5.2细胞的能量“货币ATP(共27张PPT，含2个视频) 2024-2025学年人教版（2019）高中生物必修1

(共27张PPT)
生物学（新人教版）
分子与细胞
第五章 细胞的能量供应和利用
第 2 节
细胞的能量“货币”ATP
Biology
1.萤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.萤火虫发光需不需要能量呢？
相互传递求偶信号，以便繁衍后代。
腹部后端细胞内有荧光素和荧光素酶。
荧光素 + 能量 + O2 氧化荧光素 + H2O
荧光素酶
(发出荧光)
这些物质能为萤火虫发光直接供能吗
主要能源物质:
良好的储能物质：
脂肪
糖类
直接提供能量:
ATP
（P89小字）
“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，思考有关生物学问题。
问题探讨
有，细胞中有机物储存的化学能转化为光能。
不能
预习检测
预习教材P86~89 ，解决以下问题。
1.ATP的中文名称？ATP的组成元素？ATP的结构简式为？
2.ATP的结构特点？
3.为什么说ATP是高能磷酸化合物？
4.ATP与ADP之间怎么转化？
ATP的结构特点与ATP和ADP的转化有什么关联？
5.ATP合成发生在哪些生理过程？在细胞的哪些结构中进行？
6.ATP与RNA的关系是什么？
7.ATP的功能是什么？ATP为什么被称为“能量的通货”？
一、ATP是一种高能磷酸化合物
核糖
腺嘌呤
磷酸基团
ATP结构式示意图
腺苷（A）
腺苷三磷酸
A-P～P～P
C、H、O、N、P
腺苷
磷酸基团
尝试在纸上画出ATP分子的结构模型
1.ATP的中文名称： 。
2.结构简式： 。
A代表 ，
P代表 。
3.化学组成元素： 。
（腺嘌呤+核糖）
用代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团
通过观察ATP分子的结构模型，请说出ATP分子的元素组成。
T代表 。
三
元素组成：
c、h、o、n、p
A— ~ ~
P
P
P
腺苷
磷酸基团
特殊的磷酸键
普通的化学键
腺苷三磷酸
A：
腺苷
=腺嘌呤+核糖
P：
磷酸基团
～：
高能磷酸键
（2个）
（3个）
—：
普通磷酸键
（1个）
一、ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷（A)
思考：
一分子ATP含有几个磷酸基团？含有几个普通化学键？含有几个特殊化学键？
腺苷（A)
腺苷一磷酸（AMP）（腺嘌呤核糖核苷酸）
腺苷二磷酸(ADP)
腺苷三磷酸 (ATP)
结构简式:
A-P~P~P
A:腺苷
P:磷酸基团
~:特殊化学键
核糖
P
P
P
一、ATP是一种高能磷酸化合物
ATP、ADP与腺嘌呤核糖核苷酸的区别：
腺嘌呤
【联系旧知】不同物质中“A”代表的含义
物质结构
物质名称
A代表的含义
ATP
核苷酸
DNA
RNA
腺苷（腺嘌呤+核糖）
腺嘌呤
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
ATP
消耗量大
ATP
含量很少
矛盾
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
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。
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
3
【结论】ATP在细胞内的含量及其生成速度：含量少，转化快
ATP合成和水解都非常迅速
【资料分析】
内容2
ATP与ADP可以相互转化
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量2
ATP
酶2
酶1
Pi
ADP +Pi
+能量
酶1
酶2
能量1
Pi
ATP水解酶
ATP合成酶
①酶1和酶2相同吗？
②能量1和能量2相同吗？
光合作用（光能）
呼吸作用（化学能）
放能
反应
用于各项生命活动
吸能反应
ATP和ADP的相互转化
内容2
ATP与ADP可以相互转化
动态平衡
【归纳】
1.对正常细胞来说，ATP和ADP相互转化， 。
2. 细胞中ATP含量 ，而生命活动却不停的消耗ATP，使ATP迅速 。 细
胞中ATP的含量之所以保持相对稳定， 在于 。
3.原核生物(蓝细菌、光合细菌)光合作用也可以合成ATP，细胞呼吸也能合成ATP。
4.ATP与ADP的转化机制，在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
ATP与ADP快速相互转化
很低
减少
生物界的统一性
ATP
合成酶
水解酶
ADP +Pi
+能量
【思考】该反应是否是可逆反应？
否；因为反应条件、能量和场所都不相同。
内容2
ATP与ADP可以相互转化
ATP水解与ATP合成的比较：
项目 ATP的水解 ATP的合成
反应式 ATP →
ADP+Pi+能量 →
能量来源
酶2
酶1
水解酶
合成酶
细胞各个部位
叶绿体、细胞质基质、线粒体
远离Ａ的___________的断裂
____(光合作用)、 _______(呼吸作用)
用于________________
储存于ATP远离Ａ______________的中
