5.2 细胞的能量“货币”ATP 课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1（25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.分析ATP的分子结构，了解ATP的结构特点。
2.结合ATP和ADP的相互转化示意图，概述二者之间的
关系。
3. 结合教材图示举例说明ATP的利用途径。
学习目标
1.生命观念：建立起ATP是驱动细胞生命活动的直接能
源物质的观点。
2.科学思维：分析ATP的分子结构，了解ATP的结构特点。
3.社会责任：结合教材图示，举例说明ATP的利用。
素养要求
1.萤火虫发光的生物学意义是什么？
问题探讨
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？
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？
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。
萤火虫
萤火虫的尾部发光器中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。
资料1：
荧光素 + 能量 + O2 氧化荧光素 + H2O
荧光素酶
发出荧光
从哪里来？
糖类
脂肪
ATP
请问是谁为萤火虫尾部细胞的发光直接提供能量呢？
材料和试剂：现磨的萤火虫发光器粉末(含荧光素和荧光素酶)、 蒸馏水、脂肪组织样液、葡萄糖溶液、ATP溶液。
用具：试管、滴管、量筒。
探究生命活动的直接能源物质
使用上述材料、试剂和用具，设计一个实验：
探究哪些物质能为生命活动直接提供能量？
1.实验思路是怎样的？
2.实验自变量和因变量以及无关变量是什么？
3.实验组与对照组怎样设置？
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①
②
③
④
【实验方法】
荧光消失
2mL 蒸馏水
15min
暗处
观察
2mL 葡萄糖溶液
2mL 脂肪溶液
无荧光
无荧光
无荧光
暗处
有荧光
2mL ATP溶液
实验：探究生命活动的直接能源物质
实验结论：ATP是直接能源物质
~
~
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
一、ATP是一种高能磷酸化合物
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
腺苷(A)
腺苷一磷酸（AMP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷三磷酸（ATP）
腺嘌呤核糖核苷酸
2、特点
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____ ______，容易__________，具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
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，1molATP水解能量高达30.54KJ，所以说ATP是一种_____________________。
释放能量
高能磷酸化合物
一、ATP是一种高能磷酸化合物
3、功能
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}化合物
结构简式
“A”含义
共同点
ATP
核苷酸
DNA
RNA

4、不同化合物中“A”的含义不同
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
核糖
运动员在进行马拉松赛跑时，2个小时会消耗60kg的ATP，相当于一个成年人的体重。
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。
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。
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？
资料分析：
资料分析：
如何解决这个矛盾？
在细胞内一定存在ATP的快速合成与分解，即快速转化！
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。
表明：
据资料可知：生物体内的ATP含量很 ， 但生物体消耗ATP的量却很 。
少
大
二、ATP和ADP可以相互转化
ATP 酶 ADP + Pi + 能量
1.ATP水解（释放能量）
（1）反应式
（2）能量来源和去路
来源:远离腺苷的特殊化学键的断裂
去路:直接为各项生命活动提供能量
二、ATP和ADP可以相互转化
1.ATP的合成（能量储存在ATP中）
（1）反应式
（2）能量来源和去路
来源:
去路:用于ATP中形成特殊化学键
ADP+ Pi +能量 酶 ATP
人、动物、真菌、大多数细菌等
绿色植物、蓝细菌以及光合细菌
光合作用和呼吸作用
呼吸作用
ATP
酶2
酶1
ADP +Pi
+能量
ATP水解酶
ATP合成酶
反应式:
二、ATP和ADP可以相互转化
ATP与ADP的相互转化实现贮能和放能，从而保证细胞能量的持续供应! ATP与ADP的相互转化，时刻不停地发生并且处于动态平衡中。
ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗？
不是可逆反应：
（1）反应条件不同；
（2）能量来源和去路不同；
（3）反应场所不同。
ATP与ADP互相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。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}项目
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量
ATP
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
反应场所
联系
ATP合成酶
ATP水解酶
ATP
ADP＋Pi＋能量
光能
化学能
ATP
ATP
（1）ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。
（2）ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中所需的酶、能量来源和去路及反应场所不完全相同。
（3）合成ATP的过程中有水生成，水解ATP的过程中有水消耗。
（4）ATP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。
ATP合成和水解的对比分析
用于各项生命活动
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
4.用于物质合成(化学能）
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 ADP+Pi+能量
水解酶
能量去路
三、ATP的利用
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。
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.载体蛋白的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水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，分子空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
ATP为主动运输供能示意图
ATP
ADP
能量
能量
Pi
Pi
合成
水解
ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁
水解酶
合成酶
放能反应
吸能反应
如葡萄糖的
氧化分解
如蛋白质的合成
吸能反应一般与ATP的 相联系，
放能反应一般与ATP的 相联系，
能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。
水解
合成
ATP
ATP——细胞的能量“货币”!
科学家运用萤火虫的荧光素发光这一原理，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”。
三、ATP的利用
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
最终能源来源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
有关能源物质的回顾与小结：
1.ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如图是ATP的分子结构图，下列有关叙述错误的是
解析　ATP中远离腺苷的特殊化学键②易断裂，可转化为ADP和Pi，D错误。
A.ATP分子的结构简式可表示为A－P～P～P
B.图中虚线部分的名称是腺苷
C.组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P
D.图中①处的化学键易断裂，ATP转化为ADP
√
课堂练习
2.如图是ATP与ADP之间的转化图，由此可确定
解析　M生成N的过程释放能量，所以M为ATP，N为ADP，A错误；
能量1来源于ATP中特殊化学键中的能量，用于各项生命活动，能量2是光能或化学能，所以能量1和能量2的来源是不同的，B错误；
X1和X2都是磷酸基团，C正确；
酶1和酶2一个是水解酶一个是合成酶，D错误。
A.M为ADP，N为ATP
B.能量1和能量2来源相同
C.X1和X2是同一种物质
D.酶1和酶2是同一种酶
√
3.(2019·辽阳县集美学校高一期末)下列有关ATP的叙述中，不正确的是
A.ATP的合成一般与放能反应相联系
B.ATP中的能量可以来源于光能、化学能
C.细胞内各种吸能反应一般需要消耗ATP
D.“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”
√