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第五章 细胞的能量供应和利用
第二节 细胞的能量“货币”ATP
【学习目标】
1. 理解ATP是细胞的能量“货币”。
2. 简述ATP与ADP相互转化的过程，阐释其意义。
3. 举例说明细胞中需要ATP提供能量的生命活动。
【新课导入】
问题探讨：
“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，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。
讨论：
1. 萤火虫发光的生物学意义是什么？
2. 萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
3. 在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？
【新知讲解】
1、ATP是一种高能磷酸化合物
1.ATP的名称与简式
(1)ATP的中文名称： 。
(2)结构简式： 。
(3)图中各部分名称：A代表 ，P代表 ，①代表 ，②代表AMP，③代表 ，④代表 ，⑤代表 。
(4)ATP的元素组成： 。含有 个磷酸基团。
(5)ATP彻底水解会得到 成分。
(6)ATP的普通磷酸键和特殊化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于 键中。
(7)ATP是一种 ，不是能量，ATP中储存有大量的能量，所以不可将ATP与能量等同。
2.ATP特点
(1)高能量：1 mol ATP水解释放的能量高达 kJ，是一种 。
(2)能量易释放：分子末端 含较高的转移势能，易脱离， 。
3.ATP的功能：是驱动细胞生命活动的 物质。
二、ATP与ADP之间的相互转化
1、ATP和ADP的相互转化过程
（1）关系式：ATP ADP+Pi+能量
（2）过程
2、ATP和ADP的相互转化不可逆
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ____ ATP ADP+Pi+能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能、化学能 _________
能量去路 形成特殊的化学键 用于各项生命活动
反应场所 细胞质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
相应生理活动 主要用于光合作用、细胞呼吸 ________
断易错提示
1、ATP是细胞内唯一的直接能源物质（ ）
2、ATP合成时可产生水，ATP水解时需要消耗水（ ）
3、ATP只能在生物体内发挥作用（ ）
4、ATP与ADP是同一种物质的两种形态（ ）
5.人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡（ ）
三、ATP的利用
1.理解ATP 是细胞的能量“货币”
（1）ATP的合成与 反应相关，ATP的水解与 反应相关。
（2）能量通过_______在吸能和放能之间反应之间流通。
2.蛋白质的合成属于________反应，伴随着ATP的________。
葡萄糖等氧化分解属于________反应，伴随着ATP的________。
【练习题】
1.下列关于ATP的叙述，错误的是( )
A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C.ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸
D.正常细胞中，ATP与ADP的比值在一定范围内变化
2.在下列生理活动中,能使ADP含量增加的是( )
A.植物细胞通过渗透作用吸收水分
B.酒精、甘油进入小肠上皮细胞
C.二氧化碳由组织细胞进入组织液
D.细胞分裂、肌肉收缩和电鳗的放电
3.对转化式ATPADP + Pi +能量”的说法正确的是( )
A.该转化式的反应场所是相同的,都是线粒体
B.该转化式所需要的酶种类相同
C.该转化式对生物体正常生命活动起着重要的作用
D.该转化式中物质和能量都是可逆的
4.在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义最接近的是( )
A.①和② B.①和④
C.③和④ D.②和③
5.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。概括出ATP具有哪些特点。
参考答案
【新课导入】
讨论1.求偶 警示 2.荧光素在酶的作用下发生反应而发光
3.有，光是靠荧光素酶分解ATP产生的.
