细胞的能量“货币”ATP（课件）高一生物（人教版2019必修1）

第2节细胞的能量“货币”ATP第5章细胞的能量的供应和利用课标要求

核心素养解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。1.生命观念：认同ATP在细胞生命活动中的作用与其结构特点的关系。2．科学思维：结合ATP和ADP的相互转化模型，认同ATP在细胞中作为能量“货币”的原因。【问题探讨】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？3.萤火虫发光的过程需要消耗能量吗？银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤.天街夜色凉如水，卧看牛郎织女星。

——杜牧《秋夕》传递求偶信号，以便交尾繁衍后代腹部后端细胞有荧光素和荧光素酶化学能→光能荧光素能量激活的荧光素荧光素酶+氧气氧化荧光素发出荧光萤火虫的发光原理问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？从哪里来？细胞生命活动所需要的主要能源物质——细胞良好的储能物质——葡萄糖脂肪为主动运输提供能量——ATP

这些物质能否直接为萤火虫发光提供能量？1234加入等量发光器粉末，放置一段时间直至荧光消失2mL蒸馏水2mL脂肪2mL葡萄糖2mLATP黑暗环境萤火虫发光器实验1.本实验的自变量是什么？如何确定实验组与对照组？2.为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质？3.实验结果说明什么？添加的物质（葡萄糖/脂肪/物质A）消耗自身原本存在的能提供能量的物质，防止自身的能源物质对结果造成干扰ATP为发荧光的过程直接提供能量的中文名称？有什么功能？有什么样的结构特点？3.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”请思考ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质

有机物中的化学能ATP中的化学能耗能的生命过程细胞中流通的能量“货币”一、ATP是一种高能磷酸化合物1.ATP的功能蛋白质——脂肪——糖类——ATP——细胞能源物质的比喻“不动产”“定期存款”“活期存款”“现金”ATP是生物体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？细胞中流通的能量“货币”一、ATP是一种高能磷酸化合物1.ATP的功能2.

ATP的结构：腺嘌呤＋核糖＋3分子磷酸▲腺苷三磷酸（ATP）的结构式腺苷普通化学键特殊化学键–P~P~P▲ATP的结构简图▲ATP的结构简式A一、ATP是一种高能磷酸化合物A:P:～:—:组成元素：中文名称：左图中的A：C、H、O、N、P腺苷三磷酸腺嘌呤A—P～P～P腺苷磷酸基团普通的化学键特殊的化学键ATP结构式ATP模型图ATP结构简式~~PPPA一、ATP是一种高能磷酸化合物A:P:～:—:组成元素：中文名称：左图中的A：C、H、O、N、P腺苷三磷酸腺嘌呤A—P～P～P腺苷磷酸基团普通的化学键特殊的化学键2.ATP的结构ATP结构式ATP模型图ATP结构简式~~PPPA一、ATP是一种高能磷酸化合物α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液：然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。①甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，②乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，PPP

α位β位γ位资料1

该实验说明什么一、ATP是一种高能磷酸化合物β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。资料2ATPH2OHADP腺苷二磷酸OPOHO-O-能量高达/molATP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PPPPPP

α位β位γ位负电负电负电一、ATP是一种高能磷酸化合物因为1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？(水解时释放及以上能量的化合物称高能化合物)腺嘌呤核糖核苷酸腺苷一磷酸

AMP若ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？~~PPP一、ATP是一种高能磷酸化合物2.ATP的结构腺苷(A)特殊的化学键腺苷一磷酸(AMP)腺苷二磷酸(ADP)腺苷三磷酸(ATP)腺嘌呤核糖核苷酸一、ATP是一种高能磷酸化合物RNA的基本组成单位之一2.ATP的结构在细胞内的含量多吗?2.生物体如何补充生命活动所需要的大量的ATP呢?合成与水解过程中能量的来源与去处是怎样的？ATP与ADP是怎样相互转化的？这有什么意义?请思考资料分析ATP消耗量大ATP含量很少矛盾研究显示，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。1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3ATP合成和水解都非常迅速结论：ATP在细胞内的含量及其生成速度：含量少，转化快二、ATP与ADP可以相互转化ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物

，脱离下来的

如果未转移给其他分子，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，重新转化成ATP能量Pi1.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+能量二、ATP与ADP可以相互转化反应能量来源植物动物\人真菌能量去向一种特殊的化学键（末端）有机物中的化学能（呼吸作用）光能(光合作用)用于各项生命活动储存于一种特殊的化学键中（末端）呼吸作用有机物释放的能量可逆的不可逆不相同根据ATP与ADP相互转化的示意图完成下列表格ATP与ADP的相互转化時刻发生并处于

之中在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的

。物质是

，能量是

的、酶是

的动态平衡统一性ATP水解酶ADP+Pi+能量合成酶水解后可用于哪些生命活动?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?请思考肌肉收缩（机械能）生物发光（光能）物质合成（化学能）主动运输（渗透能）生物放电（电能）二、ATP的利用ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的？ATP用于肌肉收缩ATP为主动运输功能请同学们观看视频后，描述Ca2＋主动运输载体是如何利用ATP的?三、ATP的利用1．参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。ATP为主动运输供能示意图三、ATP的利用2．在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子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。三、ATP的利用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。三、ATP的利用ATPATP水解Ca2＋释放到膜外Ca2＋主动运输载体Pi与载体结合载体空间结构改变ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变。因而可以参与各种化学反应。ATP的供能机制三、ATP的利用载体蛋白的磷酸化。载体蛋白空间结构发生变化ATP水解酶被激活。Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外在ATP酶的作用下，ATP水解。磷酸基团与载体蛋白结合Ca2+与其运输的载体蛋白相应位点结合

（主动运输为例看图5-7排序)答案：7-3-5-6-1-2-4ATP用于主动运输吸能反应，如蛋白质的合成放能反应，如葡萄糖的氧化分解，释放的能量储存在ATP中细胞内的化学反应可以分为吸能反应与放能反应。吸能反应与ATP的水解相联系，放能反应与ATP的合成相联系。ATP是细胞中的能量“货币”！ATP中的化学能糖类等有机物中的化学能直接用于各种生命活动ATP水解呼吸作用三、ATP的利用

酶酶光合作用呼吸作用ATPADP主动运输物质合成肌肉收缩……PiPi请将ATP与ADP的转化概念图补充完整能量能量生物发光三、ATP的利用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。能量直接来源主要能源物质细胞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量来源ATP糖类脂肪糖原脂肪淀粉脂肪太阳能归

纳ATP全称：腺苷三磷酸结构简式：

A-P～P～PATP的来源：ATP与ADP相互转化:ATP的利用：各种形式的能量光合作用呼吸作用ATPADP+Pi+能量酶1

酶2总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。小结P89练习与应用一、概念检测1.能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺昔之间关系的结构简式是()A.A--P--P～PB.A--P～P～PC.A～P～P-PD.A～P～P～P2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是()3.下面关于ATP的叙述，错误的是()BDB4.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()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。C提示：吸能反应,如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量,是吸能反应,这一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,如丙酮酸的氧化分解能够释放能量,是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外,还用于ADP转化为ATP的反应,储存在ATP中.2.同样是能源物质，AIP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。3.在植物、动物、细