5.2细胞的能量“货币”ATP 课件

(共29张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”ATP
第5章 细胞的能量的供应和利用
生物体主要能源物质 ；
生物体良好的储能物质 ；
植物细胞内特有的储能物质 ；
动物细胞中特有的储能物质 ；
糖类
脂肪
淀粉
糖原
情境一
请大家观看舞法天女视频，思考这些物质能否直接为舞法天女提供能量？
这些物质直接为舞法天女提供能量？能用实验探究吗？
实验原理：
作出假设：_________是萤火虫发光的直接能源物质
材料试剂：萤火虫发光器粉末（含有荧光素和荧光素酶）、蒸馏水、葡萄糖溶液、脂肪溶液、蛋白质溶液、ATP溶液、试管、胶头滴管等
实验设计：______________________________________
预期现象：____________________________________________
设计实验：探究萤火虫发光的直接能源物质
荧光素
激活的荧光素
能量
荧光素酶
氧化
荧光素
O2
荧光
发出
15min
荧光消失
暗处
A
B
C
D
２ｍL葡萄糖溶液
２ｍL 溶液
２ｍL脂肪溶液
２ｍL蒸馏水
有荧光
出现
无荧光
出现
无荧光
出现
无荧光
出现
ATP
实验结论：
使萤火虫发光
的直接能源物
质是ATP，ATP
是直接的能
源物质
为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质？
消耗自身原本存在的能提供能量的物质，防止自身的能源物质对结果造成干扰
ATP的结构是怎么样的？
腺嘌呤
核糖
腺苷
三个磷酸基团
1.ATP的中文名称：
腺苷三磷酸（ATP)
O-
C
O
C
C
H
H
OH
OH
C
C
O
P
O
P
O
P
O-
O
O-
O
O-
O
N
C
N
C
C
C
N
C
N
N
H
H
H
H
H
H
H
H
腺苷三磷酸（ATP)
2.ATP的组成元素：
C、H、O、N、P
3.ATP的结构简式：
A-P～P～P
4.A、T、P、～的含义：
A表示：腺苷
T表示：三
P表示：磷酸基团
～表示：特殊的化学键
为什么ATP可以直接提供能量？
（二）ATP供能的机制
ATP水解的过程就是 的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ,所以说 。
P
腺嘌呤
核糖
P
P
~
~
能量
ATP水解酶
(2)高能量：
释放能量
ATP是一种高能磷酸化合物
(1)不稳定：
由于ATP中两个相邻的磷酸基团都
等原因，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的 。
带负电荷而相互排斥
转移势能
ATP
ADP
（腺苷二磷酸）
注意：ATP是一种物质，而不是能量。
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
腺苷（A）
腺苷一磷酸(AMP)
腺苷二磷酸 （ADP）
腺苷三磷酸 （ATP） A- P~P~P
腺嘌呤核糖核苷酸，组成RNA的基本单位之一
明确不同化合物中“A”的含义
化合物 结构简式 “A”的含义 共同点
ATP
DNA RNA 核苷酸 A-P~P~P
AGCT
TCGA
UAGC
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。
(3)ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能(　　)
(1)ATP是细胞内主要的能源物质(　　)
(2)ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成(　　)
提示　ATP是细胞内的直接能源物质。
×
×
提示　ATP由1个腺苷和3个磷酸基团构成。
×
提示　ATP是高能磷酸化合物，含2个特殊化学键。
1.如图为ATP的结构示意图，其中甲、乙和丙表示构成ATP的小分子物质，a、b表示某种化学键。下列叙述错误的是（ ）
A．甲表示磷酸基团
B．乙表示脱氧核糖
C．丙表示腺嘌呤
D．a、b表示特殊的化学键
B
典型例题
2.下列关于ATP分子的叙述，正确的是
A.ATP中的“A”与构成RNA中的“A”表示的不是同一种物质
B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
C.1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自两个特殊化学键的断裂
D.T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
√
2
ATP与ADP相互转化
ATP消耗量大
ATP含量很少
矛盾
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。
2.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。
ATP合成和水解都非常迅速
资料分析
情境二
3.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。
观看视频，结合课本87页图5-4，构建ATP、ADP相互转化模型
分析ATP与ADP相互转化
【任务2】
这里的能量
从哪里来？
第2节
Pi
能量
水解
能量
Pi
合成
ATP
