【公開課】細胞的能量貨幣ATP課件高一上學期生物人教版（2019）必修1

有種蟲兒真奇怪，一盞燈籠隨身帶，黑夜點燈滿天飛，像星閃閃真可愛。猜一猜：相傳，我國晉朝時有個青年叫車胤，他酷愛學習，但由于家貧買不起蠟燭，不能讀書，于是就捉了很多螢火蟲，裝在薄薄的布袋子里。四五十只螢火蟲發(fā)出的光真能抵得上一支點燃的蠟燭呢!他就借著螢火蟲的光刻苦學習，后來成為一位有大學問的人。能量熒光素酶＋氧氣熒光素激活的熒光素熒光氧化熒光素發(fā)出主要能源物質(zhì)？良好儲能物質(zhì)？糖類脂肪為主動運輸供能？ATP1234加入等量發(fā)光器粉末，放置一段時間直至熒光消失2mL蒸餾水2mL脂肪2mL葡萄糖2mLATP黑暗環(huán)境螢火蟲發(fā)光器實驗1.本實驗的自變量是什么？如何確定實驗組與對照組？2.為什么要等到熒光消失后再加入待測的能源物質(zhì)？3.實驗結(jié)果說明什么？添加的物質(zhì)（葡萄糖/脂肪/ATP）消耗自身原本存在的能提供能量的物質(zhì)，防止自身的能源物質(zhì)對結(jié)果造成干擾ATP為發(fā)熒光的過程直接提供能量第2節(jié)細胞的能量“貨幣”ATP課標要求

核心素養(yǎng)解釋ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。1.生命觀念：認同ATP在細胞生命活動中的作用與其結(jié)構(gòu)特點的關(guān)系。2．科學思維：結(jié)合ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化模型，認同ATP在細胞中作為能量“貨幣”的原因。閱讀P86-P89回答下列問題：ATP的中文名稱？ATP的結(jié)構(gòu)簡式？ATP簡式中A、P、~分別代表什么？ATP和ADP怎樣相互轉(zhuǎn)化？ADP轉(zhuǎn)化成ATP需要的能量從哪里來？ATP如何被利用？

普通化學鍵一、ATP是一種高能磷酸化合物腺嘌呤＋核糖＋3分子磷酸ATP的結(jié)構(gòu)：A:P:～:—:組成元素：中文名稱：左圖中的A：C、H、O、N、P腺苷三磷酸腺嘌呤A—P～P～P腺苷（腺嘌呤＋核糖）磷酸基團普通的化學鍵特殊的化學鍵ATP結(jié)構(gòu)簡式腺苷(A)腺苷一磷酸(AMP)腺苷二磷酸(ADP)腺苷三磷酸(ATP)腺嘌呤核糖核苷酸RNA的基本組成單位之一特殊化學鍵模型圖腺嘌呤核糖三個磷酸基團資料1α、β和γ表示ATP上三個磷酸基團所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，現(xiàn)有甲、乙兩組ATP溶液，甲組用32P標記ATP的β位的磷酸基團，乙組用32P標記ATP的γ位的磷酸基團，然后分別加入等量的ATP水解酶，短時間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有乙組中游離的磷酸基團帶有放射性。

α位β位γ位

該實驗說明什么?PPPβ位與γ位磷酸基團之間的化學鍵更容易斷裂。為什么β位與γ位磷酸基團之間的化學鍵更容易斷裂？ATP中兩個相鄰的磷酸基團帶有負電荷而相互排斥，使得這種化學鍵不穩(wěn)定，末端的磷酸基團具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。ADP相互排斥的磷酸基團減少，勢能降低磷酸基團攜帶轉(zhuǎn)移的“勢能”與其他分子結(jié)合H2OADP腺苷二磷酸磷酸能量高達30.54kJ/mol酶資料3ATP消耗量大ATP含量很少矛盾研究顯示，一個成年人一天在靜止狀態(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運動的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化成ADP。1成人體內(nèi)ATP總量約2-10mg，人體安靜狀態(tài)下，肌肉內(nèi)ATP含量只能供肌肉收縮1-2s。

2每個細胞每秒鐘可合成約1000萬個ATP且同時有等量ATP被水解.3ATP合成和水解都非常迅速結(jié)論：ATP在細胞內(nèi)的含量及其生成速度：含量少，轉(zhuǎn)化快.ATP水解后轉(zhuǎn)化為比ATP穩(wěn)定的化合物ADP（腺苷二磷酸），脫離下來的磷酸基團如果未轉(zhuǎn)移給其他分子，成為游離的磷酸（Pi）。ATP水解酶ADP+Pi+能量在有關(guān)酶作用下，ADP接受能量，同時與Pi結(jié)合，重新轉(zhuǎn)化成ATP.ADP+Pi+能量ATP合成酶二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP含量很少，但需求量很大，ATP如何持續(xù)供能？資料3

磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下將自身的磷酸基團轉(zhuǎn)移到ADP分子中來合成ATP。研究者對蛙的肌肉組織進行短暫電刺激，檢測對照組和實驗組(肌肉組織用肌酸激酶阻斷劑處理)肌肉收縮前后ATP和ADP的含量，結(jié)果如表所示。為什么對照組ATP和ADP含量沒有變化，實驗組ATP含量減少，ADP含量上升？肌肉收縮會消耗ATP生成ADP，對照組中由于存在肌酸激酶，所以ADP在酶的作用下可以重新生成ATP，而實驗組由于缺乏肌酸激酶，ADP不能生成ATP，所以對照組ATP和ADP含量沒有變化，實驗組ATP含量減少，ADP含量上升。腺苷磷酸對照組/(10－5mol·g－1)實驗組/(10－5mol·g－1)收縮前收縮后收縮前收縮后ATP1.301.301.300.75ADP0.600.600.600.95資料4

催化ATP合成的酶主要分布在線粒體內(nèi)膜和葉綠體類囊體膜上。ADP接受細胞呼吸中有機物氧化分解釋放的能量或光合作用中捕獲的光能，與游離的Pi結(jié)合，重新合成ATP。能量ATPADPPi光合作用呼吸作用肌肉收縮根據(jù)上述材料，請完善ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的模型圖。二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)能量來源植物動物\人真菌能量去向一種特殊的化學鍵（末端）有機物中的化學能（呼吸作用）光能(光合作用)用于各項生命活動儲存于一種特殊的化學鍵中（末端）呼吸作用有機物釋放的能量ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化小結(jié)ATP水解酶ADP+Pi+能量合成酶ATPADP+Pi+能量ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化時刻發(fā)生并處于

之中在所有生物的細胞內(nèi)都是一樣的，這體現(xiàn)了生物界的

。物質(zhì)是

，能量是

的、酶是

的?？赡娴牟豢赡娌幌嗤瑒討B(tài)平衡統(tǒng)一性肌肉收縮（機械能）生物發(fā)光（光能）物質(zhì)合成（化學能）主動運輸（滲透能）生物放電（電能）二、ATP的利用ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動的？兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥等ATP中特殊化學鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢，即具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化ATP為Ca2+運輸供能載體蛋白的磷酸化。載體蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化ATP水解酶被激活。Ca2+的結(jié)合位點轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外在ATP酶的作用下，ATP水解。磷酸基團與載體蛋白結(jié)合Ca2+與其運輸?shù)妮d體蛋白相應(yīng)位點結(jié)合

（主動運輸為例看圖5-7排序)答案：7-3-5-6-1-2-4ATP用于主動運輸生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)(1)能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。(2)主要能源物質(zhì)：糖類。(3)儲能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細胞)、糖原(動物細胞)。(4)良好儲能物質(zhì)：脂肪。(5)直接能源物質(zhì)：ATP。(6)最終能量來源：太陽能?！安粍赢a(chǎn)”“定期存款”“活期存款”“現(xiàn)金”吸能反應(yīng)，如蛋白質(zhì)的合成放能反應(yīng)，如葡萄糖的氧化分解，釋放的能量儲存在ATP中細胞內(nèi)的化學反應(yīng)可以分為吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)。吸能反應(yīng)與ATP的水解相聯(lián)系，放能反應(yīng)與ATP的合成相聯(lián)系。ATP是細胞中的能量“貨幣”！ATP中的化學能糖類等有機物中的化學能直接用于各種生命活動ATP水解呼吸作用商品生產(chǎn)商品消費貨

幣合成水解（1）ATP只能作為能源物質(zhì)嗎？（2）有其他的直接能源物質(zhì)嗎？資料6如果將ATP中的堿基A替換為G、U、C，分別為鳥苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起組成NTP家族，其脫去核糖第二位C上的O原子組成dNTP家族，均為高能化合物。資料520世紀50年代，研究者發(fā)現(xiàn)ATP在神經(jīng)系統(tǒng)的信息傳遞中可以作為一種興奮性的神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用，并且在內(nèi)臟、中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)等多個部位的細胞質(zhì)膜上發(fā)現(xiàn)了ATP受體，可見ATP還是一種能在細胞間傳遞信息的信號分子。ATP是一種能源物質(zhì)，也是能在細胞間傳遞信息的信號分子。結(jié)論：結(jié)論：除了ATP外，鳥苷三磷酸GTP、尿苷三磷酸UTP和胞苷三磷酸CTP，也可以直接供能。勇于質(zhì)疑?培育出轉(zhuǎn)基因熒光樹

