5.2細(xì)胞的能量“貨幣”ATP課件-高一上學(xué)期生物人教版必修一

本節(jié)聚焦:為什么說(shuō)ATP是細(xì)胞的能量“貨幣”？ATP與ADP是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？這有什么意義？細(xì)胞中的哪些生命活動(dòng)需要ATP提供能量？第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP必修1分子與細(xì)胞/第5章/細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用/3.在螢火蟲發(fā)光的過(guò)程中有能量轉(zhuǎn)化嗎？相互傳遞信號(hào)，以便繁衍后代。有。熒光素?！般y燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如冰，臥看牽牛織女星。”讓我們重溫唐代詩(shī)人杜牧這情景交融的詩(shī)句，想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，思考有關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題。

討論1.螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？螢火蟲2.螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？有，螢火蟲腹部細(xì)胞內(nèi)有一些有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能，在轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽軙r(shí)發(fā)光。

螢火蟲發(fā)光的原理：螢火蟲的尾部發(fā)光器中有熒光素和熒光素酶。熒光素接受能量后就被激活，在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光熒光素+能量

+O2

氧化熒光素+H2O熒光素酶發(fā)出熒光從哪里來(lái)？【材料用具】【作出假設(shè)】【提出問(wèn)題】螢火蟲發(fā)光的直接能源物質(zhì)是什么？【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】干燥研磨后的螢火蟲發(fā)光器粉末，生理鹽水，葡萄糖溶液，ATP溶液、蒸餾水。熒光素+能量+O2

氧化熒光素+H2O熒光素酶（發(fā)出熒光）【實(shí)驗(yàn)原理】ATP是直接的能源物質(zhì)探究螢火蟲發(fā)光的直接供能物質(zhì)1.將螢火蟲發(fā)光器粉末分別裝入A、B、C、三支試管中，每組加入2mL蒸餾水，振蕩均勻。觀察現(xiàn)象。2.待熒光消失后，分別向A、B、C、D四支試管中依次加入葡萄糖溶液、ATP溶液、生理鹽水、各2mL，振蕩均勻。觀察現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】三組熒光均消失ABC２ｍL葡萄糖溶液２ｍL生理鹽水有熒光出現(xiàn)無(wú)熒光出現(xiàn)無(wú)熒光出現(xiàn)2ml熒光素溶液（熒光素+水）15min暗處觀察暗處【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】：螢火蟲發(fā)光的直接供能物質(zhì)是ATP２ｍLATP溶液自變量因變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】蛋白質(zhì)——脂肪——糖類——ATP——細(xì)胞能源物質(zhì)的比喻“不動(dòng)產(chǎn)”“定期存款”“活期存款”“現(xiàn)金”功能：ATP是生物體生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)01ATP分子結(jié)構(gòu)解決以下問(wèn)題，展示學(xué)習(xí)成果：ATP的中文名稱？ATP的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式？其中A代表什么？P代表什么？~代表什么？腺苷由哪些分子組成？ATP元素組成？一.ATP是一種高能磷酸化合物A–P～P～P腺苷=腺嘌呤+核糖磷酸基團(tuán)（3個(gè)）特殊的化學(xué)鍵（2個(gè)）普通化學(xué)鍵（1個(gè)）腺苷三磷酸CHONPA：P：～：3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：—：1.中文名稱：2.組成元素：4.ATP中A、T、P與結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系~~一.ATP是一種高能磷酸化合物5.ATP供能原理：ATP中相鄰兩個(gè)磷酸基團(tuán)都帶有負(fù)電荷而相互排斥等原因，使得特殊的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。

ATP在酶的作用下水解時(shí)，脫離下來(lái)的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。這一過(guò)程中1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ。所以說(shuō)ATP是一種高能磷酸化合物。30.54KJ/mol

A–P～P(腺苷二磷酸)水解酶+能量ATP≠能量A–P～P～P(腺苷三磷酸)+Pi＋H2OATP≠能量，ATP是一種物質(zhì)，不是能量，能量?jī)?chǔ)存在ATP中。注意：腺嘌呤核糖核苷酸是構(gòu)建RNA的基本單位之一腺苷（A）腺苷一磷酸（AMP）腺苷二磷酸（ADP）腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）一.ATP是一種高能磷酸化合物7.ATP、ADP與AMP的關(guān)系：腺苷三磷酸（ATP）辨析：A–P～P～P

ACGTTGCAUGAGA①:腺苷②：腺嘌呤③：腺嘌呤脫氧核苷酸③：腺嘌呤脫氧核苷酸2ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化PPP~~能量能量合成水解ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖PP~PiPiATPATP合酶