ADP
P
P
P
～
～
P
P
～
构建ATP与ADP相互转化的模型图：
用于：各项生命活动/ATP的水解跟吸能反应联系
来源于：
呼吸作用、光合作用（植物）
ATP的合成跟放能反应联系
ATP合成ATP水解反 应 式ADP+Pi+能量→ATPATP→ADP+Pi+能量反应类型酶的类型能量去向酶酶水解反应合成反应ATP水解酶ATP合成酶生物体需能部位线粒体、叶绿体、细胞质基质等特殊的化学键化学能（呼吸作用）光能（光合作用）用于各项生命活动储存于特殊的化学键物质是可逆的，能量是不可逆的，并非可逆反应反应场所能量来源结论 ：思考：ATP与ADP的相互转化过程是可逆反应吗？ ①ATP与ADP含量很少，但他们之间相互转化，是时刻不停地发生并处于动态平衡中。
分析ATP与ADP相互转化
【任务2】
②ATP与ADP相互转化的这种能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
D
4.如图中甲表示ATP，乙、丙、丁、戊表示相关物质，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．细胞内甲和乙相互转化的能量供应机制，是生物界的统一性
B．乙→甲过程中，动植物的能量来源不完全相同
C．丙中含有一个磷酸基团，是RNA的基本组成单位之一
D．丁由腺苷和核糖组成，而戊可用于甲的合成
典型例题
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
四、ATP的利用
实例：ATP为主动运输供能
【任务3】
参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种____________
________；当膜___侧的Ca2+与其相应位点_____
时，其酶活性就被_____。
在这种酶的作用下ATP分子的____________脱离下来与_____________，这一过程伴随着__________
这就是载体蛋白的
_______。
载体蛋白的_______导致
其_________________，
使Ca2+的结合位点_____
膜____侧，将Ca2+释放到膜外。
能催化ATP
内
结合
激活
末端磷酸基团
载体蛋白结合
磷酸化
磷酸化
空间结构发生变化
转向
外
能量的转移
水解的酶
ATP用于主动运输供能（钙离子载体）(一定记住）
举例说明ATP在细胞代谢中的作用
思考：为什么称ATP为“货币”呢？
放能反应
葡萄糖、脂肪等氧化分解
合成
水解
ATP
ADP
能量
能量
流通的能量“货币”
什么是吸能反应、放能反应请举例，并说出它们与ATP的关系
吸能反应
吸能反应一般与 的反应相联系，由 为反应提供能量
放能反应一般与 的反应相联系，释放的能量储存在 中
能量通过ATP在吸能反应与放能反应之间流通，因此把ATP比喻成细胞内 。
ATP水解
ATP水解
ATP合成
ATP
【任务3】
吸能反应，如蛋白质的合成
举例说明ATP在细胞代谢中的作用
(1)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解(　　)
(2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(　　)
提示　吸能反应伴随着ATP的水解，放能反应伴随着ATP的合成。
×
×
提示　人在饥饿时，细胞中ATP与ADP依然可以快速转化而达到动态平衡。
(3)载体蛋白磷酸化不会使其空间结构发生变化(　　)
(4)根细胞产生ATP的生理过程为呼吸作用和光合作用(　　)
提示　ATP水解释放的磷酸基团可使细胞膜上的载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化。
×
×
提示　根细胞不能进行光合作用，产生ATP的生理过程为呼吸作用。
(5)ATP释放的能量可用于细胞吸收胆固醇(　　)
(6)胞吞需要ATP水解时释放的能量(　　)
提示　细胞通过自由扩散吸收胆固醇，不需要消耗能量。
×
√
C
6．如图表示ATP-ADP循环。关于该循环的说法，正确的是（　　）
A．叶肉细胞中过程①发生在线粒体中，过程②发生在叶绿体中
B．过程①与生物体内的许多吸能反应相联系
C．过程①和过程②在肌肉收缩过程中均会发生
D．细胞中需要能量的生命活动都是由过程②直接供能的
典型例题
A
2．32P是31P的放射性同位素，科学家将标记的32P注入活的肝脏细胞内，随后迅速分离细胞内的某种物质，测定其放射性，该物质的结构如下图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．该物质①处为碱基，且该碱基为RNA
所特有
B．ATP可能作为细胞间的信息传递分子
C．ATP能为细胞的生命活动直接提供能量
D．32P出现在该分子的3个磷酸基团中出现的概率不相等
C
5.相对于细胞外液而言，大部分动物细胞内部的Na＋浓度很低,而K＋浓度很高，细胞通过主动地泵出Na＋和泵入K＋,来维持这种浓度差异。运输这两种离子跨膜的是钠钾泵，运输过程如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．钠钾泵的化学本质是蛋白质，且具
有ATP水解酶的作用
B．在转运Na＋和K＋的过程中，钠钾泵
的空间结构会发生变化
C．钠钾泵既能运输Na＋又能运输K＋，所以没有特异性
D．低温、低氧会影响钠钾泵运输钠钾离子
典型例题