【新知讲解】
一、1.（1）腺苷三磷酸
（2）A—P～P～P （3）腺嘌呤 磷酸基团 腺苷 ADP ATP 特殊的化学键
(4) C、H、O、N、P 3
(5)腺嘌呤、核糖和磷酸
(6) 特殊化学
(7) 物质
2(1)30.54 高能磷酸化合物
(2)磷酸基团 释放能量
3. 直接能源
二、1.（2）当机体进行生命活动需要能量时，ATP中远离A的高能磷酸键断裂，磷酸基团脱离下来，成为游离的磷酸，释放能量。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与pi结合，重新形成ATP。
2. ADP+pi+能量→ATP 化学能 用于各种需能到生命活动
3. 判断 × × × × ×
三、1.（1）吸能 放能 （2）ATP
2.吸能 水解 放能 合成
【练习题】
B D C B
5.每个ATP分子中含能量比葡萄糖少，是驱动细胞生命活动的直接能源物质，机体需求量很大，但是体内含量很少，体内不断的与ADP之间进行相互转化，并且处于动态平衡之中。
酶
酶
酶
酶
酶
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5.2 细胞的能量“货币”ATP
人教版2019 必修一
1.萤火虫发光的生物学意义是什么？
2.萤火虫体内含有什么发光物质？
3.哪种物质为萤火虫发光直接提供能量呢，发光过程有能量的转换吗？
讨论：
求偶信号
荧光素在酶的催化下发生反应而发光
新知导入
萤火虫的发光原理
能量
荧光素酶
＋氧气
荧光素
激活的荧光素
荧光
氧化荧光素
发出
谁提供？
葡萄糖？
脂肪？
蛋白质？
新知导入
A
B
荧光消失
暗处
有荧光出现
2ml葡萄糖溶液
2ml 神秘溶液
C
D
2ml脂肪溶液
2ml蒸馏水
无荧光出现
无荧光出现
无荧光出现
15min
结论：萤火虫发光所需的能量是由
ATP直接提供的。
新知导入
生物的生命活动
ATP
能量转移
释放能量
可以直接利用？
能源物质
新知导入
≈
≈
储存有大量的
能量，但不能
被直接利用
糖类、脂肪
等有机物
储存的能量相
对来说少，但
能被直接利用
ATP
新知导入
本节学习要点
一、 ATP分子中具有高能磷酸键
二、ATP和ADP可以相互转化
三、ATP的利用
新知导入
ATP即腺苷三磷酸，是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物（通常我们把水解时放出的能量在20.92千焦每摩尔以上的磷酸化合物叫做高能磷酸化合物；而ATP水解释放30.54KJ/mol的能量）。ATP≠能量
1.ATP是什么？
一、ATP分子中具有高能磷酸键
小资料：纯净的ATP是白色粉未状，能够溶于水，可作为一种药品， ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病，起到改善患者新陈代谢状况的作用。
新知讲解
2.ATP的结构简式
ATP是腺苷三磷酸（adenosine triphosphate）的英文缩写符号，A—腺苷、T—三、P—磷酸基团。
ATP的结构简式为: A — P ~ P ~ P
腺苷
磷酸基团
高能磷酸键
普通化学键
“T”表示三个
一、ATP分子中具有高能磷酸键
新知讲解
元素组成：
C H O N P
3.ATP的分子结构
含氮碱基
五碳糖（核糖）
C
N
N
C
C
C
N
H
H
N
N
C
H
OH
C
C
C
C
O
OH
H
H
H
C
H
H
O
P
O
H
O
OH
P
O
～
O
OH
P
O
～
O
OH
高能磷酸键
三个磷酸基团
一、ATP分子中具有高能磷酸键
新知讲解
ATP---腺苷三磷酸
ATP的结构
核糖
P
P
P
~
~
腺嘌呤
高能磷酸键
P
核糖
腺嘌呤
腺苷三磷酸与腺嘌呤核糖核苷酸的区别？
腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）
新知讲解
4.ATP的水解
A–P～P
～
P
Pi+能量
ADP（腺苷二磷酸）
酶
１.ATP水解是哪一个高能磷酸键先发生水解？
２.ATP水解会形成游离的（ ）放出（ ），ATP就转化为（ ）。
３.ADP的中文名称是什么？
远离Ａ的那个
pi
能量
ADP
腺苷二磷酸
一、ATP分子中具有高能磷酸键
新知讲解
资料分析
1.一个成年人在平静状态下，24小时将有40kg的ATP
