細胞的能量“貨幣”ATP-高一上學期生物人教版必修二

第5章細胞的能量供應和利用第2節(jié)細胞的能量“貨幣”ATP1.通過對ATP的化學組成和結構特點的學習，認同ATP的結構與其功能相適應。（生命觀念）2.ATP與ADP之間的相互轉化；理解ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。（科學思維）1min螢火蟲發(fā)光的奧秘相互傳遞求偶信號，以便交尾繁衍后代。2.螢火蟲體內有特殊的發(fā)光物質嗎？腹部后端細胞內有熒光素。3.螢火蟲發(fā)光的過程有能量的轉換嗎？螢火蟲腹部細胞內一些有機物儲存著化學能，轉變成光能后，螢火蟲才能發(fā)光。銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牛郎織女星。

——杜牧《秋夕》1.螢火蟲發(fā)光的生物學意義是什么？討論能源物質:儲能物質：脂肪糖類熒光素+能量

+O2

氧化熒光素+H2O熒光素酶(發(fā)出熒光)資料1：螢火蟲的尾部發(fā)光器中有熒光素和熒光素酶。熒光素接受能量后就被激活，在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學反應，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。問題1：螢火蟲的發(fā)光原理？主動運輸提供能量:ATP從哪里來？【思考】細胞內哪些物質有可能為螢火蟲發(fā)光提供能量呢？螢火蟲發(fā)光器實驗1.本實驗的自變量是什么？如何設計實驗組與對照組？2.為什么要等到熒光消失后再加入待測的能源物質？3.預測實驗結果是什么？添加物質的種類（葡萄糖/脂肪/ATP）。消耗自身原本存在的提供能量的物質，防止自身能源物質對結果造成干擾。添加ATP的試管中出現熒光。問題2：什么物質為螢火蟲發(fā)光直接提供能量？研磨液熒光消失一段時間后熒光消失15min暗處①②③④2mL

蒸餾水2mL

葡萄糖溶液2mL脂肪溶液2mLATP溶液觀察無熒光無熒光無熒光暗處有熒光ATP為螢火蟲尾部細胞發(fā)光直接提供能量。實驗結論：

問題2：什么物質為螢火蟲發(fā)光直接提供能量？ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質設計實驗1.ATP的中文名稱？有什么功能？2.ATP有什么樣的結構特點？3.為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？為什么說ATP是細胞的能量“貨幣”？請思考ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質

有機物中的化學能ATP中的化學能耗能的生命過程細胞中流通的能量“貨幣”蛋白質——脂肪——糖類——ATP——細胞能源物質的比喻“不動產”“定期存款”“活期存款”“現金”結構與功能相適應，ATP有什么樣的結構可以作為直接的能源物質？細胞中流通的能量“貨幣”AMP（腺苷一磷酸）腺苷（A）ADP（腺苷二磷酸）腺苷三磷酸①.中文名稱：②.組成元素：C、H、O、N、P③.結構簡式：腺苷磷酸基團特殊的化學鍵A—P～P～P腺嘌呤

核糖問題3：ATP具有什么結構？閱讀課本第86頁第三段，回答以下三個問題：ATP（腺苷三磷酸）A:P:～:—:組成元素：中文名稱：左圖中的A：C、H、O、N、P腺苷三磷酸腺嘌呤A—P～P～P腺苷磷酸基團普通的化學鍵特殊的化學鍵ATP結構式ATP模型圖ATP結構簡式~~PPPAα、β和γ表示ATP上三個磷酸基團所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，現有甲、乙兩組ATP溶液：然后分別加入等量的ATP水解酶，短時間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團，結果發(fā)現只有乙組中游離的磷酸基團帶有放射性。①甲組用32P標記ATP的β位的磷酸基團，②乙組用32P標記ATP的γ位的磷酸基團，PPP

α位β位γ位資料

該實驗說明什么？資料β位與γ位磷酸基團之間的化學鍵更容易斷裂。ATPH2OHADP腺苷二磷酸OPOHO-O-能量高達30.54kJ/molATP中兩個相鄰的磷酸基團帶有負電荷而相互排斥，使得這種化學鍵不穩(wěn)定，末端的磷酸基團具有較高的轉移勢能。ADP相互排斥的磷酸基團減少，勢能降低磷酸基團攜帶轉移的“勢能”與其他分子結合酶磷酸水PPPPPP

α位β位γ位負電負電負電＋H2O酶H＋OH＋30.54kJ/molATP水ADP磷酸能量不穩(wěn)定，易斷裂，也易形成正因為ATP中的特殊化學鍵不穩(wěn)定，容易斷裂，也容易形成，水解時，脫離下的末端磷酸基團挾能量釋放出來。問題4：ATP在供能時，如何釋放能量？高能磷酸化合物（原因）1.ATP在細胞內的含量多嗎?2.生物體如何補充生命活動所需要的大量的ATP呢?3.ATP合成與水解過程中能量的來源與去處是怎樣的？ATP與ADP是怎樣相互轉化的？這有什么意義?請思考【資料分析】ATP消耗量大ATP含量很少矛盾研究顯示，一個成年人一天在靜止狀態(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運動的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉化成ADP。1成人體內ATP總量約2-10mg，人體安靜狀態(tài)下，肌肉內ATP含量只能供肌肉收縮1-2s。2每個細胞每秒鐘可合成約1000萬個ATP且同時有等量ATP被水解3ATP合成和水解都非常迅速結論：ATP在細胞內的含量及其生成速度：含量少，轉化快ATP與ADP可以互相轉化，并且處于動態(tài)平衡中。問題5：生物體如何補充生命活動所需的大量ATP？ATP水解后轉化為比ATP穩(wěn)定的化合物

