2021-2022学年高一上学期生物人教版（2019）必修一5.2细胞的能量“货币”ATP 课件 （26张ppt）

(共26张PPT)
5.2
细胞的能量“货币”ATP
教学目标：
1．简述ATP的化学组成和特点。
2．写出ATP的分子简式。
3．理解ATP与ADP的相互转化,解释ATP在能量代谢中的作用。
重点难点：
1．ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。
2．ATP与ADP的相互转化。
教学难点：
ATP与ADP的相互转化。
银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。
天阶夜色凉如冰，卧看牵牛织女星。
——唐.杜牧
3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？
提示：主要是相互传递信号，以便繁衍后代
提示：萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质
提示：有，细胞中有机物储存的化学能转化为光能
1.萤火虫发光的生物学意义是什么？
小组讨论，问题探究
2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取两等份分别装入两支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失，然后……
实验探究
ATP是直接的能源物质，可以使熄灭的离体发光器重新发光。
实验结论
电鳗发电
跑步
健身
萤火虫发光
能
量
1.在生命系统中：
2.那么又是谁直接给我们的生命活动提供能量呢？
主要的能源物质：
最终的能量来源：
主要的贮能物质：
糖类
脂肪、糖原/淀粉
太阳能
ATP
驱动细胞生命活动的直接能源物质
知识点梳理：
一、ATP是一种高能磷酸化合物
阅读资料，小组讨论，问题探究
1929年科学家罗曼（Karl
Lohmann）和费斯克（C.H.Fiske）分别独立地从肌肉中首次发现了ATP。
1934年，罗曼发现某化合物可促进磷酸肌酸水解成肌酸和无机磷酸盐（P），同时自身被分解成腺苷单磷酸（AMP）和2份磷酸。
科学家用腺苷酸酶处理AMP，AMP被分解成磷酸和腺苷，后者可进一步被酶分解为腺嘌呤和核糖。
资料1
ATP由哪些成分构成？
磷酸基团
腺嘌呤
核糖
1.ATP的结构
核糖1，2，3和5号位上的碳原子有性质活泼的羟基基团，其中1号碳上的羟基可以和腺嘌呤反应缩合形成腺苷，5号碳上的羟基可被磷酸酯化，形成腺苷单磷酸。
研究发现，磷酸和磷酸之间可形成含较多能量且不稳定的化学键。1941年，李普曼总结了30年代科学家对ATP的研究，并对磷酸键在能量转换中的功能做了进一步概括，建议用符号“~”代表这种不稳定、可供能的磷酸键，即高能磷酸键。
资料2
这三种成分又是如何组成ATP的？尝试画出示意图。
磷酸基团
腺嘌呤
核糖
1.ATP的结构：
组成元素
C、H、O、N、P
化学组成
1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团
结构简式
A－P~P~P
用α、β
和
γ
表示
ATP
上三个磷酸基团所处的位置(
A－Pα
～
Pβ
～
Pγ
)
，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γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。
资料3
ATP哪一个磷酸键更容易断裂？写出ATP水解反应式，尝试说明ATP如何为生命活动提供能量。
2.ATP的分子式
医生通常给术后不能进食的病人注射葡萄糖生理盐水补充能量。
资料4
20世纪中叶，赫尔曼等科学家发现，在细胞呼吸和光合作用期间，线粒体或叶绿体中的ATP含量明显上升。
人们的主食米饭、面食的主要成分是淀粉。
植物在光照条件下，叶绿体能合成ATP，也能制造糖类；在无光情况下，叶绿体不能合成ATP，也不能制造糖类。
ATP主要在哪里合成？其合成需要的能量来源于哪里？
运动员在进行马拉松赛跑时，2个小时会消耗60
kg的ATP，相当于一个成年人的体重。
资料5
成人体内ATP的总量2~10
mg，在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40
kg，在活动的状态下ATP的消耗可达0.5
kg/min；在安静状态时，肌肉内ATP的所放能量只能维持肌肉收缩1~2
s。
ATP在细胞内的含量多吗？需求量大吗？
生物体如何解决ATP含量少，但总需求量很大的矛盾呢？
提示：ATP在细胞内的含量很少，需求量很大
提示：ATP在细胞内的含量很少，转化快，不能长时间储存。
知识点梳理：
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
1.~代表__________________，两个相邻磷酸都带____________相互排斥，使得远离__________的那个特殊化学键化学键______________，容易____________，具有较高的转移势能。
特殊的化学键
负电
腺苷
不稳定
断裂
2.ATP水解的过程就是的______________过程，1
molATP水解能量高达30.54
KJ，所以说ATP是一种_____________________。
