5.2细胞的能量货币ATP课件（共24张PPT）-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

(共24张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”ATP
问题探讨
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？
主要是相互传递求偶信号，吸引异性，以便交尾，繁衍后代
腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。
其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。
书本P86
探 究一
阅读书本P86，完成下列问题：
1.ATP的中文名称是什么？
2.尝试书写ATP的结构简式
3.ATP简式中A、P、—、~、分别代表什么？
4.ATP含有几个磷酸基团？
（2）ATP是如何为生命活动供能的呢？
Ca2+
ATP
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。
Ca2+
ADP
Ca2+
ADP
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。
(3)ATP的供能机制
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，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。
载体蛋白酶活性被激活
载体蛋白磷酸化
载体蛋白空间结构改变
呼吸作用
光合作用
第五章 第2节 细胞的能量“货币”ATP(27张PPT)
第五章 第2节 细胞的能量“货币”ATP(27张PPT)
、生物发电
（渗透能）
主动运输、胞吞胞吐
（化学能）
蔗糖、
蛋白质
等合成
大脑思考
（电能）
肌肉收缩
（机械能）
生物发光
物质合成
（光能）
能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通，
是细胞内流通的能量“货币”
ATP
ATP
生命活动（吸能反应），消耗ATP
光合、呼吸作用
（放能反应），生成ATP
1.ATP的结构。
(1)写出图中①②③④代表的物质。
① ,②_____,③_____,④____。
ADP
ATP
腺苷
腺嘌呤核糖核苷酸
(1)写出图中①②③④代表的物质。
① ,②_____,③_____,④____。
(2)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。
(3)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;组成DNA分子的“A”指的是腺嘌呤,“T”指的是胸腺嘧啶。
腺嘌呤核糖核苷酸
腺苷
ADP
ATP
【相关资料】萤火虫的尾部发光细胞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。
能量
荧光素酶
＋氧气
荧光素
激活的荧光素
荧光
氧化荧光素
发出
细胞中的能量物质
化学能
主要能源物质
主要储能物质
糖类
脂肪
糖原
淀粉
植物储能物质
动物储能物质
直接能源物质
驱动细胞生命活动的
（活期储蓄存折、银行卡）
（定期储蓄存折）
生命活动的主要承担者
蛋白质
（房子等不动产）
太阳能
最终的能量来源：
（流通现金、支付宝、微信）
ATP
A:
T：
P：
-：
腺苷(腺嘌呤和核糖)
三个
磷酸基团
腺苷三磷酸
腺嘌呤
核糖
3个磷酸基团
ATP分子的结构
核糖
腺嘌呤
P
腺嘌呤核糖核苷酸
~
P
~
P
1
2
3
（腺苷一磷酸，AMP）
腺苷二磷酸，ADP
腺苷三磷酸，ATP
普通磷酸键
～：
高能磷酸键
结构简式：A-P～P～P
C、H、O、N、P
组成元素：
（3个）
（2个）
（1个）
（RNA的基本单位之一）
物质结构 物质名称 A的含义
共同点：所有“A”都含有
RNA
DNA
核苷酸
ATP
腺苷(腺嘌呤＋核糖)
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
练习：化合物中“A”的辨析
《金版》P86方法规律
腺嘌呤
5.ATP彻底水解会得到哪些成分？
6.ATP中的“A”“T”与组成DNA分子中的“A”“T”含义是否相同？
7.每个ATP分子中含有几个磷酸键？都易水解释放能量吗？
8.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。
探 究二
不相同
腺苷
3
腺嘌呤
胸腺嘧啶
3
末端磷酸基团易水解释放能量
20
《金》P89 6 P86 例2 P89 8
5个小分子： 1分子核糖、1分子腺嘌呤、3分子磷酸基团
结构特点
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
~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
ATP≠能量；ATP是直接能源物质！