总结：物质是 ，能量是 的，酶是 的，场所____。ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。
可逆的
不可逆
不同
不同
特殊化学键
光能
化学能
ADP+Pi+能量
ATP
各项生命活动
场 所
特殊的化学键
能量去向
酶的类型
内容3
ATP的利用
4.细胞内的吸能反应(化学能）
如葡萄糖+果糖 蔗糖
酶
1.生物发电(电鳐)、发光(萤火虫)
ATP
1.ATP的功能
（1）细胞中绝大数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的（还有GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等）。
ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？
2.大脑的思考（电能）
5.细胞的主动运输（渗透能）
3.肌肉收缩
(机械能）
内容3
ATP的利用
【视频】
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 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 。
3. 载体蛋白磷酸化导致其空间结构 ，使 Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。
内容3
ATP的利用
载体蛋白（酶）激活
载体蛋白磷酸化
载体蛋白空间结构改变
激活
磷酸化
发生变化
1.ATP的功能
1.ATP使细胞能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。下图中图甲为ATP的结构示意图，图乙为ATP与ADP相互转化的关系式。据图分析，下列说法正确的是(　 )
A．图甲中A代表腺苷，b、c为特殊的化学键
B．图乙中反应向左进行时，所需能量均来自细胞代谢
C．图乙中反应向右表示ATP水解，与细胞内的放能反应相联系
D．图甲中水解掉两个磷酸基团所剩下的结构，可参与构成DNA
B　
习题检测
ATP的合成、ATP的水解分别属于什么反应？分别与什么反应相联系？
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，可以把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”
细胞呼吸(有机物氧化分解)、光合作用的光反应
有机物合成、主动运输、
胞吞胞吐、
蛋白质磷酸化、肌肉收缩等
1.ATP的功能
ATP
ADP
水解
合成
（各项生命活动）吸能反应
放能反应
能量
能量
内容3
ATP的利用
(3)作为细胞间传递信息的信号分子而起作用
(2)ATP水解掉两个磷酸基团后，形成AMP，作为合成RNA的原料。
ATP注射液是一种用于心功能不全、脑出血后遗症等疾病的辅助治疗药物，是作为细胞间传递信息的信号分子而起作用，并不是为细胞提供能量。
1.ATP的功能
内容3
ATP的利用
能源物质：
重要能源物质：
储能物质：
良好储能物质：
直接能源物质：
最终（根本）能源物质：
糖类、脂肪、蛋白质、ATP
糖类
脂肪、淀粉（植物细胞）、糖原（动物细胞）
脂肪
ATP（腺苷三磷酸）
太阳能
2.能源物质的总结
判断：有氧呼吸释放出来的能量转化为热能和ATP（ ）
×
ATP是与能量有关的一种物质，不等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量
内容3
ATP的利用
如果将萤火虫的荧光素酶基因转入植物细胞中，再用含有荧光素的溶液浇灌植物，这样的转基因植物能在黑暗中发光，这样培育的“发光树”可用做行道树。
【拓展】
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
内容3
ATP的利用
.
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
B
一、概念检测
D
练习与应用
.
3.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，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
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
.
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。
练习与应用
二、拓展应用
.
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时释放的化学能大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。
练习与应用
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3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP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
谢谢观看