生物人教版（2019）必修1 5.2细胞的能量“货币”ATP（共41张ppt）

(共41张PPT)
5.2 细胞的能量“货币”ATP
银烛秋光冷画屏，
轻罗小扇扑流萤。
天阶夜色凉如冰，
卧看牵牛织女星。
——唐.杜牧
问题探讨
问题探讨
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、在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？
主要是相互传递信号，以便繁衍后代
荧光素等
有，细胞中有机物储存的化学能转化为光能
A
B
C
D
用小刀将数十只萤火虫的发光器取下，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过一段时间后，荧光消失。干燥后研磨成粉末,取四等份分别装入四支试管，各加入少量水使之混合，置于暗处，然后……
一段时间后
荧光消失
２ｍL葡萄糖溶液
２ｍL ATP溶液
２ｍL脂肪溶液
２ｍL蒸馏水
暗处
有荧光出现
无荧光出现
无荧光出现
无荧光出现
探 究
这个实验能说明什么问题？
萤火虫发光需要 提供能量
细胞
物质的 需要能量
物质的 需要能量
肌纤维的 需要能量
主动运输
合成
收缩
？
糖类、脂肪等有机物都储存着化学能
ATP
驱动细胞生命活动的 能源物质
直接
主要的能源物质：
最终的能量来源：
主要的贮能物质：
糖类
脂肪
太阳能
ATP
驱动细胞生命活动的直接能源物质
一、ATP的功能：驱动细胞生命活动的直接能源物质
细胞中流通的能量“货币”
ATP可以提供能量， ATP≠能量，ATP是一种物质，而不是能量
腺苷三磷酸
二、ATP是一种高能磷酸化合物
腺嘌呤
核糖
磷酸
基团
磷酸
基团
磷酸
基团
用 代表腺嘌呤， 代表核糖， 代表磷酸，化学键用相应的横线或波浪线表示，尝试构建ATP的结构模型。
元素组成：
C、H、O、N、P
~
~
腺嘌呤
核糖
腺苷(A)
磷酸基团 （P）
A—P~P~P
2.ATP简式：
P
P
P
A: T： P：
1.ATP全称：
腺苷三磷酸
腺苷
三个
磷酸基团
3个
3.元素组成：
C H O N P
二、ATP的结构
结构简式：
腺苷
磷酸基团
特殊的化学键
普通的化学键
A—P～P～P
二、ATP的结构
~代表特殊的化学键，两个相邻磷酸都带负电相互排斥，使得这种化学键不稳定，容易断裂，具有较高的转移势能。
ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解能量高达30.54KJ.ATP是高能磷酸化合物
当ATP在酶的催化下水解时，脱离的末端的磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化
A：腺苷 P：磷酸基团
—：普通的化学键
~：特殊的化学键
二、ATP的结构
腺苷（A）
ADP（腺苷二磷酸）
ATP（腺苷三磷酸）
AMP（腺苷一磷酸）
ATP （腺苷三磷酸）
ADP （腺苷二磷酸）
AMP （腺苷一磷酸）
腺嘌呤
核糖
核糖
核糖
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本单位之一
(三) ATP、ADP与腺嘌呤核糖核苷酸的关系：
2.两个相邻磷酸都带 电相互 ，使得”~” ，
具有较高的 ，末端磷酸基团 ，
从而使后者 。
3.ATP水解是 的过程，1molATP水解能量高达 ，
所以说ATP是 。
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
1.ATP的结构简式： ，元素为______________________。
A表示 ，A由 构成 。
T表示 , P表示 ，～ 表示 。
负
排斥
容易断裂
转移势能
释放能量
30.54KJ
高能磷酸化合物
A–P~P~P
腺苷
磷酸基团
特殊化学键
腺嘌呤＋核糖
三
挟能量与其他分子结合
发生变化(即：活化而易于反应或活动)
特殊 化学键
特殊 化学键
普通 化学键
C、H、O、N、P
A
P
A-P～P ～P
….A T G C ….
….T A C G ….
….A U G C ….
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
核糖
A
P
~
P
P
~
腺嘌呤
腺苷
腺苷
化合物 结构简式 “A”含义 共同点
ATP
DNA RNA 核苷酸 4.不同化合物中“A”的辨析
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
1、1分子ATP完全水解,可得到哪些成分
提示:1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸。
2、ATP中的“A” “T”与组成DNA分子的“A” “T”含义是否相同
提示:不相同。
ATP中的“A”指的是腺苷,包括腺嘌呤和核糖,“T”指的是3个;
DNA分子的“A”指的是腺嘌呤,“T”指的是胸腺嘧啶。
二、ATP是一种高能磷酸化合物

讨论
3、ATP结构中的数量关系。
(1)每个ATP分子中含有几个磷酸键 都易水解释放能量吗
提示:3个。只有远离A的那个高能磷酸键易水解释放能量。
(2)根据ATP中腺苷、磷酸基团的数量关系,分析30个腺苷和60个磷酸基团最多能组成多少个ATP。
提示:每个ATP中含1个腺苷、3个磷酸基团,故30个腺苷和60个磷酸基团最多能组成20个ATP。
二、ATP是一种高能磷酸化合物

