5.2细胞的能量“货币”ATP课件高一上学期生物人教版必修1

5.2细胞的能量“货币”ATP问题探讨问题探讨“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。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，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。萤火虫【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。萤火虫的发光原理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问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？是葡萄糖，脂肪，还是其他物质？从哪里来？实验：探究生命活动的直接能源物质①材料用具：活萤火虫数只，解剖刀，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP③基本原理：荧光素+能量+O2

氧化荧光素——H2O荧光素酶（发出荧光）自变量：因变量：无关变量：添加的物质（葡萄糖/脂肪/ATP）是否发光温度等②实验试剂：蒸馏水、葡萄糖溶液、ATP注射液等④实验设计：

用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取四等份分别装入四支试管，各加入少量水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过15分钟荧光消失，然后……123415min荧光消失12342mL蒸馏水2mL葡萄糖溶液2mL脂肪溶液2mLATP溶液暗处1234无荧光出现有荧光出现实验结论：萤火虫发光所需的能量不是葡萄糖直接提供的，而是由ATP直接提供的。ATP是直接的供能物质。实验·探究萤火虫发光需要细胞提供能量。同样，在细胞内，物质的主动运输需要能量，物质的合成需要能量，肌纤维的收缩也需要能量。这些能量从哪里来呢?我们知道，细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞生命活动提供能量的却是另一种有机物--ATP。ATP的功能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”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。为什么ATP能作为直接的能源物质呢？——这与ATP的结构有关。▲腺苷三磷酸（ATP）的结构式一、ATP是一种高能磷酸化合物1、ATP的中文名称：腺苷三磷酸1个腺苷（1个核糖+1个腺嘌呤），3个磷酸基团。腺苷2.

ATP结构简式：一、ATP是一种高能磷酸化合物–P~P~PAP:磷酸基团A:腺苷=腺嘌呤+核糖T:三—:普通化学键（1个）～:特殊化学键（2个）▲腺苷三磷酸（ATP）的结构式普通化学键特殊化学键3.ATP的组成元素：C、H、O、N、P~~腺嘌呤核糖腺苷(A)磷酸基团（P）PPP一、ATP是一种高能磷酸化合物4、特点①、由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。②ATP水解过程就是释放能量的过程。1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物APP

ADPAP~PP30.54kj/mol腺苷二磷酸5、ATP的供能机理：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。ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质

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）RNA的基本组成单位之一注：脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸（以pi表示）三、ATP与ADP可以相互转化二、ATP和ADP可以相互转化A-P～P

～P水解酶A-P～P

～P合成酶A-P～P+Pi+A-P～P+Pi+ATP水解：ATP合成：能量能量A-P～P

～P能量A-P～P+Pi+水解酶合成酶思考：ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？1、相互转化过程及能量来源绿色植物呼吸作用呼吸作用光合作用ADP+Pi+

能量ATP合成酶动物和人、真菌和大多数细菌1、相互转化过程及能量来源ATP

ADP+Pi

+能量

酶2（合成酶）酶1（水解酶）光合作用呼吸作用各生命活动ATPADPPi能量能量Pi合成酶水解酶ATP与ADP相互转化示意图三、ATP与ADP的相互转化1、相互转化过程及能量来源项目ATP的合成ATP的水解反应式______________________________________________________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___________________反应场所_____________________________生物体的需能部位ADP+Pi+能量ATP合成酶ATP水解酶酶ATP+H2OADP+Pi+能量酶ATP+H2O光能化学能特殊化学键特殊化学键各项生命活动细胞质基质、线粒体、叶绿体两者转化时，物质是可逆的，能量是不可逆的，酶也不相同，所以ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。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①对细胞的正常生活来说，ATP在生物体内含量很少，但ATP和ADP的转化是时刻不停地发生且处于动态平衡的。②ATP和ADP相互的转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都一样，这体现了生物界的统一性。二、ATP和ADP可以相互转化2、ATP和ADP转化的特点用于各种运动，如肌细胞收缩用于大脑思考ATP用于细胞内各种物质合成ATP是细胞完成生命活动的直接能源物质生物发光、发电主动运输三、ATP的利用哪些生命活动由ATP直接供能?1、ATP为主动运输供能的机理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?ATP水解释放的能量是如何用于上述生命活动的呢？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二、ATP的利用1、ATP为主动运输供能的机理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。二、ATP的利用1、ATP为主动运输供能的机理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。二、ATP的利用1、ATP为主动运输供能的机理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。三、ATP的利用2、ATP的供能机制吸能反应，如蛋白质的合成放能反应，如葡萄糖的氧化分解3、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（吸水），放能反应与ATP的合成相联系。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。ATP是细胞内流通的的能量“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

正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。水解合成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”。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。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+能量水解酶

合成酶课堂小结

正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。“一、二、三、五”，即一个腺苷、二个特殊化学键、三个磷酸基团、五种元素（C、H、O、N、P）注意：ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP的化学键中。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

纳请完成下列模型？能量来源:

作用和

作用

酶

酶+Pi能量来源：高能磷酸键的

。能量去向：

高能磷酸键的

。-Pi能量去向：

。

反应

反应合成水解光合呼吸形成断裂用于各项生命活动ADPATP吸能放能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()A.脂肪酸B.氨基酸C.腺苷二磷酸D.腺苷三磷酸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()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