5.2细胞的能量“货币”ATP 课件（共37张ppt）高中生物人教版（2019）必修1

(共37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
教学目标
目标
01
02
03
认同ATP的结构与功能相适应。
(生命观念）
ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。（科学思维）
通过情景创设，激发学生的学习兴趣，并渗透热爱自然和生命的情感教育，关注ATP在医学上的运用。（社会责任）
问题探讨
相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。
2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
腹部后端细胞内有荧光素。
3.萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
腹部细胞内一些有机物中储存的化学能
转变为光能使其发光。
囊萤夜读
银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤.
天街夜色凉如水，卧看牛郎织女星。
——杜牧《秋夕》
1.萤火虫发光的生物学意义是什么？
讨论
资料1：
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。
荧光素 + 能量 + O2 氧化荧光素 + H2O
荧光素酶
发出荧光
从哪里来？
萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP制剂等
【基本原理】
荧光素+能量+O2 氧化荧光素
荧光素酶
（发出荧光）
自变量：
因变量：
无关变量：
添加的物质（葡萄糖/脂肪/？）
是否发光
温度等
1.实验材料：
2.实验原理：
3.实验变量：
探究生命活动的直接能源物质
用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,均分入四支试管,各加入少量水混匀,置于暗处,待荧光消失后做如下处理：
步骤 1 2 3 4
加入试剂
处理
现象
结论
探究使萤火虫发光的能源物质：
合作探究
研磨液
荧光消失
一段时间后
2ml蒸馏水
2ml葡萄糖溶液
2ml脂肪溶液
2ml ？溶液
ATP
使萤火虫发光的直接能源物质是ATP
无荧光
无荧光
无荧光
有荧光
暗处理5min
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都是 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
1.ATP的中文名称？
2.ATP的组成元素？
3.ATP的结构简式为？
4.A、T、P、—、～分别代表什么？
5.ATP为什么不稳定？
6.为什么说ATP是高能磷酸化合物？
7.ATP的A具体指什么结构？包含哪几部分？跟我们以前学过的A有什么区别（DNA、RNA等）？
ATP是一种高能磷酸化合物
自主学习课本P86相关内容，请小组合作完成以下问题。
ATP的结构式如下图所示，观察图示思考讨论:
腺苷（A）
AMP（腺苷一磷酸）腺嘌呤核
糖核苷酸，是RNA的基本单位之一。
ADP （腺苷二磷酸）
ATP （腺苷三磷酸）
一：ATP的结构
1.ATP的中文名称：
腺苷三磷酸
C、H、O、N、P
2.ATP的组成元素：
3.ATP的结构简式：
A－P～P～P
A:
P:
～:
—:
腺苷=腺嘌呤+核糖
磷酸基团（3个）
普通的化学键（1个）
特殊的化学键（2个）
～
～
尝试构建ATP的结构模型
假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团，
代表普通化学键、 代表特殊化学键，尝试构建ATP的模型。
~
~
~
腺嘌呤
核糖
磷酸基团（P）
P
P
P
腺苷(A)
学生活动
注意：磷酸基团之间用特殊化学键连接
A—P ~ P ~ P
1 molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ;水解时释放能量20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物
二、ATP是一种高能磷酸化合物
ATP在酶的作用下水解时，脱离下的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者结构发生变化。
ATP的结构特点：
相邻的磷酸基团都带负电荷互相排斥
特殊的化学键不稳定
末端磷酸基团有离开ATP
而与其他分子结合的趋势
不同化合物中各种A的辨析
①____________________ ②______________ ③_______________
④__________________ ⑤____________________ ⑥_____________________
腺苷
（腺嘌呤+核糖）
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
ATP是一种高能磷酸化合物
(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
~
~
ATP和ADP可以相互转化吗？如果可以请尝试写出ATP水解和生成的反应式。
三：ATP与ADP可以相互转化
1 ATP
合成酶
水解酶
ADP +Pi
+能量
动态平衡
2.ATP合成的能量来源于去路：
人和动物等
绿色植物
ATP合成的能量来源：①绿色植物：既可来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量。
②动物、人、真菌和大多数细菌：均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。
ATP合成的能量去路：储存在特殊的化学键中
3.ATP水解的能量来源于去路：
ATP
水解酶
ADP +Pi
+能量
特殊的化学键断裂
ATP水解的能量来源：
ATP水解的能量去路：
用于各项生命活动
3 ATP与ADP可以相互转化的特点
1 ATP
合成酶
水解酶
ADP +Pi
+能量
①细胞内ATP很少，ATP与ADP相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中
③ATP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
④能量通过ATP分子在放能反应和吸能反应之间流通。
②ATP和ADP相互转化的速率越快，单位时间供能越多3ATP和ADP相互转化的速率快，依赖酶的高效性
5探究：ATP、ADP的相互转化过程是可逆的吗？
反 应 ATP → ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 → ATP
