5.2 细胞的能量“货币”ATP-高一上学期生物人教版必修一

第2节细胞的能量“货币”ATP第五章：运动员运动过程中的能量从哪里来？这些物质能否直接为肌肉细胞收缩提供能量？糖类是主要的能源物质脂肪是良好的储能物质【材料用具】三块刚刚失去收缩功能的离体肌肉，

一定浓度的葡萄糖溶液、ATP溶液、蒸馏水等。【实验设计思路及预期实验结果】探究实验：

为肌肉细胞收缩直接提供能量的物质是什么？【提出问题】【作出假设】为肌肉细胞收缩直接提供能量的物质是ATP。葡萄糖ATP蒸馏水不收缩不收缩收缩结论：葡萄糖虽然是能源物质,但是不能被肌肉直接利用，

ATP却能为肌肉收缩直接供能。ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。123焦点一ATP的功能是什么？ATP有什么样的结构特点？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”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”1.ATP的功能驱动细胞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？腺嘌呤和核糖ATP是一种高能磷酸化合物ATP英文全称是adenosinetriphosphate，Adenosine是

是

结合而成。tri是“

”的意思，phosphate是

。利用以上图形，构建ATP的模型图(画出化学键)腺苷三磷酸基团ATP的结构式2.ATP的结构图中①②③的结构分别代表什么？①②腺苷三个磷酸基团③腺嘌呤核糖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~~PPPAα、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：3.ATP是一种高能磷酸化合物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30.54kJ/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PPPPPP3.ATP是一种高能磷酸化合物

α位β位γ位负电负电负电因为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20.92kJ/mol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？~~PPP3.ATP是一种高能磷酸化合物123焦点二ATP在细胞内的含量多吗?生物体如何补充生命活动所需要的大量的ATP呢?ATP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?ATP消耗量大ATP含量很少矛盾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1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。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。23资料分析结论：ATP在细胞内的含量及其生成速度：含量少，转化快ATP合成和水解都非常迅速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2.ATP与ADP相互转化能量能量合成水解ATP与ADP相互转化示意图光合作用呼吸作用人、动物、真菌\多数细菌等绿色植物呼吸作用~~~各项生命活动PPPPPPP根据示意图你能分析ATP合成与水解过程中能量的来源与去处。去向来源项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量ATP

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

中用于各项生命活动反应场所酶1酶2ATP合成酶ATP水解酶ATPADP＋Pi＋能量光能化学能特殊化学键特殊化学键提示：物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。不是可逆反应，处于动态平衡之中。预设展：展示小组讨论成果（5分钟）细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位小组讨论完成表格，回答下列问题。（5分钟）12焦点三ATP水解后可用于哪些生命活动?ATP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?A-P～P

～P酶能量A-P～P+Pi+PPP~~Pi能量水解PP~吸能反应——伴随ATP水解反应（ATP水解提供能量）四、ATP的利用用于大脑思考ATPATP的能量被消耗于各种需能的生命活动用于生物发光用于肌肉收缩用于生物发电葡萄糖+果糖

蔗糖酶（物质合成）主动运输（渗透能）四、ATP的利用ATPADP水解合成吸能反应等放能反应等能量能量综上，能量通过ATP分子在吸能反应与放能反应之间流通。因此称ATP是细胞内流通的能量“货币”。为什么称ATP为“货币”ATP（腺苷三磷酸）核糖磷酸腺嘌呤磷酸磷酸～～ADP（腺苷二磷酸）AMP（腺苷一磷酸或腺嘌呤核糖核苷酸）放能反应葡萄糖、脂肪等合成水解ATPADP能量能量2.细胞内化学反应类型放能反应与

反应联系，释放的能量储存在

中；吸能反应与

联系，需要吸收的能量由

提供；能量通过ATP在吸能反应与放能反应之间流通，因此把ATP比喻成细胞内

。ATP水解ATP合成ATP流通的能量“货币”ATP水解（各项生命活动）吸能反应什么是吸能反应、放能反应请举例，并说出它们与ATP的关系2、物质ATP、ADP、Pi可逆，能量不可逆。特点：1、分别伴随能量的储存和释放。3、ATP含量少，但转化快，时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，保证了为细胞稳定供能。ATPATP水解酶ATP合成酶ADP+Pi+能量（ATP水解是放能反应，伴随吸能反应）（ATP合成是吸能反应，伴随放能反应）荧光素ATP能量激活的荧光素荧光素酶+氧气氧化荧光素发出荧光拓展延伸萤火虫的发光原理及利用通过本节课的学习你能解释萤火虫发光的原理吗？发挥你的想象利用萤火虫发光原理，如何利用到生活实践中？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”。“A”的比较(说出圆圈里所表示的含义）腺苷腺嘌呤腺嘌呤脱氧核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸（腺苷一磷酸）即时训练A-P~P~PATP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~PB教材课后习题·概念检测2.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D3.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B教材课后习题·概念检测4.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教材课后习题·概念检测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。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：教材课后习题·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：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子葡萄糖的1/94;