5.2细胞的能量“货币”ATP课件-【知识精讲精研】高一上学期生物人教版（2019）必修1

细胞的能量供应和利用第5章第2节细胞的能量“货币”ATP本节聚焦为什么说ATP是细胞的能量“货币”？ATP与ADP是怎样相互转化的？这有什么意义？细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？问题探讨银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，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。⒈萤火虫发光的生物学意义是什么？⒉萤火虫体内有特殊的发光物质吗？⒊萤火虫发光的过程有能量的转换吗？主要是相互传递求偶信号，吸引异性腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。有机物中储存的化学能转变成光能。萤火虫的发光原理相关资料：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。能量荧光素酶＋

氧气荧光素激活的荧光素荧光氧化荧光素发出细胞中的糖类、脂肪、ATP等物质都储存着化学能，哪些物质能为萤火虫发光直接提供能量呢？荧光消失ABCD暗处15min有荧光无荧光无荧光无荧光2ml蒸馏水2ml葡萄糖溶液2ml脂肪溶液2mlATP溶液暗处观察ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。【实验探究】取数十只萤火虫的发光器，干燥后研磨成粉末，等量分成4份，分别装入四支试管，加入少量蒸馏水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过15min后荧光消失。继续分四组实验，步骤和结果如下：ATP是一种高能磷酸化合物1.ATP的中文名称？2.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.为什么说ATP是高能磷酸化合物？合作探究：自主学习课本P86相关内容，完成以下问题。ATP的结构~~组成元素C、H、O、N、P化学组成1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团结构简式A－P~P~P腺苷(A)腺苷一磷酸（AMP）腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）只有两个特殊的化学键RNA基本单位之一

(腺嘌呤核糖核苷酸)

中文名称腺苷三磷酸ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质ATP的功能：是驱动细胞生命活动的直接能源物质。生物体内的能源物质总结(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。(2)主要能源物质：糖类。(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。(4)良好的储能物质：脂肪。(5)直接能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。ATP不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸基团后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示：这四种物质中，ATP是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)。ATP拓展：ATP的供能机理资料2α、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：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，③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。

α位

β位

γ位ATP的供能机理ATP结构式：核糖PPP腺嘌呤~~由于两个相邻磷酸都带负电相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP与其他分子结合的趋势，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集团携能量与其他分子结合，使该分子结构改变。所以ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解能量高达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。ATP的水解与利用ATP水解酶+Pi+能量ATPADP★ATP水解释放的能量

用于各项生命活动用于大脑思考（电能）用于生物发电（电能）ATP的水解与利用ATP的合成ATP消耗量大ATP含量很少矛盾资料3：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。资料4：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。资料5：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。ATP合成和水解都非常迅速ATP的合成绿色植物呼吸作用呼吸作用光合作用ADP+Pi+

能量ATPATP合成酶动物和人、真菌和大多数细菌ATP与ADP的相互转化PPP~~能量能量合成水解PP~PiPiATPATP合成酶

ATP水解酶ADP+Pi+

能量物质可逆，能量不可逆光合作用呼吸作用放能反应生物发光肌肉收缩主动运输等吸能反应时刻不停，动态平衡体现了生物界的统一性1．生物生命活动的能量最终来源是太阳能，主要能源物质是糖类，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。2．ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由一分子的腺嘌呤和一分子核糖组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，A—P可代表腺嘌呤核糖核苷酸。(注：ATP初步水解得ADP(A－P～P)和磷酸；继续水解得AMP(A－P)和磷酸；彻底水解得核糖、腺嘌呤和磷酸。水解的程度与酶的种类相关)3．对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，产生ATP的生理过程是呼吸作用，场所是细胞质基质和线粒体；对于绿色植物来说，产生ATP的生理作用是呼吸作用和光合作用，场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。4．ATP在细胞中含量少，转化迅速，含量处于动态平衡。5．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中。6.ATP为主动运输功能的机理描述（详细）①酶活性被激活②载体蛋白的磷酸化③钙离子被释放7.ATP中特殊的化学键“~”不稳定的原因是什么？ATP是细胞的能量“货币”（直接能源）糖类、脂肪等有机物储存有大量的能量，但不能被直接利用。ＡＴＰ储存的能量相对来说少，但能被直接利用。能量≈≈流通不同化合物中“A”的辨析化合物结构简式“A”含义共同点ATP DNA RNA 核苷酸

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酸腺嘌呤所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤注意：ATP≠能量，ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中小结反应反应类型酶的类型能量来源能量去向场所物质是可逆的，能量是不可逆的，所需酶、场所也不相同ATPADP+Pi+能量酶ADP+Pi+能量ATP酶水解反应合成反应ATP水解酶ATP合成酶ATP中活跃的化学能有机物中的化学能以及光能用于各项生命活动储存ATP中活细胞所有部位细胞质基质、线粒体、叶绿体等课堂小结练习与应用一、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苷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（）A.脂肪酸B.氨基酸C.腺苷二磷酸D.腺苷三磷酸DB练习与应用3.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B4.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练习与应用二、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。练习与应用二、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