释放能量
高能磷酸化合物
化合物
结构简式
“A”含义
共同点
ATP
核苷酸
DNA
RNA
3.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
小组讨论，完成表格
二、ATP和ADP可以相互转化
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量
ATP
酶
酶
Pi
ADP
+Pi
+能量
酶
酶
能量
Pi
ATP水解酶
ATP合成酶
能量相同吗？
两种酶
相同吗？
项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量
ATP
所需酶
能量来源
(光合作用)、
(细胞呼吸)
储存
在中的能量
能量去路
储存于形成的
中
用于各项生命活动
反应场所
生物体的需能部位
酶1
酶2
ATP合成酶
ATP水解酶
ATP
ADP＋Pi＋能量
光能
化学能
特殊化学键
特殊化学键
细胞质基质、线粒体、叶绿体
小组讨论，完成表格
提示：ATP与ADP之间的相互转化的过程，反应所需的酶、能量的来源和去路不同，所以ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应。物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。
1.ATP与ADP之间的相互转化可逆吗？
提示：细胞之中ATP与ADP之间的相互转化的能量供应机制是一样的，体现出生物界的统一性。原核生物(蓝藻、光合细菌)光合作用也可以合成ATP，细胞呼吸也能合成ATP。
2.ATP与ADP的相互转化是不是所有细胞都有？
小组讨论，问题探究：
三、ATP的利用
4.细胞内的吸能反应(化学能）
如葡萄糖+果糖
蔗糖
酶
5.细胞的主动运输（渗透能）
3.肌肉收缩
(机械能）
2.大脑的思考:电能
1.生物发电(电鳐)、发光(萤火虫)
ATP
ATP中的能量转化为
机械能（如肌细胞收缩）
热能（如维持体温）
渗透能（如主动运输）
电能（如电鳐放电）
光能（如萤火虫发光）
化学能（如蛋白质、DNA的合成）
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。
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。
ATP为主动运输供能示意图
放能反应:
ATP合成
C6H12O6+6H2O+606
C02+12H20+能量
酶
热能
ADP+Pi
ATP
酶
吸能反应:
ATP水解
葡萄糖+果糖
蔗糖
酶
ATP
ADP+Pi
ATP
脱水合成
放能反应所释放的能量用于ATP的合成
水解
吸能反应所吸收的能量来源于ATP水解
ADP+Pi
放能反应与吸能反应
1.下列过程需ATP水解提供能量的是(
　　)A.唾液淀粉酶水解淀粉B.生长素的极性运输C.光反应阶段中水在光下分解D.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
B
提示：唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A错误；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B正确；光反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和[H]在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D错误。
2.如图是细胞中某种小分子化合物的结构模式图，①～③代表化学键，④和⑤代表化学基团，已知该化合物可直接为肌肉收缩供能，下列有关说法正确的是(　　)
A.①②中储存有大量的化学能，①水解时可为放能
反应提供能量B.④代表的化学基团是—H，⑤是一种含氮的碱基C.该化合物可以在人体内成熟的红细胞中提取到D.细胞中需要能量的生命活动都是由该物质直接提供能量的
提示：图中①②为高能磷酸键，③为普通磷酸键，④是—OH，⑤是腺嘌呤，高能磷酸键①容易断裂，为吸能反应提供能量，A、B错误；人体成熟红细胞中没有线粒体，但可在细胞质基质中通过无氧呼吸产生ATP，C正确；细胞中绝大多数需要能量的生命活动是由ATP直接提供能量的，直接能源物质还有GTP、CTP等，D错误。
C
3.(2016·海南卷，11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(　
　)A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加C.无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
提示：含两个高能磷酸键的ATP，由一个腺苷和三个磷酸基团组成，并非DNA的基本组成单位；加入呼吸抑制剂可导致ATP生成减少，一些生命活动仍消耗ATP，ADP生成相对增加；无氧条件下丙酮酸转化为酒精的过程并不产生ATP。　
D
1.ATP的结构简式:
A—P
~
P
~
P
2.ATP和ADP的相互转化:
ATP
ADP
+
Pi
+
能量
ATP合成酶
ATP水解酶
4.ATP的利用:
细胞的能量“货币”
3.ATP的形成途径:
光合作用、呼吸作用