5.2+细胞的能量“货币”ATP课件(共31张PPT2份视频)2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共31张PPT)
细胞的能量“货币”ATP
第2节
第5章 细胞的能量供应和利用
新叶伸向和煦的阳光，蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。
他们为生存而获取能量，能量在细胞里流转激荡！
>>>2019人教版高中生物学必修1课件
导入
问题探讨
“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
1、萤火虫发光的生物学意义是什么？
2、萤火虫发光的原理是什么？
相互传递信号，以便繁衍后代。
萤火虫
问题探讨
萤火虫的发光原理：
【资料】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
发生氧化反应
荧光素酶
O2
氧化荧光素
发出荧光
能量
激活
？
问题
细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？
问题探讨
实验探究
用小刀将数十只萤火虫的发光器切下，干燥后研磨成粉末，取4等份分别装入4支试管，各加入少量水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过15分钟荧光消失，然后进行如下操作：
★ 结论：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
生物体进行生命活动的主要能源物质：
生物体良好的储能物质：
植物细胞内的储能物质：
动物细胞内的储能物质：
生物体的最终能源物质：
细胞生命活动的直接能源物质：
温故知新
糖类（葡萄糖）
脂肪
淀粉
糖原
太阳能
ATP
ATP由哪些化学元素组成？
ATP的中文全称是什么？名称由来？
如何简化ATP的结构？
为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？
自主学习
请同学们自主阅读教材P86，思考下列问题：
ATP是一种高能磷酸化合物
ATP是一种高能磷酸化合物
1、ATP的组成元素：
C、H、O、N、P
2、ATP的中文全称及由来：
腺苷三磷酸
A代表“腺苷”
T代表“三”
P代表“磷酸”
腺苷
ATP（腺苷三磷酸）
假如用 表示腺嘌呤、 表示核糖、 代表磷酸基团，尝试构建ATP模型。
～
A-P~P~P
P
P
P
P
～
特殊的化学键
3、ATP的结构简式：
（A：腺苷 P：磷酸基团 —：普通化学键 ~：特殊的化学键）
ATP是一种高能磷酸化合物
问题：哪个结构与腺嘌呤核糖核苷酸相同？
ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷
腺苷一磷酸（AMP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷三磷酸（ATP）
>>> AMP，即合成RNA的原料之一。
ATP是一种高能磷酸化合物
ATP是一种高能磷酸化合物
思考：正确区分不同化合物中“A“的含义
物质结构 “A”的含义
A-P~P~P 腺苷（腺嘌呤+核糖）
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
A
ATP是一种高能磷酸化合物
为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？
ADP
ATP
酶
其他分子
P
磷酸化
两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥
末端磷酸基团具有较高的转移势能
能量
30.54 kJ/mol
ATP是一种高能磷酸化合物
趁热打铁：
当其他条件均可满足时，20个腺苷和90个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的特殊化学键个数分别是（ ）
A．20个和30个 B．20个和40个C．40个和40个 D．30个和60个
解析：20个腺苷最多可以组成20个ATP，90个磷酸基团最多可以组成30个ATP，因此，20个腺苷和90个磷酸基团最多可以组成20个ATP；每个ATP含有两个特殊化学键，因此最多含有特殊化学键的数目为20×2＝40（个）。故选B。
B
尝试写出ATP与ADP相互转化的反应式
ATP如何满足细胞对能量的需求？
合成ATP的能量来源是什么？
尝试说出利用ATP的实例
ATP如何为主动运输提供能量？
了解细胞中的吸能和放能反应
自主学习
请同学们自主阅读教材P86-89，思考下列问题：
ADP
ATP
ATP与ADP可以相互转化
能量
Pi
能量
Pi
合成
水解
ATP与ADP可以相互转化
ADP
＋
Pi
能量
＋
酶
ATP
绿色植物
人、动物、真菌、大多数细菌
