5.2細(xì)胞的能量“貨幣”ATP 課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第2節(jié)

細(xì)胞的能量“貨幣”ATP第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用必修一ATP是一種高能磷酸化合物1問題1：螢蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？《秋夕》杜牧（唐）銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星。相互傳遞求偶信號，以便交尾繁衍后代。《秋夕》杜牧（唐）銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽?？椗?。問題2：螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？腹部后端細(xì)胞內(nèi)有熒光素。能量熒光素酶＋氧氣熒光素激活的熒光素?zé)晒庋趸療晒馑匕l(fā)出【資料1】螢火蟲的尾部發(fā)光細(xì)胞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，激活的熒光素與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光原理思考：細(xì)胞內(nèi)哪些物質(zhì)有可能為螢火蟲發(fā)光提供能量呢？？葡萄糖細(xì)胞中的主要能源物質(zhì)：【資料2】前蘇聯(lián)生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)ATP也能作為能源物質(zhì)參與肌肉收縮。相關(guān)知識回顧生物體內(nèi)良好的儲能物質(zhì)：植物細(xì)胞中的儲能物質(zhì)：動物細(xì)胞中的儲能物質(zhì)：糖原淀粉脂肪合作探究1：螢火蟲發(fā)光需要的能量靠誰直接提供呢?葡萄糖？脂肪？或？請小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究哪些物質(zhì)是螢火蟲生命活動的直接能源物質(zhì)。螢火蟲發(fā)光器干燥后研成粉末，蒸餾水，葡萄糖，脂肪，ATP制劑等熒光素+能量+O2

氧化熒光素?zé)晒馑孛福òl(fā)出熒光）自變量：因變量：無關(guān)變量：添加的物質(zhì)（葡萄糖/脂肪/ATP）是否發(fā)光溫度等探究生命活動的直接能源物質(zhì)實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)材料2.實(shí)驗(yàn)原理3.實(shí)驗(yàn)變量4.實(shí)驗(yàn)過程發(fā)光器粉末加入試管暗處理15分鐘加試劑黑暗條件下觀察ABCATP制劑2ml0.1%葡萄糖2ml脂肪溶液2mlATP是驅(qū)動細(xì)胞活動的直接能源物質(zhì)（ATP的功能）探究生命活動的直接能源物質(zhì)實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)過程發(fā)光器粉末加入試管暗處理15分鐘加試劑黑暗條件下觀察5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論請同學(xué)們自主閱讀課本P86，找出以下問題答案。1.ATP的中文名稱是什么？名稱由來？2.ATP由哪些化學(xué)元素組成？3.為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？ATP是一種高能磷酸化合物1腺苷（A）ATP（腺苷三磷酸）~~ATP是一種高能磷酸化合物1C、H、O、N、P1.組成元素2.ATP的含義含有三個磷酸基團(tuán)的腺苷，簡稱腺苷三磷酸。（A代表腺苷，T代表3、P代表磷酸）ATP的分子結(jié)構(gòu)ATP是一種高能磷酸化合物1學(xué)習(xí)任務(wù)：假如用

表示腺嘌呤、

表示核糖、

代表磷酸基團(tuán)，嘗試構(gòu)建ATP模型。腺嘌呤核糖PPP3.ATP的結(jié)構(gòu)簡式：A—P～P～P（A：腺苷P：磷酸基團(tuán)—：普通磷酸鍵~：特殊磷酸鍵）思考：

~特殊磷酸鍵和ATP是一種高能磷酸化合物有什么關(guān)系？由于兩個相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而互相排斥等原因，使得這種特殊的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢，也就是具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。ATP是一種高能磷酸化合物1ATPH2OH

ADP腺苷二磷酸OPOHO-O-能量高達(dá)30.54kJ/mol水解酶磷酸水PPPPPP

α位β位γ位負(fù)電負(fù)電負(fù)電

ATP水解的過程就是

的過程，1molATP水解時(shí)釋放的能量高達(dá)30.54kJ，所以說ATP是一種

。釋放能量高能磷酸化合物

腺嘌呤核糖PPP~~腺苷三磷酸（ATP）A-P~P~P

腺嘌呤核糖核苷酸(AMP）腺苷二磷酸（ADP）?AMP是RNA組成單位之一

腺嘌呤核糖PP~

腺嘌呤核糖P

ATP并不是細(xì)胞內(nèi)唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物體內(nèi)有很多種，如存在于細(xì)胞內(nèi)的UTP、GTP、CTP等。ATP是一種高能磷酸化合物1資料3：每個細(xì)胞每秒鐘可合成約1000萬個ATP且同時(shí)有等量ATP被水解。資料1：研究顯示，一個成年人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運(yùn)動的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化成ADP。資料2：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。ATP消耗量大ATP含量很少ATP合成和水解都非常迅速資料分析思考：

