5.2 細胞的能量“貨幣”ATP-高一上學(xué)期生物人教版必修一

第2節(jié)細胞的能量“貨幣”ATP第五章：運動員運動過程中的能量從哪里來？這些物質(zhì)能否直接為肌肉細胞收縮提供能量？糖類是主要的能源物質(zhì)脂肪是良好的儲能物質(zhì)【材料用具】三塊剛剛失去收縮功能的離體肌肉，

一定濃度的葡萄糖溶液、ATP溶液、蒸餾水等?！緦嶒炘O(shè)計思路及預(yù)期實驗結(jié)果】探究實驗：

為肌肉細胞收縮直接提供能量的物質(zhì)是什么？【提出問題】【作出假設(shè)】為肌肉細胞收縮直接提供能量的物質(zhì)是ATP。葡萄糖ATP蒸餾水不收縮不收縮收縮結(jié)論：葡萄糖雖然是能源物質(zhì),但是不能被肌肉直接利用，

ATP卻能為肌肉收縮直接供能。ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。123焦點一ATP的功能是什么？ATP有什么樣的結(jié)構(gòu)特點？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”有機物中的化學(xué)能ATP中的化學(xué)能耗能的生命過程細胞中流通的能量“貨幣”1.ATP的功能驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，ATP有什么樣的結(jié)構(gòu)可以作為直接的能源物質(zhì)？腺嘌呤和核糖ATP是一種高能磷酸化合物ATP英文全稱是adenosinetriphosphate，Adenosine是

是

結(jié)合而成。tri是“

”的意思，phosphate是

。利用以上圖形，構(gòu)建ATP的模型圖(畫出化學(xué)鍵)腺苷三磷酸基團ATP的結(jié)構(gòu)式2.ATP的結(jié)構(gòu)圖中①②③的結(jié)構(gòu)分別代表什么？①②腺苷三個磷酸基團③腺嘌呤核糖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(xué)鍵特殊的化學(xué)鍵2.ATP的結(jié)構(gòu)ATP結(jié)構(gòu)式ATP模型圖ATP結(jié)構(gòu)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(xiàn)有甲、乙兩組ATP溶液：3.ATP是一種高能磷酸化合物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(jié)果發(fā)現(xiàn)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1該實驗說明什么β位與γ位磷酸基團之間的化學(xué)鍵更容易斷裂。資料2ATPH2OHADP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(xué)鍵不穩(wěn)定，末端的磷酸基團具有較高的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移的“勢能”與其他分子結(jié)合酶磷酸水PPPPPP3.ATP是一種高能磷酸化合物

α位β位γ位負電負電負電因為1molATP水解釋放的能量高達30.54kJ。為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？(水解時釋放20.92kJ/mol及以上能量的化合物稱高能化合物)腺嘌呤核糖核苷酸腺苷一磷酸AMP若ATP分子去掉2個磷酸基團后的剩余部分是什么物質(zhì)？~~PPP3.ATP是一種高能磷酸化合物123焦點二ATP在細胞內(nèi)的含量多嗎?生物體如何補充生命活動所需要的大量的ATP呢?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(zhuǎn)化的？這有什么意義?ATP消耗量大ATP含量很少矛盾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1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(zhuǎn)化成ADP。成人體內(nèi)ATP總量約2~10mg，人體安靜狀態(tài)下，肌肉內(nèi)ATP含量只能供肌肉收縮1~2s。23資料分析結(jié)論：ATP在細胞內(nèi)的含量及其生成速度：含量少，轉(zhuǎn)化快ATP合成和水解都非常迅速ATP水解后轉(zhuǎn)化為比ATP穩(wěn)定的化合物

，脫離下來的

如果未轉(zhuǎn)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(yīng)式:在有關(guān)酶作用下，ADP接受

，同時與

結(jié)合，重新轉(zhuǎn)化成ATP能量Pi1.ATP的水解與合成過程（1）ATP的水解過程（2）ATP的合成過程寫出ATP合成的反應(yīng)式:ATP合成酶ADP+Pi+能量ATP水解酶ADP+Pi+能量2.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化能量能量合成水解ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖光合作用呼吸作用人、動物、真菌\多數(shù)細菌等綠色植物呼吸作用~~~各項生命活動PPPPPPP根據(jù)示意圖你能分析ATP合成與水解過程中能量的來源與去處。去向來源項目ATP的合成ATP的水解反應(yīng)式ADP＋Pi＋能量ATP

