生物人教版（2019）必修1 5.2 细胞的能量“货币”ATP（共18张ppt）

(共18张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”ATP
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境交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关生物学问题。
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.萤火虫发光过程中有能量转化吗？
萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号，以便繁衍后代
萤火虫腹部后端细胞内有荧光素，是其特有的发光物质
有，萤火虫腹部细胞内有一些有机物中储存的化学能，只有在转变为光能时才能发光。
离体萤火虫发光器一段时间内继续发光
一段时间后
荧光消失
研磨液
加一定量ATP溶液
加等量葡萄糖溶液
立即发出荧光
不发荧光
资料：萤火虫的腹部后端细胞内有一种特殊的发光物质荧光素。荧光素接受能量被激活后，在荧光素酶的催化下发出荧光
不发荧光
不发荧光
加等量脂肪溶液
加等量无菌水
一.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
直接提供能量的物质：ATP
细胞中一些需要能量的过程
萤火虫发光
主动运输
胞吞胞吐
物质合成
肌纤维收缩
2.应用：ATP荧光检测仪
ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶——荧光素体系”快速检测ATP。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中（食品、药品、水体等）微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
荧光素+O2+ATP 氧化荧光素（发出荧光）
荧光素酶
荧光强度越强
ATP含量越多
微生物数量越多
二.ATP是高能磷酸化合物
1.ATP的中文名称：
腺苷三磷酸
ATP
adenosine
tri
phosphate
腺苷
三
磷酸
2.ATP的结构简式：
A—P~P~P
~
代表一种特殊的化学键
从结构与功能相适应这一角度，解释为什么该物质作为直接能源物质？
1.具有特殊的化学键“~”
2.脱离的磷酸基团挟能量
ATP水解时，哪个化学键断裂？释放出能量？
生物学研究中，常用同位素标记法。已知参与Na+-K+主动运输的载体蛋白（Na+-K+泵）是一种能催化ATP水解的酶，在这种酶的作用下，ATP上的一个磷酸基团会与Na+-K+泵结合，同时产生ADP，现用32P标记磷酸分子，用α、β、γ表示ATP上的三个磷酸基团所处的位置（A-Pα~Pβ~Pγ）。检验Na+-K+泵上是否带有标记。
请你完善下面的实验设计
α β γ 实验结果
32P标记的位置 + -
-
- -
+：表示带标记；-表示不带标记
—
—
+
+
Na+-K +泵上无标记
Na+-K +泵上无标记
Na + -K+泵上有标记
3.ATP是高能磷酸化合物
A—P~P~P
两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥
这种化学键不稳定
末端的磷酸基团有一种离开ATP与其他分子结合的趋势
具有较高的势能
ATP
酶
ADP + Pi + 能量
与其他分子结合
1molATP水解释放的能量高达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物
4.ATP的结构
N
HC
N
C
C
C
NH2
N
CH
N
O
H
H
OH
H
OH
H
C
H
OH
O
p
O
O-
O
p
O
O-
O
p
O
O-
O-
α
β
γ
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
磷酸基团
磷酸基团
腺苷
三个磷酸基团
腺苷三磷酸（ATP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷一磷酸（AMP）
4.各种A的辨析
A—P~P~P
①
A
H
②
A
OH
③
T
A
C
G
A
T
G
C
④
A
U
G
C
⑤
① 。
② 。
③ 。
④ 。
⑤ 。
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
下面各个圆圈中代表的含义相同的有哪些？
A—P~P~P
①
A
OH
②
A
U
G
C
③
A—P~P~P
④
A
OH
⑤
A
H
⑥
①=③=⑤，代表腺嘌呤核糖核苷酸
④=②，代表腺苷
RNA与ATP的联系
（1）元素组成相同，都是C、H、O、N、P
（2）ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分，即AMP,是组成RNA的基本单位之一
2Pi
P
OH
A
P
P
P
OH
A
ATP
腺嘌呤核糖核苷酸AMP
三.ATP与ADP可以相互转化
p
p
p
p
p
能量
Pi
能量
Pi
合成
水解
ATP与ADP相互转化示意图
资料：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用32P标记磷酸加入细胞培养液中，短时间内快速分 离出ATP，ATP的总量变化不大，但是大部分ATP末端 磷酸基团却已经带有放射性标记。
ATP与ADP相互转化的特点：
①时刻不停地发生且处于动态平衡之中
②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性
③ATP与ADP相互转化过程中，物质可逆，能量不可逆，催化的酶不同，反应场所不同，因此，不是可逆反应。
④ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁
p
p
p
p
p
能量
Pi
能量
Pi
合成
水解
ATP与ADP相互转化示意图
放能反应
吸能反应
ATP合成的能量来源：
绿色植物、蓝细菌等：
光合作用、呼吸作用
人、动物、真菌、大多数细菌：
呼吸作用
ATP
运动蛋白
蛋白质发生移动
ATP 的利用举例
A
B
反应物
+
C
ATP
生成物
用于物质合成
用于肌肉收缩
ATP水解释放的能量用于细胞内各项耗能的生命活动。如主动运输、有机物合成、胞吞胞吐、肌肉收缩、蛋白质磷酸化等
ATP
Ca2+
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，其酶的活性就被激活了。
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+ 的结合位点转移膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外。
ADP
Ca2+
Ca2+
ADP
ATP为主动运输供能示意图