5.2 细胞的能量“货币”ATP-课件(共29张PPT)--2025-2026学年高一上学期《生物》（人教版）必修1

(共29张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
1、通过构建ATP分子模型（腺嘌呤、核糖、磷酸基团），理解ATP（A-PPP）的化学组成与高能磷酸键特性。学会分析ATP末端磷酸基团的高转移势能，解释其作为直接能源物质的功能基础。
教学目标
2、能够阐明ATP与ADP相互转化的动态平衡机制。
3、能辨析ATP、ADP、AMP及RNA单体的结构与关系，归纳ATP水解与合成反应的不可逆性。
重点：ATP的结构与功能、ATP-ADP循环机制。
教学重难点
难点：理解“ATP-ADP转化不可逆”的能量本质（物质可逆，能量不可逆）。
问题探讨
银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。
天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。
让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
⒈萤火虫发光的生物学意义是什么？
⒉萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
⒊萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
主要是相互传递求偶信号，吸引异性
腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。
有机物中储存的化学能转变成光能。
萤火虫发光的原理
萤火虫的发光细胞内有特有的发光物质荧光素
荧光素
为荧光素氧化直接提供能量的物质是什么？
荧光素酶
氧化荧光素
能量
（发出荧光）
糖类是细胞中主要的能源物质
脂肪是细胞中良好的储能物质
激活性荧光素+O2
荧光消失
暗处
A
B
C
D
２ｍｌ葡萄糖溶液
２ｍｌATP溶液
２ｍｌ脂肪溶液
２ｍｌ蒸馏水
15min
暗处
有荧光
无荧光
无荧光
无荧光
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
01
ATP一种高能磷酸化合物
一 ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷（A）
ATP （腺苷三磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
AMP（腺苷一磷酸）
1mol ATP水解释放的能量高达30.54KJ/mol
~
~
组成元素
C、H、O、N、P
水解时末端磷酸基团携能量与其他分子结合。
结构简式
A－P~P~P
ATP的水解
不稳定，易断裂，也易形成
用于大脑思考（电能）
用于肌细胞收缩（机械能）
葡萄糖+果糖 蔗糖
酶
用于细胞内各种吸能反应
用于生物放电（电能）
用于生物发光（电能）
用于主动运输 （渗透能）
电鳐
ATP的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。
ATP的利用
Ca2+
ATP
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，其酶活性就被激活了。
Ca2+
ADP
Ca2+
ADP
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。
ATP的利用
物质从ATP获得磷酸基团的过程称为磷酸化，是获能的过程；磷酸化后的蛋白质空间结构发生改变，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
ATP的供能机理：
1.肌肉收缩的直接能源物质是ATP。而细胞内ATP、ADP的总量仅有2-10mg。在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s所需的能量。
2.一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。
资料分析
人和动物等
绿色植物
人、动物、真菌和大多数细菌等: 通过呼吸作用分解有机物释放能量
绿色植物: 呼吸作用和光合作用
ATP的合成
02
ATP与ADP可以相互转化
酶
酶
光合作用
呼吸作用
ATP
ADP
主动运输
物质合成
肌肉收缩
……
Pi
Pi
活动：请将ATP与ADP的转化概念图补充完整
能量
能量
生物发光
讨论1：在剧烈运动与静止状态时，ATP与ADP的转化有什么不同？
讨论2：如果ATP与ADP的转化出现障碍，后果是什么？
动态平衡
生物界的统一性
讨论3：ATP与ADP的转化是一个可逆反应吗？
不是，酶和能量不同
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
吸能反应
放能反应
蛋白质的合成
葡糖糖的水解
ATP
储存
水解放能
ATP是细胞的能量“货币”
应用：科学家运用这一原理，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”。
荧光素酶
氧化荧光素
能量
（发出荧光）
激活性荧光素+O2
荧光素
科技前沿
拓展：其他直接能源物质
GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP
ATP合成与ATP水解的比较：
反 应 ATP→ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量→ATP
反应类型
酶的类型
场　　所
能量来源
能量去向
酶
酶
水解反应
合成反应
水解酶
合成酶
活细胞所有部位
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
特殊的化学键
有机物中的化学能、光能
用于各项生命活动
储存于特殊的化学键中
结论 ：物质是可逆的，反应、能量是不可逆的
能源来源 能量直接来源
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
最终能源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
化合物 结构简式 “A”含义 共同点
ATP
核苷酸 DNA RNA 不同化合物中“A”的辨析
腺苷
(由腺嘌呤和核糖组成)
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
课后练习
1、ATP的结构简式是（ ）
A. A-PPP
B. A-P-P-P
C. APP~P
D. ADP-P
答案：A
解析：
ATP由腺苷（A） 和三个磷酸基团（P） 组成，两个磷酸基团间以特殊化学键（~） 连接，普通化学键用“-”表示，故简式为 A-PPP。选项B、C符号错误；选项D是ADP的结构。
课后练习
2、萤火虫发光实验中，分别加入葡萄糖、脂肪、ATP溶液后，能重新发光的组别是（ ）
A. 葡萄糖组
B. 脂肪组
C. ATP组
D. 蒸馏水组
答案：C
解析：
实验表明：只有ATP能为荧光素直接供能，葡萄糖和脂肪需先转化为ATP才能被利用 。蒸馏水组为对照，无能量供应。
课后练习
3、ATP中水解时释放能量最高的化学键位于（ ）
A. 靠近腺苷的磷酸键
B. 远离腺苷的磷酸键
C. 腺苷与磷酸间的键
D. 所有键能量相同
答案：B
解析：
远离腺苷的特殊化学键（~） 因磷酸基团带负电荷相互排斥，稳定性低，水解时释放能量高达30.54 kJ/mol 。该键断裂后生成ADP和Pi。
课后练习
4、ATP与ADP相互转化的叙述，错误的是（ ）
A. 物质可逆，能量不可逆
B. 需要不同酶的催化
C. 在细胞内时刻发生
D. 属于可逆反应
答案：D
解析：
ATP水解（酶1催化）与合成（酶2催化）的场所、能量来源不同（如合成能量来自呼吸/光合作用），故不是可逆反应 。其他选项正确：A、B体现反应差异；C因ATP消耗量大需快速转化。
课堂小结
谢谢观看