，脫離下來的

如果未轉移給其他分子，成為游離的磷酸（Pi）

ADP（腺苷二磷酸）磷酸基團寫出ATP水解的反應式:在有關酶作用下，ADP接受

，同時與

結合，重新轉化成ATP能量Pi（1）ATP的水解過程（2）ATP的合成過程寫出ATP合成的反應式:ATP合成酶ADP+Pi+能量ATP水解酶ADP+Pi+能量光合作用呼吸作用呼吸作用人、動物、真菌、多數細菌等能量ADP+Pi+ATP

酶有機物氧化分解化能合成硝化細菌綠色植物ATP的能量來源反應能量來源植物動物\人真菌能量去向一種特殊的化學鍵（末端）有機物中的化學能（呼吸作用）光能(光合作用)用于各項生命活動儲存于一種特殊的化學鍵中（末端）呼吸作用有機物釋放的能量可逆的不可逆不相同ATP與ADP的相互轉化時刻發(fā)生并處于

之中在所有生物的細胞內都是一樣的，這體現了生物界的

。物質是

，能量是

的、酶是

的動態(tài)平衡統(tǒng)一性ATP水解酶ADP+Pi+能量合成酶ATP水解ATP合成1.ATP水解后可用于哪些生命活動?2.ATP水解釋放的能量如何用于各項生命活動?細胞中哪些生命活動需要ATP提供能量?請思考問題6：ATP釋放的能量用于哪些生命活動？大腦思考（電能）

生物發(fā)光（光能）

肌肉收縮（機械能）

物質合成（化學能）

主動運輸（滲透能）問題7：ATP釋放的能量如何用于各種生命活動？觀看視頻為下列過程按先后排序小組討論（2分鐘）：①磷酸基團與載體蛋白結合②磷酸化導致載體蛋白空間結構改變③鈣離子結合位點轉向膜另一側，將鈣離子釋放④鈣離子與載體蛋白結合位

點結合⑤載體蛋白催化ATP水解的活性被激活⑥ATP水解④⑤⑥①②③①參與Ca2+主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當膜內側的Ca2+與其相應位點結合時，其酶活性就被激活了。②在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨能量的轉移，這就是載體蛋白磷酸化。③載體蛋白磷酸化導致其空間結構發(fā)生變化，使Ca2+的結合位點轉向膜外側，將Ca2+釋放到膜外側。①運輸物質②ATP水解酶活性載體蛋白作用ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結構發(fā)生改變，活性也發(fā)生改變。

光合作用呼吸作用Pi能量Pi能量主動運輸物質合成肌肉收縮……生物發(fā)光

放能反應與ATP的

相聯(lián)系

吸能反應與ATP的

相聯(lián)系能量通過

在吸能反應和放能反應之間流通。合成水解

反應放能

反應吸能ATPATPADP水解合成問題8：為什么說ATP是細胞的能量“貨幣”？賣菜買咖啡貨幣有機物中的化學能ATP中的化學能耗能的生命過程細胞中流通的能量“貨幣”放能反應吸能反應ATP的結構：具有不穩(wěn)定性的特點ATP的利用：光合呼吸作用、生物發(fā)光發(fā)熱、主動運輸、物質合成、肌肉收縮等。ATP的功能：細胞生命活動的直接能源物質ATP與ADP相互轉化:

ATP水解酶能量A-P～P+Pi+ATP合成酶A-P～P

～PA-P～P

～P能量直接來源主要能源物質細胞內良好的儲能物質動物細胞內的儲能物質植物細胞內的儲能物質最終能量來源ATP糖類脂肪糖原脂肪淀粉脂肪太陽能歸

納1．能準確表示ATP中三個磷酸基團之間，以及磷酸基團和腺苷之間關系的結構簡式是（

）A．A—P—P~PB．A—P~P~PC．A~P~P—PD．A~P~P~PB2．下列物質中，能夠直接給細胞生命活動提供能量的是（

）A．脂肪酸B．氨基酸C．腺苷二磷酸D．腺苷三磷酸D

一、概念檢測3.ATP是細胞生命活動的直接能源物質，下面關于ATP的敘述，錯誤的是（

）A．細胞質和細胞核中都有ATP的分布B．ATP合成所需的能量由磷酸提供C．ATP可以水解為ADP和磷酸D．正常細胞中ATP與ADP的比值相對穩(wěn)定B4.離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運輸物質時離不開ATP的水解。下列敘述正確的是（

）A．離子通過離子泵的跨膜運輸屬于協(xié)助擴散B．離子通過離子泵的跨膜運輸是順濃度梯度進行的C．動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率D．加入蛋白質變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率C二、拓展應用1.就細胞中的吸能反應和放能反應各舉出一個實例，并說明這些實例分別與ATP和ADP的相互轉化有什么關系。提示：吸能反應，如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應需要消耗能量，是吸能反應，這一反應所需要的能量是由ATP水解為ADP時釋放能量來提供的；放能反應，如丙酮酸的氧化分解能夠釋放能量，是放能反應，這一反應所釋放的能量除以熱能形式散失外，還用于ADP轉化為ATP的反應，儲存在ATP中。2.同樣是能源物質，ATP與葡萄糖具有不同的特點。請你概括出ATP具有哪些特點。3.在植物、動物、細菌和真菌的細胞內，都是以ATP作為能量“貨