【情境课堂】52细胞的能量“货币”ATP【情境课堂】高一生物教学课件（人教版2019必修1）

细胞的能量“货币”ATP第五章

第2节第五章

细胞的能量供应和利用本节聚焦为什么说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？（共1课时）情

境1中国经典成语故事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.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？4.萤火虫体内哪些物质储存着化学能？其中哪种物质是萤火虫发光的直接能源物质？求偶视频：《囊萤夜读》荧光素和荧光素酶化学能转化为光能糖类、脂肪、蛋白质已知：现提供：萤火虫发光器干燥后研成粉末、蒸馏水、葡萄糖，脂肪，ATP制剂等实验材料；荧光素+能量+O2

氧化荧光素荧光素酶（发出荧光）【任务①】设计实验：探究细胞生命活动的直接能源物质【探索新知1】一、驱动细胞生命活动的直接能源物质主要能源物质主要储能物质？？？

葡萄糖、

脂肪、ATP三者当中，到底哪种才是直接能源物质？请同学们设计实验进行探究，写出实验思路并分析自变量、因变量和无关变量。1.实验变量：

①自变量：②因变量：③无关变量：添加的物质（葡萄糖/脂肪

/ATP）是否发光温度……【任务①】设计实验：探究细胞生命活动的直接能源物质【探索新知1】一、驱动细胞生命活动的直接能源物质发光器粉末加入试管暗处理一段时间，直至不发光加试剂黑暗条件下观察ATP是驱动细胞活动的直接能源物质！2.实验过程：

3.实验结论：

情

境2ATP制剂

三磷酸腺苷二钠，为细胞代谢改善药（为细胞提供能量），常用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全、心肌疾患及肝炎等辅助治疗的作用。结构与功能相适应，ATP为啥可以作为直接的能源物质？【任务②】阅读课本，回答以下问题：【探索新知2】二、ATP是一种高能磷酸化合物1.ATP的中文名称？2.ATP的元素组成？3.腺苷由什么组成？4.(模型构建)

①ATP含有几个腺苷？

②几个磷酸基团？

③它们是如何连接的？

④结构简式？C、H、O、N、P腺苷三磷酸腺嘌呤+核糖A–P～P～P腺嘌呤核糖腺苷磷酸磷酸磷酸特殊的化学键▲

（

ATP）的结构普通化学键腺苷三磷酸1个3个构建ATP的结构模型，帮助对ATP结构的理解！（教师准备材料/或希沃游戏）【任务③】阅读以下资料，回答问题：【探索新知2】二、ATP是一种高能磷酸化合物

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。之后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团。结果只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。1.从上述资料看，ATP中哪个化学键最不稳定？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。其他分子P

腺嘌呤核糖PP~~能量ATPADP（腺苷二磷酸）ATP水解酶最不稳定资料1：用α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置，即：A－Pα～Pβ～Pγ

2.当ADP继续失去一个磷酸时，形成什么？（联系之前所学内容）腺嘌呤核糖核苷酸3.ATP水解的过程就是

的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ,所以说

。释放能量ATP是一种高能磷酸化合物【例2】下图中ATP(甲)是生命活动的直接能源物质,下列叙述正确的是()对点练习《金版学案》P

改编

A.在主动运输过程中,乙的含量会显著增加B.甲→乙和乙→甲过程,起催化作用的酶空间结构相同C.丙中含特殊化学键,是RNA的基本组成单位之一D.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成E.ATP中的A和核苷酸碱基的A含义相同D腺苷腺嘌呤资料2：成年人体内ATP的总量约为2~10mg，在安静状态时，肌肉内ATP的所放能量只能维持肌肉收缩1~2s；成年人在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40kg，在活动的状态下ATP的消耗可达0.5kg/min。

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与ADP互相转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的。1.从上述资料来看，ATP在细胞中有什么特点？2.细胞是如何解决这一矛盾的？3.通过以上资料，你还能得到什么信息？含量少、需求大迅速转化，且处于动态平衡之中体现了生物界的统一性。【任务④】阅读以下资料，回答问题：【探索新知3】三、ATP与ADP可以相互转化【任务④】继续阅读资料，回答问题：【探索新知3】三、ATP与ADP可以相互转化资料3：催化ATP合成的酶主要分布在线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上。ADP接受细胞呼吸中有机物氧化分解释放的能量或光合作用中捕获的光能，与游离的Pi结合，重新合成ATP。能量ATPADPPi光合作用呼吸作用用于各项生命活动根据上述材料，请完善ATP与ADP相互转化的模型图。ADP+Pi+酶ATP能量光合作用呼吸作用项目ATP的水解ATP的合成反应式所需酶能量来源能量去向反应场所联系物质可逆，能量不可逆ATP水解酶ATP合成酶储存于ATP中的化学能光能（光合作用）化学能（细胞呼吸）用于各项生命活动储存于ATP中生物体的需能部位细胞质基质、线粒体、叶绿体ADP＋Pi＋能量ATP水解酶ADP＋Pi＋能量ATP合成酶【知识小结】【探索新知3】三、ATP与ADP可以相互转化对点练习【例4】下图为生物体内ATP和ADP相互转化的示意图,对这一过程的叙述,错误的是()ATPADP+Pi+能量A.该图表示ATP和ADP的物质和能量的转变都是可逆的B.生物体内的该过程能保证生命活动顺利进行C.该过程能持续不断地在生物活细胞中进行D.该图表示生物体内存在着能量的释放和储存过程A用于大脑思考（电能）

用于主动运输（渗透能）用于生物发光(光能)用于生物发电（电能）

用于物质合成（化学能）用于肌肉收缩（机械能）ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？【探索新知4】四、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。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。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。123ATP水解释放的能量如何用于上述各种生命活动？ATPADP水解合成细胞的

吸能反应（各项生命活动）细胞的

放能反应能量能量ATP是细胞内流通的能量“货币”！葡萄糖、脂肪等含有能量多不能被直接利用

吸能反应：（伴随ATP水解）由ATP水解提供能量。

放能反应：（伴随ATP合成）释放的能量贮存在ATP中。ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内流通的能量“货币”，满足细胞各项生命活动对能量的需求。含有能量相对少能被直接利用【探索新知4】四、ATP的利用《金版学案》P

对点练习【例5】下列是细胞内的化学反应,其中需要消耗ATP的有()①细胞通过主动运输吸收K+②肌肉收缩③蛋白质的分泌④萤火虫发光⑤大脑思考⑥蔗糖的合成⑦植物细胞的质壁分离和复原过程A.①②③④⑤⑥⑦

B.①②④⑤⑥C.①②③④⑤⑥

D.①②④⑤⑦C生物体的能源物质生物体主要能源物质生物体内重要储能物质动物细胞内的储能物质植物细胞内的储能物质直接来源能量物质最终能源来源ATP糖类脂肪糖原淀粉太阳能糖类、脂肪、蛋白质【知识小结】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5：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4：20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。知识拓展勇于质疑如果将萤火虫发光基因转入道路两旁的树中，那么……与生活的联系萤火虫发光原理的生活应用教材P89练习与应用BDBC下节课前提问1.ATP的中文名称：___________，元素组成：________________；2.ATP的结构简式：___________，

具有较高的转移势能。3.ATP和A