生物人教版（2019）必修1 5.2细胞的能量“货币”ATP（共24张ppt）

(共24张PPT)
第2节
细胞的能量“货币”---ATP
第五章
细胞的能量
供应和利用
第二节细胞的能量“货币”ATP
1. 通过对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应；
2. 通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，能归纳、概述ATP形成所需能量的主要来源及意义；
3. 通过对生活实例的讨论分析，能解释“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的原因。
第五章
细胞的能量供应和利用
问题探讨
第二节
细胞的能量“货币”ATP
“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？
【答案】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。
2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
【答案】萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？
【答案】有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。
腺嘌呤
核糖
磷酸集团
磷酸集团
磷酸集团
腺苷(A)
AMP(腺苷一磷酸)腺嘌呤核糖核苷酸
ADP(腺苷二磷酸)
ATP(腺苷三磷酸)
A—P～P～P
分子结
构简式
元素组成：
C、H、O、N、P
第二节
细胞的能量“货币”ATP
模拟题提示：
1.A-P~P~P中“~”旧称“高能磷酸键”，现已不提，模拟题可能继续使用。
2.“ATP中高能磷酸键断开释放大量能量”，但在化学中断开化学键需要消耗能量，故教材中已无这样的表述，模拟题可能继续使用。
结构图示可看出，ATP的结构特点可概括为“一、三、五”，即一个腺苷、三个磷酸基团、五种元素（C、H、O、N、P）
第二节
细胞的能量“货币”ATP
一 ATP是一种高能磷酸化合物
ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中表示的含义不同，如图：
A—P～P～P
A
C
G
T
T
C
G
A
U
C
G
A
A
腺苷
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
知识反馈
第二节
细胞的能量“货币”ATP
一 ATP是一种高能磷酸化合物
第二节
细胞的能量“货币”ATP
一 ATP是一种高能磷酸化合物
ATP中带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的势能
ADP中相互排斥的磷酸基团减少，势能降低
+ HO-C-C-
-O-C-C-
磷酸基团携带着转移的“势能”与其他分子结合
ATP具有较高的转移势能,直接给生命活动提供能量,是高能磷酸化合物。
1molATP水解时释放的能量高达30.54千焦
高能磷酸化合物：除了ATP，还有ADP；
磷酸肌酸；3—磷酸甘油酸等
教材拓展
第二节
细胞的能量“货币”ATP
一 ATP是一种高能磷酸化合物
-OH
+ HOH
高能磷酸化合物：是指水解1mol该物质能释放20.92千焦以上能量的磷酸化合物。
高能磷酸化合物
一 ATP是一种高能磷酸化合物
动物和人体细胞中还有一种高能化合物。
当 ATP大量消耗而过分减少时，磷酸肌酸就可以释放出大量的能量,使ADP合成ATP 。
磷酸肌酸（C P)
化学能 ATP C P ATP 供能
补充知识
细胞的能量“货币”ATP
第二节
　　一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。而细胞内ATP、ADP的总量仅有2-10mg。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。
从这则资料中，你能得出生物体内的ATP有什么特点？
特点是：含量低，转化快，不能长时间储存。
到底怎么转化呢？
资料分析
细胞的能量“货币”ATP
第二节
一 ATP是一种高能磷酸化合物
二 ATP与ADP可以相互转化
酶
ADP +Pi
+能量
ATP
酶
细胞的能量“货币”ATP
第二节
Pi
能量
Pi
能量
水解
合成
ATP和ADP可以相互转化
ATP和ADP相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中
ATP和ADP相互转化的速率越快，单位时间供能越多
ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性
过渡：
合成ATP所需的能量从哪里来呢？
ADP+Pi+能量 ATP
酶
细胞的能量“货币”ATP
第二节
二 ATP与ADP可以相互转化
ATP合成所需的能量源自于光能以及动植物的细胞呼吸所释放的能量
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ______________ ______________
__________
________________
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___________________