1、肌肉收缩的直接能源物质是ATP。而细胞内ATP、ADP的总量仅有2-10mg。在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s所需的能量。
2、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。
资料：
通过以上资料，你能得到什么信息？
ATP在细胞内的含量是很少的，但在细胞内的转化是十分迅速的且处在动态平衡之中（所以含量保持相对稳定）。
ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，体现了生物界的统一性。
含量少
速度快
《金》P89 5
阅读课本P86-87 ，回答问题
Pi
E1
C
B
Pi
E2
A1
A2
1、图中B、C各指什么？
2、E1、E2的来源分别是？用途？
3、A1、A2相同吗？它们的作用分别是？
4、ATP的合成场所是？生理过程是？
5、人体成熟红细胞产生ATP的部位是？以及所需ATP来源？
细胞质基质
利用葡萄糖进行无氧呼吸
探究三
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
合成酶
水解酶
ATP合成：
ATP水解：
ADP +Pi + 能量 ATP
合成酶
ATP ADP + Pi + 能量
水解酶
能量
能量
绿色植物的光能
植物、动物、人、微生物
有机物中稳定的化学能
能量储存在ATP中
用于各项生命活动
（线粒体、细胞质基质）
（叶绿体）
光合作用
呼吸作用
吸能反应
放能反应
放能反应
(吸能反应)
ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗？
ATP水解 ATP合成
反应过程 ATP ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 ATP
酶的类型
反应场所
能量来源
能量去向
*注意：不是可逆反应：物质可逆，酶不同，能量不可逆
水解酶
合成酶
细胞质基质、线粒体、叶绿体
ATP中活跃的化学能
用于各项生命活动
储存在ATP的高能磷酸键中
广泛存在于细胞的各个部位
有机物中稳定的化学能或光能
ATP
合成酶
水解酶
ADP +Pi
+能量
水解酶
合成酶
呼吸作用
光合作用
第五章 第2节 细胞的能量“货币”ATP(27张PPT)
、生物发电
（渗透能）
主动运输、胞吞胞吐
（化学能）
蔗糖、
蛋白质
等合成
大脑思考
（电能）
肌肉收缩
（机械能）
生物发光
物质合成
（光能）
能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通， 是细胞内流通的能量“货币”
ATP
ATP
生命活动（吸能反应），消耗ATP
光合、呼吸作用
（放能反应），生成ATP
《金》P88 例5、P89 4
合成
ATP
水解
典例2：ATP为萤火虫发光提供能量
ATP供能
荧光素酶
＋O2
荧光素
激活的荧光素
荧光
氧化
荧光素
发出
转基因
转化场所 常见的生理过程
细胞膜
细胞质基质
叶绿体
线粒体
核糖体
细胞核
主动运输、胞吞、胞吐
细胞呼吸第一阶段
一些需能反应
产生ATP：
消耗ATP：
光反应
暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
产生ATP：
消耗ATP：
有氧呼吸第二、三阶段
自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
产生ATP：
消耗ATP：
消耗ATP：
消耗ATP：
蛋白质的合成
消耗ATP：
DNA复制、转录等
拓展：能量转变需经哪些生理过程？
光能
有机物中稳定的化学能
（糖类、脂肪、蛋白质）
ATP中活跃的化学能
（储存在高能磷酸键中）
直接用于各种生命活动
①
②
③
光合作用
呼吸作用
ATP水解
ATP在能量转换中的作用
光能
糖类等有机物
稳定的化学能
散失
维持体温
维持各项生命活动
活跃的化学能
热能
能量
呼吸作用
ATP
根本能源
直接能源物质
ATP
光合作用
释放
储存
主要能源物质
利用
人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3s以内的能量供应。某运动员参加短跑比赛过程中，肌肉细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图所示。请回答：
（1）a→b的变化过程，ATP水解释放的能量用于 。
（2）b→c过程中，ATP含量 ，说明呼吸作用加强，释放更多的能量供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。
（3）从整个曲线看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明：
。
肌肉收缩等生命活动
增加
（五）ATP和ADP相互转化的意义
ATP与ADP相互转化的_________________，在___________的细胞内都是一样的，这体现了____________；
能量供应机制
所有生物
生物界的统一性
拓展：ATP是不是唯一的直接能源物质？
ATP是主要的高能磷酸化合物，不是唯一，细胞中还有如GTP、UTP、CTP（NTP）和dATP、dGTP、dTTP、dCTP（dNTP）、磷酸肌酸等高能磷酸化合物；