讨论
？
想一想：
在萤火虫尾部细胞的发光过程中直接提供能量的物质是ATP。那能量主要存在于ATP分子的什么结构中？是怎样被释放出来的？
1.ATP的水解过程
~
~
+ P i + 能量
ATP水解酶
ADP
ATP
能量
+
~
+
ATP水解酶
用于生命活动
(磷酸)
ATP≠能量，ATP是一种物质，而不是能量，能量储存在ATP的特殊的化学键中
ATP和ADP可以相互转化
A-P～P ～P
酶1
A-P～P + Pi +
ATP水解：
能量
用于主动运输 （渗透能）
用于各种运动，如肌细胞收缩（机械能）
葡萄糖+果糖→蔗糖
酶
用于细胞内各种吸能反应（化学能）
用于生物发光（光能）
用于大脑思考（电能）
ATP的利用
吸能反应
三 、ATP的利用
1.细胞中 需要能量的生命活动都是由ATP 提供能量的，如 、电鳐发电、物质的 运输都需要消耗 。
绝大多数
直接
ATP
大脑思考
主动
绿色植物
呼吸作用
光合作用
+ P i + 能量
ATP合成酶
ADP
ATP
动物和人等
动物和人等
呼吸作用
2.ATP的合成过程
ATP和ADP可以相互转化
放能反应
ATP合成：
光
合
作
用
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
人、动物、
真菌、多数细菌等
绿色植物
ADP + Pi +
ATP
化
能
合
成
硝化细菌
ATP合成：
能量
呼
吸
作
用
ATP合成酶
细胞中的
化学反应
吸能反应
放能反应
吸收能量（ATP的水解）
释放能量（ATP的合成）
ATP
ATP是细胞的能量“货币”
放能反应
合成
吸能反应
水解
ATP和ADP可以相互转化
物质从ATP获得磷酸基团的过程称为磷酸化，是获能的过程；磷酸化后的蛋白质空间结构发生改变，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
ATP的供能方式
ATP为主动运输供能
参与Ca2+主动运输的载体蛋白
能催化ATP水解的酶
膜内侧
Ca2+与其相应位点结合，其酶活性就被激活
+ +
ATP为主动运输供能
能量
酶
P
末端磷酸基团
末端磷酸基团与载体蛋白结合
伴随着能量的转移
载体蛋白的磷酸化
ATP为主动运输供能
膜外侧
载体蛋白磷酸化导致其 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 ，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后， 发生变化， 也被改变，因而可以参与各种化学反应。
空间结构
磷酸化
空间结构
活性
O2供给量
ATP 生成量
无氧呼吸
O2供给增多，有氧呼吸增强
ATP产生量不再增加
限制:酶, ADP, Pi, etc
ATP产生量与O2供给量之间的关系
ATP
消耗量大
ATP
含量很少
资料分析
研究显示，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。
1
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。
2
ATP与ADP的相互转化
对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的相互转化，是时刻不停发生且处于动态平衡
剧毒物质氰化钾就是一种抑制呼吸酶，阻止人体合成新的ATP的毒药，人中毒后在3~6min内会死亡
如果ATP与ADP的转化出现障碍，后果是什么？
ATP与ADP可以相互转化
ATP
ADP
水解
酶
腺苷二磷酸
能量
Pi
比ATP稳定
磷酸
合成
酶
能量
Pi
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
合成酶
水解酶
ADP +Pi
+能量
合作探究2：
ATP与ADP的相互转化是否可逆
提示： 1、能量去向
2、能量来源
3、反应场所
4、反应条件
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
酶
水解反应
合成反应
ATP水解酶
ATP合成酶
活细胞所有部位
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
特殊化学键中的化学能
绿色植物：光合作用和呼吸作用
动物、人、真菌、多数细菌的呼吸作用
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
（一）ATP和ADP可以相互转化的比较
1.对正常细胞来说，ATP和ADP相互转化, 。
2.ATP在细胞内储备_________，转化速度_________
3.ATP与ADP的转化机制，在所有生物所有细胞中都是一样的，体现了 。
时刻不停的发生并处于动态平衡
生物界的统一性
ATP和ADP可以相互转化的注意事项
少
快
生物体能源物质
生物体主要能源物质
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
直接来源能量物质
最终能源来源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
四、有关能源物质的回顾与小结：
糖类、脂肪、蛋白质
练习与应用
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～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
1、在下列四种化合物的化学组成中，“O”中所对应的含义最接近的是
D
A.①和② B.②和③
C.③和④ D.①和④
练习
2、生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次是
A.太阳 糖类 ATP
B.ATP 糖类 脂肪
C.ATP 脂肪 太阳能
D.ATP 葡萄糖 太阳能
D
练习
3、如图所示，能表示动物肌细胞内ATP含量与氧供给关系的曲线是
A.a B.b
C.c D.d
O2供给量
ATP
的
含
量
b
c
d
a
B
4、ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是
A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP
C．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于细胞呼吸作用
B
5、下列关于细胞内化合物的叙述，正确的是
A．ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一
B．糖原代谢的最终产物是葡萄糖
C．蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖
D．脂肪和生长激素是生物体内的能源物质
A
练习
6、下图中ATP(甲)是生命活动的直接能源物质,下列叙述正确的是
A.在主动运输过程中,乙的含量会显著增加
B.甲→乙和乙→甲过程,起催化作用的酶空间结构相同
C.丙中不含磷酸键,是RNA的基本组成单位之一
D.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成
D
练习
7、下列是细胞内的化学反应,其中需要消耗ATP的有
①细胞通过主动运输吸收K+　
②肌肉收缩　
③蛋白质的分泌　
④萤火虫发光　
⑤大脑思考　
⑥蔗糖的合成　
⑦植物细胞的质壁分离和复原过程
A.①②③④⑤⑥⑦　　　　B.①②④⑤⑥
C.①②③④⑤⑥ D.①②④⑤
C
练习