反应场所 _____________________________
生物体的需能部位
ADP+Pi+能量
ATP合成酶
ATP水解酶
酶
ATP+H2O
ADP+Pi+能量
酶
ATP+H2O
光能
化学能
特殊化学键
特殊化学键
各项生命活动
细胞质基质、线粒体、叶绿体
细胞的能量“货币”ATP
第二节
二 ATP与ADP可以相互转化
化学中可逆反应的特点是：正逆反应都能在同一条件下同时进行。
　　请思考：ATP与ADP之间的相互转化是可逆反应吗？
思考讨论
细胞的能量“货币”ATP
第二节
二 ATP与ADP可以相互转化
酶
ADP +Pi
+能量
ATP
酶
　　1. 从反应条件看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。
　　2. 从能量来源看：ATP水解释放的能量是储存在特殊化学键中的化学能，用于生命活动；合成ATP的能量来自生物体内有机物中的化学能和太阳光能。因此能量来源不同(能量不可逆，而物质可逆)。
　　3. 从合成与分解场所看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体；ATP分解的场所相对较多。因此合成与分解的场所不同。
不是可逆反应
细胞的能量“货币”ATP
第二节
二 ATP与ADP可以相互转化
思考讨论
反应式
类型
场所
能量转化
能量来源
能量去向
水解反应
合成反应
活细胞内多种场所
细胞质基质、线粒体、
叶绿体
放能：
与吸能反应相联系
储能：
与放能反应相联系
特殊化学键
有机物和光能
用于各项生命活动
储存于ATP中
ATP与ADP间的转化过程不是可逆反应！
物质是可逆的，酶是不相同的，能量是不可逆的，场所是不完全相同的。
细胞的能量“货币”ATP
第二节
二 ATP与ADP可以相互转化
思考讨论
ATP
生物放电
生物发光
用于大脑思考
ATP是细胞完成生命活动的直接供能物质
肌细胞收缩
细胞内的吸能反应
用于主动运输
三 ATP的利用
细胞的能量“货币”ATP
第二节
三 ATP的利用
细胞的能量“货币”ATP
第二节
ATP水解释放的磷酸基团使膜转运蛋白（蛋白质分子）等磷酸化，导致膜转运蛋白的空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应，这在细胞中是常见的。
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。ATP是细胞内流通的能量“货币”。
细胞的能量“货币”ATP
第二节
三 ATP的利用
能量
能量
水解
合成
放
能
反
应
吸
能
反
应
许多放能反应和ATP的合成相联系
许多吸能反应和ATP的水解相联系
模拟题提示：
1.模拟题可能认为ATP是唯一的直接能源物质，实际上GTP等也常用。
2.现在不再提“ATP是能量通货”，但模拟题可能还在用。通货实质为国家信用，并不具有实际价值，因此不适合于类比ATP。
萤火虫发光的原理：
ATP
荧光素
（发光细胞）
O2
氧化荧光素
（发光）
激活
荧光素酶
化学能
光能
细胞的能量“货币”ATP
第二节
三 ATP的利用
细胞的能量“货币”ATP
第二节
思维导图
“货币”ATP
功能
ATP和ADP相互转化
ATP结构
Pi
能量
Pi
能量
水解
合成
练习与应用
细胞的能量“货币”ATP
一、概念检测1. 能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是 （ ）
A.A-P-P~P B.A-P~P~PC.A~P~P-P D.A~P~P~P
2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是
（ ）A.脂肪酸 B.氨基酸C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸
第二节
B
D
细胞的能量“货币”ATP
3.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于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ADP和磷酸D.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是（ ）A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
第二节
练习与应用
B
C
细胞的能量“货币”ATP
二、拓展应用1.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什么关系。
【答案】吸能反应，如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量，是吸能反应，这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应，如丙酮酸的氧化分解能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。
2.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。
【答案】在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性？这你理解生物的进化有什么启示？
【答案】植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同起源。
第二节
练习与应用