发生转化，而细胞内ATP、ADP的总量仅有2mg～10mg。
2. ATP在细胞内的含量很少，但在细胞内的转化是十分迅速的且处在动态平衡之中，构成稳定的供能环境。
新知讲解
ATP合成酶
ATP水解酶
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP ADP+ P i+能量
ADP + Pi ATP
能量 +
新知讲解
ADP转化成ATP时所需能量的主要来源
“放能反应”
新知讲解
ATP
ADP
+Pi
+ 能量
合成酶
水解酶
有机物中的化学能和光能
高能磷酸键内的化学能
ATP
ADP
Pi
能量
能量
Pi
合成酶
水解酶
ATP与ADP相互转化示意图
讨论：ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗？
新知讲解
ATP与ADP相互转化过程不是可逆反应
ATP水解 ATP合成
反应条件
能量
反应场所
物质是可逆的，能量是不可逆的
水解酶
合成酶
高能磷酸键内的化学能
有机物中的化学能和光能
分布的场所较广
叶绿体、线粒体和细胞质基质
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新知讲解
三、ATP的利用
ATP在能量代谢中的作用：
ATP是生物体各项生命活动的直接能源物质，是细胞的能量通货。
1.讨论
哪些生命活动由ATP直接供能
新知讲解
新知讲解
ATP为主动运输供能实例
用于主动运输 （渗透能）
ATP
用于各种运动，如肌细胞收缩（机械能）
用于生物放电（电能）
葡萄糖+果糖→蔗糖
酶
用于细胞内各种吸能反应（化学能）
用于生物发光（光能）
用于大脑思考（电能）
新知讲解
2、理解ATP是细胞的能量“货币”（直接能源）
ATP ADP+Pi+能量
酶I
酶II
1.需(吸)能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量。
2.放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。
不要因为ATP是直接能源物质就认为细胞中的ATP含量很高。
小结
新知讲解
1.ATP中大量化学能储存在( )
A．腺苷内 B．磷酸基团内
C．腺苷与磷酸基团连接键内 D．高能磷酸键内
D
2.ATP 之所以作为能量的直接来源，是因为（ ）
A.ATP 在细胞内数量很多
B.ATP 中的高能磷酸键很稳定
C.ATP 中的高能磷酸键储存的能量多且很不稳定
D.ATP 是生物体内惟一可以储存能量的化合物
C
课堂练习
3.高等植物体内产生ATP的生理过程有（ ）
A.呼吸作用、渗透作用
B.呼吸作用、蒸腾作用
C.光合作用、呼吸作用
D.光合作用、主动运输
C
课堂练习
4、动物体内ATP水解，所释放的能量不可能用于( )
A、肌肉收缩
B、氧气进入组织细胞
C、大脑思考
D、K+进入体细胞
B
课堂练习
5. 海洋里有一种软体动物枪乌贼，它有巨大的神经细胞，能不断吸收K+，科学家做过实验：用一种有毒物质使其神经细胞中毒，吸收的功能就消失。如果注入一种物质，神经细胞又能恢复不断吸收的功能，一直到这种物质消耗完。请回答：
（1）注入的这种物质是 ，其结构简式可表示为 。
（2）神经细胞吸收的方式是 ，此物质的吸收除需要注入一种物质外，还需要 。
ATP
A－P~P~P
主动运输
载体
课堂练习
1.ATP的中文名称：
2.ATP的结构简式：
3.ATP的结构特点：
一、ATP分子
腺苷三磷酸
1个腺苷（A）、
2个高能磷酸键（ ～ ）、
3个磷酸基团（P）
A – P ～ P ～ P
二.ATP和ADP相互转化：
ATP
ADP
+ 能量
ATP合成酶
ATP水解酶
+Pi
易断裂、易形成
三、ATP的利用：
用于生命活动是细胞的
能量“货币”
课堂总结
板书设计
第2节 细胞的能量“货币”ATP
1.ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷三磷酸 能量储存在高能磷酸键中
2.ATP与ADP可以相互转化
转化不是可逆的
3.ATP的利用
可以转化成机械能、电能、光能等多种形式的能
本节课后巩固练习
作业布置
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