將熒光素酶基因?qū)胫参锖?，再用熒光素溶液澆灌植物，使轉(zhuǎn)基因植物在黑暗中發(fā)光，從而培育出一種能發(fā)光的“熒光樹”。螢火蟲的發(fā)光原理熒光素酶＋氧氣熒光素激活的熒光素熒光氧化熒光素發(fā)出ATP應(yīng)用:

白天，陽光照射，公園與普通公園一模一樣。晚上，這些樹就自動發(fā)光。公園里不需要路燈，一片通明。而且，光照非常柔和。

未來，夜間發(fā)光的樹可能會成為街燈的天然替代品。P89練習與應(yīng)用一、概念檢測1.能準確表示ATP中三個磷酸基團之間，以及磷酸基團和腺昔之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡式是()A.A--P--P～PB.A--P～P～PC.A～P～P-PD.A～P～P～P2.下列物質(zhì)中，能夠直接給細胞生命活動提供能量的是()A.脂肪酸B.氨基酸C.腺苷二磷酸D.腺苷三磷酸3.下面關(guān)于ATP的敘述，錯誤的是(

)A.細胞質(zhì)和細胞核中都有ATP的分布B.ATP合成所需的能量由磷酸提供C.ATP可以水解為ADP和磷酸D.正常細胞中ATP與ADP的比值相對穩(wěn)定BDB4.離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運輸物質(zhì)時離不開ATP的水解。下列敘述正確的是()A.離子通過離子泵的跨膜運輸屬于協(xié)助擴散B.離子通過離子泵的跨膜運輸是順濃度梯度進行的C.動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率D.加入蛋白質(zhì)變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率C2.同樣是能源物質(zhì)，AIP與葡萄糖具有不同的特點。請你概括出ATP具有哪些特點。3.在植物、動物、細菌和真菌的細胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，這是否也說明生物界的統(tǒng)一性?這對你理解生物的進化有什么啟示?提示：在儲存能量方面,ATP同葡萄糖相比具有以下兩個特點一是ATP分子中含有的化學能比較少,一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時釋放的化學能大約只是一分子葡萄糖的1/94;二是ATP分子中所含的是活躍的化學能,而葡萄糖分子中所含的是穩(wěn)定的化學能。葡萄糖分子中穩(wěn)定的化學能只有轉(zhuǎn)化為ATP分子中活躍的化學能,才能被細胞利用.提示：植物、動物、細菌和真菌等生物的細胞內(nèi)都具有能量“貨幣”ATP,這可以從一個側(cè)面說明生物界具有統(tǒng)一性,也反映種類繁多的生物有著共同起源。二、拓展應(yīng)用1.就細胞中的吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)各舉出-一個實例，并說明這些實例分別與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系。提示：吸能反應(yīng),如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)需要消耗能量,是吸能反應(yīng),這一反應(yīng)所需要的能量是由ATP水解為ADP時釋放能量來提供的。放能反應(yīng),如丙酮酸的氧化分解能夠釋放能量,是放能反應(yīng)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外,還用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng),儲存在ATP中.ATP的中文名稱是__________，結(jié)構(gòu)簡式是__________，ATP簡式中A代表_____，由_______________組成，P代表________，~代表__________。ATP分子中有___個磷酸，___個高能磷酸鍵。ATP失去兩個磷酸后得到__________________，是______的單位之一。ADP與ATP含量_____（多或少），轉(zhuǎn)化______（快或慢）。ADP與ATP的轉(zhuǎn)化_____（可或不可）逆。動物合成ATP的能量來自于_____________________________，植物合成ATP的能量來自于__________________________________________________________。6、ATP水解與_______反應(yīng)相聯(lián)系，ATP合成與_______反應(yīng)相聯(lián)系。腺苷三磷酸磷酸集團腺嘌呤和核糖腺苷A-P~P~P特殊化學鍵腺嘌呤核糖核苷酸RNA快少不可呼吸作用有機物分解釋放的能量放能吸能32呼吸作用有機物分解釋放的能量和光合作用中利用的光能練一練1.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基團和特殊化學鍵數(shù)目依次是（）。

A、1，2，