所需酶能量來源

(光合作用)、

(細胞呼吸)儲存在

中的能量能量去路儲存于形成的

中用于各項生命活動反應(yīng)場所酶1酶2ATP合成酶ATP水解酶ATPADP＋Pi＋能量光能化學(xué)能特殊化學(xué)鍵特殊化學(xué)鍵提示：物質(zhì)是可逆(循環(huán))的，但能量不可逆（不循環(huán)）。不是可逆反應(yīng)，處于動態(tài)平衡之中。預(yù)設(shè)展：展示小組討論成果（5分鐘）細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位小組討論完成表格，回答下列問題。（5分鐘）12焦點三ATP水解后可用于哪些生命活動?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?A-P～P

～P酶能量A-P～P+Pi+PPP~~Pi能量水解PP~吸能反應(yīng)——伴隨ATP水解反應(yīng)（ATP水解提供能量）四、ATP的利用用于大腦思考ATPATP的能量被消耗于各種需能的生命活動用于生物發(fā)光用于肌肉收縮用于生物發(fā)電葡萄糖+果糖

蔗糖酶（物質(zhì)合成）主動運輸（滲透能）四、ATP的利用ATPADP水解合成吸能反應(yīng)等放能反應(yīng)等能量能量綜上，能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)之間流通。因此稱ATP是細胞內(nèi)流通的能量“貨幣”。為什么稱ATP為“貨幣”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）放能反應(yīng)葡萄糖、脂肪等合成水解ATPADP能量能量2.細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)類型放能反應(yīng)與

反應(yīng)聯(lián)系，釋放的能量儲存在

中；吸能反應(yīng)與

聯(lián)系，需要吸收的能量由

提供；能量通過ATP在吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)之間流通，因此把ATP比喻成細胞內(nèi)

。ATP水解ATP合成ATP流通的能量“貨幣”ATP水解（各項生命活動）吸能反應(yīng)什么是吸能反應(yīng)、放能反應(yīng)請舉例，并說出它們與ATP的關(guān)系2、物質(zhì)ATP、ADP、Pi可逆，能量不可逆。特點：1、分別伴隨能量的儲存和釋放。3、ATP含量少，但轉(zhuǎn)化快，時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中，保證了為細胞穩(wěn)定供能。ATPATP水解酶ATP合成酶ADP+Pi+能量（ATP水解是放能反應(yīng)，伴隨吸能反應(yīng)）（ATP合成是吸能反應(yīng)，伴隨放能反應(yīng)）熒光素ATP能量激活的熒光素熒光素酶+氧氣氧化熒光素發(fā)出熒光拓展延伸螢火蟲的發(fā)光原理及利用通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)你能解釋螢火蟲發(fā)光的原理嗎？發(fā)揮你的想象利用螢火蟲發(fā)光原理，如何利用到生活實踐中？將熒光素酶基因?qū)胫参锖?，再用熒光素溶液澆灌植物，使轉(zhuǎn)基因植物在黑暗中發(fā)光，從而培育出一種能發(fā)光的“熒光樹”?！癆”的比較(說出圓圈里所表示的含義）腺苷腺嘌呤腺嘌呤脫氧核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸（腺苷一磷酸）即時訓(xùn)練A-P~P~PATP全稱：腺苷三磷酸結(jié)構(gòu)簡式：

A-P～P～PATP的來源：ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化:ATP的利用：各種形式的能量光合作用呼吸作用ATPADP+Pi+能量酶1

酶2總結(jié)：正是由于細胞內(nèi)具有ATP這種能量“通貨”，細胞才能及時而持續(xù)地滿足各項生命活動對能量的需求。小結(jié)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(guān)系的結(jié)構(gòu)簡式是（）A.A—P—P~PB.A—P~P~PC.A~P~P—PD.A~P~P~PB教材課后習(xí)題·概念檢測2.下列物質(zhì)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D3.下面關(guān)于ATP的敘述，錯誤的是（）A.細胞質(zhì)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B教材課后習(xí)題·概念檢測4.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(zhì)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(zhì)變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率C教材課后習(xí)題·概念檢測1.就細胞中的吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)各舉出一個實例，并說明這些實例分別與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系。吸能反應(yīng)：如丙酮酸的氧化分解能夠釋放能量,是放能反應(yīng)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外,還用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng),儲存在ATP中。如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)需要消耗能量,是吸能反應(yīng),這一反應(yīng)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(yīng)：教材課后習(xí)題·拓展應(yīng)用2.同樣是能源物質(zhì)，ATP與葡萄糖具有不同的特點。請你概括出ATP具有哪些特點。在儲存能量方面,ATP同葡萄糖相比具有以下兩個特點：ATP分子中含有的化學(xué)能比較少,一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時釋放的化學(xué)能?約只是一分?子葡萄糖的1/94;