生物人教版（2019）必修1 5.2细胞的能量”货币“ATP 课件（共40张ppt）

(共40张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
学习目标
1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。
2.根据ATP和ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。
讨论讨论
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？
传递求偶信号
萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
荧光素酶
荧光素+能量+O2 氧化荧光素+ H2O
发出荧光
发光的化学反应式：
从哪里来？
A
B
蒸馏水2ml
ATP注射液2ml
从A、B、C试管的实验现象中你得出的结论是
ATP能为萤火虫的发光直接提供能量 ，而葡萄糖不能
C
葡萄糖溶液2ml
A
B
C
实 验 结 果
黑暗环境
加入等量发光器粉末，放置一段时间直至荧光消失
荧光消失
暗处
A
B
C
D
２ｍｌ葡萄糖溶液
２ｍｌATP溶液
２ｍｌ脂肪溶液
２ｍｌ蒸馏水
有荧光
出现
无荧光
出现
无荧光
出现
无荧光
出现
直接能源物质
15min
暗处
设计实验：探究萤火虫发光直接能源物质
实验结论：ATP是直接能源物质
氧化分解
能量储存
在生命系统中：
主要的能源物质：
良好的储能物质：
糖类
脂肪
能量很多且很稳定，不能被细胞直接利用
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
释放能量
(稳定的化学能)
(活跃的化学能)
腺嘌呤
+ 核糖
腺苷（A）
2.元素组成：
C、H、O、N、P
磷酸基团（Pi）
磷酸基团（Pi）
磷酸基团（Pi）
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1.中文名称：
腺苷三磷酸
P86图上
~
~
腺嘌呤
核糖
磷酸基团（P）
P
P
P
腺苷(A)
A–P～P～P
磷酸基团
特殊化学键
3.结构简式：
（3个）
（2个）
普通磷酸键
（1个）
腺苷（1个）
=腺嘌呤+核糖
特殊化学键
P86图下
1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团
(1)ATP结构式：
我相当脆弱，水解时容易断裂
(2)ADP结构式:
核糖
P
P
P
腺嘌呤
~
~
核糖
P
P
腺嘌呤
~
~
腺苷三磷酸
腺苷二磷酸
4.ATP供能原理
1 molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ;水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能磷酸化合物
由于相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，这种化学键极不稳定，有较高的转移势能。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。
腺苷三磷酸
腺苷二磷酸
A
P ~ P ~ P
核糖
腺嘌呤
腺苷（A）
AMP（腺苷一磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
ATP（腺苷三磷酸）
说明：
AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一。
特殊化学键
普通磷酸键
腺苷三磷酸 元素组成:C H O N P
腺苷二磷酸 ATP水解释放的能量是30.54KJ/mol
腺嘌呤核糖核苷酸 RNA的基本单位之一
④ATP：
③ADP：
②AMP：
①A：
腺苷 =腺嘌呤+核糖
P87右上
例1．下图为ATP分子的结构式，下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中五碳糖为核糖
B．图中虚线框中的基团是腺苷
C．该分子中有两个特殊的化学键
D．该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸
√
例2．下列关于ATP的叙述，正确的是(　　)
A．ATP中的五碳糖与DNA、RNA中的五碳糖相同
B．ATP分子中，其相邻的两个磷酸基团之间的化学键为特殊的化学键
C．ATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤脱氧核苷酸
D．ATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成
√
腺嘌呤核糖核苷酸
ATP中含有核糖
腺苷
拓展延伸__长句特训____________与高考接轨
研究发现ATP是一种高能磷酸化合物，分子内含有较高的转移势能，因此可以直接为生命活动提供能量。若1分子ATP完全水解，得到的成分有________________________________________________________________。
1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量
Pi
水
解
酶
Pi
合
成
酶
ATP
合成酶
水解酶
ADP+Pi
+能量
能量
动态平衡
一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。
成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。
每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解。
1.上述三则资料分别表明什么？
2.结合3则资料，分析ATP怎么实现快速给生命活动供能？
资料分析
ATP消耗量大
ATP含量少
ATP的合成和水解速度非常快
矛盾
1.ATP与ADP的相互转化，时刻不停地发生并且处于动态平衡中。
（教材87页，第二段）
二、ATP和ADP可以相互转化
2.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。
动态平衡
ATP含量少
合成酶
动物、人、真
菌、多数细菌等
绿色植物
能量
ADP +Pi+
ATP+H2O
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
A–P～P
～
P
A–P～P
ATP合成的能量来源
糖类、脂肪等有机物氧化分解
细胞质基质、线粒体、叶绿体
（化学能、光能）
细胞质基质、线粒体
（化学能）
P87图5-5
从哪里来呢？
能量
反应 ATP→ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量→ATP
反应条件
能量来源
能量去路
反应场所
ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？
ATP水解酶
ATP合成酶
特殊的化学键
化学能（呼吸作用）
光能（光合作用）
用于各项生命活动
储存于特殊的化学键中
生物体的需能部分
