5.2 细胞的能量“货币”ATP课件-高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章细胞的能量供应和利用

第2节细胞的能量“货币”ATP问题探讨1、萤火虫发光的生物学意义是什么？2、在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？3、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？求偶萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质有，化学能→光能【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谁是为萤火虫尾部细胞的发光直接提供能量的呢？问题探讨探究：萤火虫发光的直接能源物质是什么?【材料】萤火虫发光细胞研磨成的粉末、葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液、蒸馏水等。取4支试管，编号1、2、3、4，向各试管分别加入萤火虫发光细胞研磨成的粉末和2mL蒸馏水，各试管均发出荧光；一段时间后，荧光消失

12342ｍL蒸馏水2mL葡萄糖溶液2mL脂肪溶液2mLATP溶液结论：萤火虫发光的直接能源物质是ATP。发出荧光能源来源直接能源物质主要能源物质细胞生命活动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糖类脂肪糖原淀粉太阳能一、ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质ATP≠能量；ATP是直接能源物质！葡萄糖1.ATP的全称是什么?2.ATP的元素组成3.构建ATP分子的结构模型。4.写出ATP结构简式，每部分分别代表什么？5.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？【探究活动】构建ATP的结构模型任务：阅读教材P86～87，解决以下问题：核糖腺嘌呤磷酸基团1、ATP：中文名称—腺苷三磷酸，（旧称：三磷酸腺苷）腺苷（A）2、组成元素：C、H、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。

二、ATP是一种高能磷酸化合物AP核糖腺嘌呤腺苷（A）AMP腺苷一磷酸ADP腺苷二磷酸ATP腺苷三磷酸说明：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一。~P~P3、结构简图：组成：1分子腺苷，2个特殊化学键，3分子磷酸基团二、ATP是一种高能磷酸化合物4、结构简式：A–P～P～P

腺苷（腺嘌呤+核糖）磷酸基团普通化学键特殊化学键A-P~P~PA-P~P：腺苷二磷酸ADPA-P：腺苷一磷酸AMPA-P~P~P腺苷三磷酸ATP（不稳定，易断裂，也易形成，蕴含大量能量）二、ATP是一种高能磷酸化合物5.不同化合物中的“A”代表的含义物质结构物质名称“A”的含义核糖AP~PP~ATP….AUGC….A-P～P～PATP核糖AP腺苷（腺嘌呤+核糖）腺嘌呤核糖核苷酸DNARNA腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸二、ATP是一种高能磷酸化合物为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？(水解时释放20.92kJ/mol及以上能量的化合物称高能化合物)因为1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。二、ATP是一种高能磷酸化合物资料：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，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，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。

α位β位γ位Q:从实验结果ATP中哪一个化学键更容易断裂？为什么？β和γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。二、ATP是一种高能磷酸化合物

腺嘌呤核糖PPP~~(1)具有较高的转移势能由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得“~”这一特殊化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，既较高的转移势能。(2)水解释放能量当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。(3)是一种高能磷酸化合物二、ATP是一种高能磷酸化合物

ATP在细胞内的含量是很少的，但在细胞内的转化是十分迅速的且处在动态平衡之中。ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性1.ATP与ADP的相互转化特点

资料：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。而人体中ATP的总量只有大约2mg，剧烈运动时只能维持3s。

通过以上资料，你能得到什么信息？三

、ATP与ADP可以相互转化ATP消耗量多但ATP含量很少ATPADP能量能量水解合成ATP与ADP互相转化示意图放能反应释放的能量储存在ATP中绿色植物、蓝细菌等：光合作用，呼吸作用。人、动物、真菌、大多数细菌：呼吸作用。主动运输肌肉收缩生物发光发电

大脑思考各种吸能反应ATP与ADP相互转化过程中物质可逆，能量不可逆，催化的酶不相同，反应场所不同，因此，不是可逆反应。2.ATP和ADP的转化过程三

、ATP与ADP可以相互转化

ATP水解酶①ATP转化成ADP的过程A–P～P～PA–P～P+

Pi+能量ADP（腺苷二磷酸）不稳定,易断裂,也易形成游离磷酸ATP（腺苷三磷酸）用于各项生命活动场所：活细胞所有部位三

、ATP与ADP可以相互转化

ATP合成酶②ADP转化成ATP的过程A–P～P+Pi+

能量ADP（腺苷二磷酸）游离磷酸A–P～P～PATP（腺苷三磷酸）动物和人绿色植物呼吸作用呼吸作用光合作用线粒体、细胞质基质、叶绿体等场所：三

、ATP与ADP可以相互转化3.ATP合成与ATP水解的比较反应ATP水解ATP合成反应类型能量变化酶的类型场所能量来源能量去向水解反应合成反应水解酶合成酶活细胞所有部位线粒体、细胞质基质叶绿体~有机物中的化学能、光能用于各项生命活动储存于~中放能反应吸能反应酶IIATP

酶IADP+Pi+能量ATP与ADP的相互转化是可逆反应吗？*注意：不是可逆反应：物质可逆，酶不同，能量不可逆一个ATP的励志演说（视频）用于主动运输ATP用于生物放电葡萄糖+果糖→蔗糖酶细胞内各种吸能反应生物发光

渗透能电能光能用于各种运动，如肌细胞收缩机械能化学能热能用于恒定体温四、ATP的利用（1）ATP只能作为能源物质吗？（2）有其他的直接能源物质吗？资料6如果将ATP中的碱基A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子组成dNTP家族，均为高能化合物。资料

20世纪50年代，研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞质膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。ATP是一种能源物质，也是能在细胞间传递信息的信号分子。结论：结论：除了ATP外，鸟苷三磷酸GTP、尿苷三磷酸UTP和胞苷三磷酸CTP，也可以直接供能。勇于质疑?四、ATP的利用注意：细胞中绝大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为主动运输供能过程四、ATP的利用——以主动运输为例1.膜内侧Ca2+与载体蛋白（ATP水解酶）结合,ATP水解酶活性被激活。2.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。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。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，从而参与各种化学反应。4.载体蛋白去磷酸化----构型恢复四、ATP的利用——以主动运输为例呼吸作用（葡萄糖等氧化分解）等释放能量(放能反应)合成水解蛋白质合成(吸能反应)ATPATP是细胞内流通的能量“货币”ATP的合成是吸能反应，一般与放能反应相联系ATP的水解是放能反应，一般与吸能反应相联系五、ATP是细胞内流通能量的“货币”细胞的能量“货币”ATP是生命活动的直接能源物质糖类、脂肪等有机物（化学能）ATP能量生命活动能量五、ATP是细胞内流通能量的“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”快速检测三磷酸腺苷（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。六、课堂小结当堂训练1.下图表示ATP的结构,其中表示特殊化学键的是()。A.①② B.①③ C.②③ D.③④2.下列过程与ATP的水解无关的是()。

A.运动蛋白的移动 B.Ca2+的主动运输C.萤火虫发光 D.细胞渗透吸水AD

3.下列关于ATP的叙述中,错误的是()。A.ATP分子中含有三个特殊的化学键B.正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化C.ATP分子水解掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤核糖核苷酸D.ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质4.在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是()。AA.①和② B.①和③ C.③和④ D.⑤和⑥D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~P

B．A—P~P~PC．A~P~P—P

D．A~P~P~PB2．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D

练习与应用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