合作用用于各项生命活动储存于ATP的特殊化学键中物质是可逆的，能量是不可逆的 结论 ：讨论题讨论题请大家一起来思考分析，并相互交流下面的问题：是一个可逆反应吗？NO拓展：能量转变需经哪些生理过程？光能糖类等有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能直接用于各种生命活动光合作用呼吸作用ATP水解四、ATP的作用 光合作用是吸能反应，吸收的是光能。呼吸作用的场所：1）无氧呼吸：细胞质基质2）有氧呼吸：线粒体和细胞质基质四、ATP的作用 转化为化学能转化为机械能ATP 酶 能能 量量+ADP +Pi用于恒定体温生物放电ATP主动运输各种运动，如肌细胞收缩葡萄糖+果糖蔗糖酶细胞内各种吸能反应生物发光大

14、脑思考（渗透能）（电能）（光能） （机械能）（化学能）（热能）四、ATP的作用 ATP利用实例ATP为Ca2+主动运输供能参与Ca2+主动运输的载 体 蛋 白 是 一 种_；当膜_侧的Ca2+与其相应位点_时，其酶活性就被_。 在这种酶的作用下，ATP分子的_脱离下来与_，这一过程伴随着_，_这就是载体蛋白的_。载体蛋白的_导致其_，_使Ca2+的结合位点_膜_侧，将Ca2+释放到膜外；能催化ATP水解的酶内结合激活末端磷酸基团载体蛋白结合的转移磷酸化磷酸化空间结构转向外 P88ATP水解释放的_使_等分子_，这在细胞中是常见的。这些分子被_后，_，_也被改变，因为可以参加各种化学反应；磷酸基

15、团蛋白质磷酸化磷酸化空间结构发生变化活性四、ATP的作用 能量发生变化参与主动运输的载体蛋白，本身具备催化ATP水解的能力。大部分以热能形式散失，少部分储存在远离A的特殊化学键中: ATP合成：C6H12O6+6H2O+6O6 CO2+12H2O+能量 酶热能ADP+Pi ATP酶酶 吸能反应: ATP水解:葡萄糖+果糖 蔗糖酶ATPADP+PiATP合成放能反应所释放的能量用于ATP的合成。水解ATP水解所产生的能量用于吸能反应。ADP+Pi放能反应与吸能反应四、ATP的作用 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。p ATP是细胞内流通的能量是细胞内流通的能量“货币货币”。记忆术：

16、 “吸水”吸能、水解。 “合放”核有放射性ATP与ADP之间的相互转化的过程，反应类型、反应条件、能量的来源、能量的去路、反应场所不同，所以ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应。物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。ATP的含量很少，是因为ATP与ADP之间可以发生快速的相互转化，并且处于动态平衡之中。细胞之中ATP与ADP之间的相互转化的能量供应机制是生物界的共性（统一性）。原核生物(蓝藻、光合细菌)光合作用也可以合成ATP，细胞呼吸也能合成ATP。注意注意 ATP能量，ATP是一种高能磷酸化合物，是一种与能量有关的物质。ATP并不是细胞内唯一直接能源物质，如存在于各种细胞内的U

17、TP、GTP、CTP。 ATP的合成时产生水，在水解时消耗水。ATP在生物体内外都发挥作用。 所有生物（病毒除外）都能利用呼吸作用（细胞呼吸）释放的能量合成ATP。 有一些生命活动不需要能量，例如：自由扩散，协助扩散，气体交换，渗透作用，蒸腾作用等。直接能源物质-ATP主要能源物质-糖类主要储能物质-脂肪生命活动主要承担者-蛋白质，通常不用于提供能量。生物体内的能源及能源物质1、生物体内贮存能量的有机物有： 糖类、脂肪、蛋白质2、细胞中重要的能源物质（“生命的燃料”）: 葡萄糖3、植物细胞中重要的储存能量的物质：淀粉4、动物细胞中重要的储存能量的物质： 糖原5、生物体内主要储存能量的物质：脂肪6、生物体进行各项生命活动的主要能源物质：7、生物体进行各项生命活动的直接能量物质：糖类ATP8、生物体进行各项生命活动的最终能源：光能（太阳能）9、生物体进行各项生命活动的辅助能源：磷酸肌酸抢答题小结1、ATP分子结构：结构简式：、ATP在能量代谢中的作用：我们学习了哪些相关的知识？ATP的化学组成及特点：腺苷（A） 三个（T）磷酸基团（P）作为能量的“通货”，为各种生命活动直接提