ATP的含量很少需要量卻很多，生物體是如何解決這一矛盾？ATP和ADP可以發(fā)生快速的相互轉(zhuǎn)化。ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2(1)ATP結(jié)構(gòu)式：我相當(dāng)脆弱，水解時(shí)容易斷裂(2)ADP結(jié)構(gòu)式:核糖PPP腺嘌呤~~核糖PP腺嘌呤~~合作探究2：ATP和ADP如何發(fā)生相互轉(zhuǎn)化？請結(jié)合所學(xué)知識嘗試寫出ATP水解和生成ATP的反應(yīng)式。ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi水解酶Pi合成酶ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量能量動態(tài)平衡ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2

物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的，酶也不相同，因此ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)。思考：

ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)嗎？A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi水解酶Pi合成酶ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量能量動態(tài)平衡1.ATP與ADP轉(zhuǎn)化是生物界的共性：ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制普遍存在，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2光合作用呼吸作用呼吸作用人、動物、真菌、多數(shù)細(xì)菌等綠色植物能量ADP+Pi+ATP

酶有機(jī)物氧化分解化能合成硝化細(xì)菌ATP合成：儲存在特殊的化學(xué)鍵中2.合成ATP的能量來源：A-P~P~P(ATP)A-P~P能量Pi水解酶Pi合成酶能量動態(tài)平衡3.ATP水解的能量去路：ATP的利用3用于大腦思考（電能）用于主動運(yùn)輸用于生物發(fā)光(光能)用于生物發(fā)電（電能）

用于物質(zhì)合成（化學(xué)能）用于肌肉收縮（機(jī)械能）ATP的利用3思考：

ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動的呢？ATP的利用——ATP為主動運(yùn)輸供能的原理3胞外胞內(nèi)胞外胞外胞內(nèi)ATPADPPPPiH2O1.參與Ca2+主動運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶，當(dāng)Ca2+與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，其酶活性就被激活了。2.在載體蛋白這種酶的作用下，ATP的末端磷酸基團(tuán)脫離下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白的磷酸化。3.載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外。ATP的利用——ATP為主動運(yùn)輸供能的原理3ATP與吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間的聯(lián)系4ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量ATP水解伴隨細(xì)胞發(fā)生吸能反應(yīng)ATP合成伴隨細(xì)胞發(fā)生放能反應(yīng)放能反應(yīng)

需要吸收能量，由ATP水解提供能量。如主動運(yùn)輸、蛋白質(zhì)合成、大腦思考、胞吞胞吐等。釋放能量，儲存在ATP中，為吸能反應(yīng)直接供能。如葡萄糖的氧化分解等。吸能反應(yīng)ATPADP水解合成（各項(xiàng)生命活動）吸能反應(yīng)放能反應(yīng)能量能量葡萄糖、脂肪等4ATP與吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間的聯(lián)系

能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”。如果將螢火蟲的熒光素酶基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞中，再用含有熒光素的溶液澆灌植物，這樣的轉(zhuǎn)基因植物能在黑暗中發(fā)光，這樣培育的“發(fā)光樹”可用做行道樹。拓展創(chuàng)新能量熒光素酶＋氧氣熒光素激活的熒光素?zé)晒庋趸療晒馑匕l(fā)出ATP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：用于各種生命活動光合作用呼吸作用ATPADP+Pi+能量酶1

酶2總結(jié)：正是由于細(xì)胞內(nèi)具有ATP這種能量“通貨”，細(xì)胞才能及時(shí)而持續(xù)地滿足各項(xiàng)生命活動對能量的需求。課堂總結(jié)如主動運(yùn)輸、發(fā)光、發(fā)電習(xí)題檢測4習(xí)題檢測1.能準(zhǔn)確表示ATP中三個磷酸基團(tuán)之間，以及磷酸基團(tuán)和腺苷之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡式是(

)A.A-P-P~P

B.A-P~P~PC.A~P~P-P

D.A~P~P~P2.下列物質(zhì)中，能夠直接給細(xì)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BD習(xí)題檢測3.ATP是細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì)，下面關(guān)于ATP的敘述，錯誤的是()A.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都有ATP的分布B.ATP合成所需的能量由磷酸提供C