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
ATP与ADP可以相互转化
ATP
ATP + Pi + 能量
水解酶
合成酶
问题：ATP与ADP相互转化的反应是可逆反应吗？
ATP与ADP可以相互转化
ATP合成 与 ATP水解的比较
ATP与ADP可以相互转化
ATP含量很少，如何满足细胞对能量的需求？
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、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。
3、每个细胞每秒钟可合成约1000万个ATP，且同时有等量的ATP被水解。
ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中！
ATP
含量很少
ATP
消耗量大
ATP合成和水解都非常迅速
ATP的利用
主动运输
大脑思考
电鳐发电
物质合成
肌肉收缩
ATP
ATP的利用
注意：不是全部！
【GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等】
细胞中绝大多数需要能量的活动都是由ATP提供能量的
ATP的利用
以ATP为主动运输供能为例
ATP的利用
ATP为主动运输供能示意图
参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶
ATP水解释放的磷酸基团使载体蛋白磷酸化
载体蛋白的磷酸化导致其空间结构发生变化，Ca2+释放到膜外。
ATP的利用
放能反应
葡萄糖的
氧化分解
吸能反应
蛋白质
的合成
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
ATP是细胞内流通的能量“货币”
归纳·总结
小试牛刀
1、萤火虫腹部的发光器由部分组织细胞构成，离体的发光器会逐渐失去发光能力。将发光器研磨液分为两组，分别滴加等体积的ATP溶液和葡萄糖溶液后，ATP组立即重新出现荧光，葡萄糖组重新出现荧光的时间滞后。下列叙述不正确的是（ ）
C
A. 发光器离体后细胞内能源物质逐渐耗尽
B. 实验结果说明ATP是直接的能源物质
C. 实验结果说明葡萄糖不能作为能源物质
D. 有机物中的化学能可转化为光能
小试牛刀
2、下图为ATP（甲）在多种酶催化下连续水解的过程示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是（ ）
C
A. 甲→乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶的空间结构相同
B. 人体在剧烈运动的过程中，细胞内乙的含量会明显增加
C. 丙中不含特殊的化学键，是RNA的基本组成单位之一
D. 丁与戊均为脱氧核苷酸的组成成分，可用于DNA的合成
3、(不定项)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列有关ATP的叙述错误的是（ ）
BC
A. ADP与ATP的相互转化过程中所需的酶不同
B. 许多放能反应与ATP的水解相联系，吸能反应与ATP的合成相联系
C. 人在紧张时，细胞内ATP的合成速率与ADP的产生速率难以保持动态平衡
D. 参与Ca2+主动运输的载体蛋白同时能催化ATP的水解
解析：ADP与ATP相互转化过程中所需的酶不同，ATP→ADP过程所需酶为ATP水解酶，ADP→ATP过程所需酶为ATP合成酶，A正确；放能反应一般与ATP的合成相联系，吸能反应一般与ATP的水解相联系，B错误；正常条件下，细胞中ATP与ADP的相互转化始终处于动态平衡之中，人在紧张时，细胞中ATP的合成速率与ADP的产生速率(ATP的水解速率)仍可保持动态平衡，C错误；参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，可催化ATP水解，D正确。
小试牛刀
4、图中Ras蛋白是分布在细胞膜上的一种蛋白质。已知Ras蛋白与信号传导有关，Ras蛋白结合GDP时为失活态，结合GTP时为活化态。当细胞外存在信号分子时，Ras蛋白释放出自身的GDP并结合GTP，从而由失活态向活化态转变，最终实现将细胞外信号向细胞内传递过程。
(1)胞外信号分子作用于细胞膜表面，导致细胞内产生新的信号传递，体现了细胞膜进行细胞间的信息交流的功能；Ras蛋白由核糖体合成后，还需经过内质网和高尔基体的加工。
(2)GTP与ATP结构相似，可简写为G-P~P~P，其中G的名称为鸟苷；GTP丢失2个Pi后可称为鸟嘌呤核糖核苷酸。因此GTP不仅参与信号的传递，也可以作为细胞内合成RNA的原料之一。
(3)蛋白质生物合成时需要GTP水解为GDP直接提供能量，但ATP被称为能量“货币”，最合理的解释是细胞内绝大多数生命活动的能量由ATP直接提供。
小试牛刀
第5章 第3节
下节课继续学习
细胞呼吸的原理和应用