细胞质基质、线粒体、叶绿体
3.酶不一样，场所也不相同，物质可逆，能量不可逆
P87知识链接下
O2供给量
ATP 生成量
无氧呼吸
O2供给增多，有氧呼吸增强
限制因素:酶, ADP, Pi
ATP产生量与O2供给量之间的关系
二、ATP和ADP可以相互转化
P87下
肌肉收缩（机械能）
生物发光（光能）
物质合成（化学能）
主动运输（渗透能）
生物放电（电能）
三、ATP的利用
能量守恒定律 用于各项生命活动
ATP
酶1
ADP + Pi +
ATP水解：
能量
主动运输（渗透能）
物质合成（化学能）
肌肉收缩（机械能）
吸能反应
三、ATP 的利用
胞外
胞外
胞内
胞外
胞内
ATP
ADP
P
P
Pi
H2O
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。
三、ATP的利用
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。
1.该过程中，体现了蛋白质的几个功能？
2.该过程中，蛋白质几次与物质结合？
蛋白质功能： 载体蛋白——运输
ATP酶——催化
载体蛋白一共两次结合： 与Ca2+结合一次
与磷酸基团结合一次
红字P88
图5-7上下
每个细胞都需要ATP直接功能，ATP是细胞内的主要磷酸载体 。
如：UTP参与糖原合成，
GTP参与蛋白质合成，
CTP参与磷脂合成过程，
核酸合成中：
需要ATP、CTP、UTP和GTP作原料合成RNA，
或以dATP、dCTP、dGTP和dTTP作原料合成DNA。
　　
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能。
P88上
光合作用
呼吸作用
放能反应
吸能反应
吸能反应一般与ATP的水解反应有关。
放能反应一般与ATP的合成反应有关。
ATP水解
提供
用于
动态平衡
如蛋白质的合成
如葡萄糖的氧化分解
ATP合成
三、ATP的利用
糖类、脂肪等有机物
ATP
储存有大量的能量，
但不能被直接利用
储存的能量相对
来说少，但能被
直接利用
能量
≈
≈
　　据计算，一分子葡萄糖所含的能量
是一分子ＡＴＰ所含的能量的９４倍。
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，所以ATP被喻为细胞内流通的能量“通货”
培育出转基因荧光树
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”。
萤火虫的发光原理
荧光素酶
＋氧气
荧光素
激活的荧光素
荧光
氧化荧光素
发出
能量
应用:
白天，阳光照射，公园与普通公园一模一
样。晚上，这些树就自动发光。公园里不需要路灯，一片通明。而且，光照非常柔和。
未来，夜间发光的树可能会成为街灯的天然替代品。
P89中
能量直接来源
主要能源物质
细胞内良好的储能物质
动物细胞内特有的储能物质
植物细胞内特有的储能物质
最终能量来源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
归 纳
细胞中的三大能源物质——
糖类、脂质、蛋白质
P86上
对四种重要化合物中的“A”辨析不清
例3.在下列四种化合物的化学组成中，大圆圈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④
B
P88左
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
ATP
核苷酸
DNA
RNA
例4. 右图是ATP与ADP之间的转化图，由此可确定(　　)
A．A为ADP，B为ATP
B．能量1和能量2来源相同
C．酶1和酶2是同一种酶
D．X1和X2是同一种物质
√
A为ATP，B为ADP；
能量1来自ATP水解所释放的化学能，
能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内还可来自光能；
酶1和酶2是催化不同化学反应的不同的酶；X1和X2表示的是Pi。
课堂小结
ATP的结构简式：__________________________
ATP的来源：_____________和_____________。
ATP的功能：ATP是驱动细胞生命活动的_____________物质。、
对细胞的正常生活来说，ATP和ADP的转化是时刻不停地发生且处于动态平衡的。
A—P～P～P
光合作用
呼吸作用
直接能源
5、吸能反应伴随着
放能反应伴随着 。
ATP的水解
ATP的合成
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
联系
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
物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。不是可逆反应，处于动态平衡之中。
思考：ATP与ADP的相互转化是不是所有细胞都有？
提示：生物界的统一性。
A
1.下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是（ ）
A.图1中的a代表腺苷，b、c为特殊的化学键
B.图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量
C.ATP与ADP快速转化依赖于酶的催化作用具有高效性
D.酶1和酶2催化作用的机理是降低化学反应的活化能
A表示腺嘌呤，a表示腺嘌呤核糖核苷酸，b、c是特殊的化学键。
课堂检测
2.ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，据图判断有关叙述正确的是（ ）　　
A.在主动运输过程中，乙的含量会减少
B.丙是DNA的基本组成单位之一
C.丁是由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D.甲→乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶的空间结构相同
甲
乙
丙
丁
戊
酶
酶
酶
（2021·湖南高考真题）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
【高考在线】
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
B
(2016高考生物) 有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα～Pβ～Pγ或dA-Pα～Pβ～Pγ）。回答下列问题：
（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 ______（填“α”“β”或“γ”）位上；
γ
【高考在线】
(2016高考生物) 有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα～Pβ～Pγ或dA-Pα～Pβ～Pγ）。回答下列问题：
（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的 ____（填“α”“β”或“γ”）位上；
α
【高考在线】
脱氧
核糖
感谢聆听