反应类型
酶的类型
场　　所
能量来源
能量去向
酶
水解反应
合成反应
水解酶
合成酶
活细胞多种场所
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
特殊化学键
有机物中的化学能、光能
用于各项生命活动
储存于特殊化学键中
结论 ：物质是可逆的，能量是不可逆的，场所、酶也不同
酶
酶
酶
呼吸作用（葡萄糖等氧化分解）
等释放能量(放能反应)
合成
水解
生命活动(吸能反应)
ATP
ATP是细胞内流通的能量“货币”
ATP是细胞内的能量“货币”
ATP的合成一般与放能反应相联系
ATP的水解一般与吸能反应相联系
用于大脑思考（电能）
用于主动运输（渗透能）
用于生物发光(光能)
用于生物发电（电能）
用于物质合成（化学能）
用于肌肉收缩（机械能）
思考：ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？
四：ATP的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。
胞外
胞内
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。
四
ATP的利用机制
ATP为主动运输供能的简易分步理解：
ATP末端磷酸基团脱离，携能量转移
载体蛋白的空间结构改变；物质实现逆浓度跨膜运输
物质与载体蛋白相应位点结合,载体蛋白的酶活性激活
载体蛋白磷酸化
物质从ATP获得磷酸基团的过程称为 磷酸化，是该
物质获能的过程；磷酸化后的蛋白质空间结构发生改变，
活性也被改变，因而可以参与和改变后的蛋白质适合的各
种生化反应。
ATP的供能方式简单归纳
成都餐具检测引入ATP检测仪15秒知结果
用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全、心肌疾患及肝炎等的辅助治疗。
五、ATP的应用
知识拓展
（1）ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
（2）ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。
（3）ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸
。
（4）ATP与ADP转化总处于“动态平衡”中，如剧烈运动时ATP分解量增加，此时其合成量也增加。
七、科学前沿
发荧光的烟草苗
萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并发出荧光。
科学家运用这一原理，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”。
能源来源 直接能源物质
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
最根本的能源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
能源物质归纳：
有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能→用于各项生命活动
ATP
全称、功能：三磷酸腺苷，直接能源物质
结构简式： A-P～P～P
ATP的合成：
ATP与ADP相互转化:
ATP的水解：释放能量，供应各项生命活动。
光合作用
呼吸作用
ATP ADP+Pi+能量
酶1
酶2
课堂小结
总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，细胞才能
及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。
1、在ATP ADP＋Pi＋能量 的反应式中，下列说法正确的是（　 ）
A．物质和能量都是可逆地，酶相同
B．物质和能量都是不可逆的，酶不相同
C．物质是可逆的，能量是不可逆的，酶不相同
D．能量不可逆，物质是不可逆的，酶相同

C
2、10分子ATP中含有的腺苷、磷酸集团和特殊化学键的数目依次是（ ）
A、10,20,20 B、10,20,10
C、10,30,20 D、20,30,10
C
练一练：
3.生物体内能量代谢中ATP的合成和利用过程如下图所示。以下说法不正确的是（ ）
A. 动植物体内都有呼吸作用为ATP的合成提供能量
B. ①过程和②过程的酶和场所不同
C. c表示吸收的能量，d表示释放的能量，两者形式相同
D. ATP在活细胞中含量很少，但转化速度很快
4.如图为ATP分子的结构式,ATP分子的结构简式可以表示为A—P～P～P。下列说法不正确的是 (　　)
A.生命活动所需的能量通常来自化学键④
B.在结构简式中的A对应结构式中的①和②,表示腺苷
C.断裂化学键③形成的化合物之一是组成DNA的单体
D.ATP分子中含有的元素有C、H、O、N、P
C
5.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
6、下图为ATP的结构示意图、ATP与ADP相互转化的反应式，有关叙述不正
确的是（ ）
A.图1中的a代表腺苷，b、c为高能磷酸键
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
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~P C. 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
D
B
3.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
B
书后练习与应用
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
C
练习与应用
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。
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。
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 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。
二、拓展应用
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以AP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性 这对你理解生物的进化有什么启示
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。
练习与应用