ATP水解酶ADP+Pi+

能量物質(zhì)可逆，能量不可逆1.轉(zhuǎn)化過(guò)程二.ATP與ADP可以互相轉(zhuǎn)化二.ATP與ADP可以互相轉(zhuǎn)化2.轉(zhuǎn)化特點(diǎn)研究顯示，一個(gè)成年人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化成ADP。ATP消耗量大成人體內(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。ATP含量很少每個(gè)細(xì)胞每秒鐘可合成約1000萬(wàn)個(gè)ATP且同時(shí)有等量ATP被水解。ATP合成和水解都非常迅速ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化，時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中，ATP含量少，轉(zhuǎn)化速率快。ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制普遍存在，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。二.ATP與ADP可以互相轉(zhuǎn)化3.ATP能量來(lái)源二.ATP與ADP可以互相轉(zhuǎn)化3.ATP能量來(lái)源人、動(dòng)物、真菌等：通過(guò)呼吸作用分解有機(jī)物釋放能量綠色植物：呼吸作用和光合作用動(dòng)物、人真菌、多數(shù)細(xì)菌等ADP轉(zhuǎn)化成ATP時(shí)所需能量的主要來(lái)源水解酶ADP+Pi合成酶能量能量ATP用于糖類絕大多數(shù)生命活動(dòng)呼吸作用光合作用綠色植物呼吸作用放能反應(yīng)吸能反應(yīng)放能反應(yīng)一般與ATP的________相聯(lián)系，吸能反應(yīng)一般與ATP的________相聯(lián)系。合成水解ATP——細(xì)胞的能量貨幣歸納小結(jié)：ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的比較ATP的合成ATP的水解反應(yīng)式ADP＋Pi＋能量ATPATPADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶反應(yīng)類型合成反應(yīng)水解反應(yīng)能量來(lái)源光能(光合作用)、化學(xué)能(呼吸作用)儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中能量去路儲(chǔ)存于形成的高能磷酸鍵中用于各項(xiàng)生命活動(dòng)反應(yīng)場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位結(jié)論ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化；且轉(zhuǎn)化較快。酶酶3ATP的利用三.ATP的利用用于物質(zhì)合成細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的（但不是唯一直接能量物質(zhì)）。大腦思考肌肉收縮電鰩放電三.ATP的利用1.參與Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2+與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，其酶活性就被激活了。2.在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團(tuán)脫離下來(lái)與載體蛋白結(jié)合，這一過(guò)程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白的磷酸化。3.載體蛋白的磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外。ATP是如何為主動(dòng)運(yùn)輸供能的？三.ATP的利用

ATP水解釋放的

使

等分子

化。這些分子被_________后，發(fā)生

變化，

也被改變，因而可以參與各種

。磷酸基團(tuán)磷酸蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)活性化學(xué)反應(yīng)磷酸化4.載體蛋白去磷酸化—構(gòu)型恢復(fù)。1.Ca2+載體蛋白（ATP水解酶）被激活。2.載體蛋白磷酸化。3.載體蛋白空間結(jié)構(gòu)變化，Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)。三.ATP的利用螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶。熒光素接受ATP提供的能量后就被激活。在熒光素酶的催化作用下。熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光?？茖W(xué)家利用這一原理，培育出一種能發(fā)光的“熒光樹”。熒光樹將熒光素酶基因?qū)胫参矬w內(nèi)，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。歸納小結(jié)：ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的比較ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是否為可逆反應(yīng)？不是?？赡娣磻?yīng)的特點(diǎn)：正逆反應(yīng)都在同一條件下進(jìn)行。(1)反應(yīng)條件不同；(2)能量來(lái)源和去路不同；(3)反應(yīng)場(chǎng)所不同。上述反應(yīng)中物質(zhì)可逆，但能量不可逆。ATP水解酶1

ATPADP+Pi+能量ATP合成酶2歸納小結(jié)(1)能源物質(zhì)：(2)主要能源物質(zhì)：(3)儲(chǔ)能物質(zhì)：(4)主要儲(chǔ)能物質(zhì)：(5)直接能源物質(zhì)：(6)最終能量來(lái)源：腺苷腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸ATP、DNA、RNA、核苷酸結(jié)構(gòu)中“A”的含義生物體內(nèi)的能源物質(zhì)糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。糖類。脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。脂肪。ATP。太陽(yáng)能。質(zhì)疑：有其他的直接能源物質(zhì)嗎?

資料:如果將ATP中堿基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。練習(xí)與應(yīng)用1.能準(zhǔn)確表示ATP中三個(gè)磷酸基團(tuán)之間，以及磷酸基團(tuán)和腺苷之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是（）A.A-P-P～PB.A-P～P～PC.A～P～P-PD.A～P～P～PB2.下列物質(zhì)中，能夠直接給細(xì)胞生命活動(dòng)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D

一、概念檢測(cè)3.ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，下列關(guān)于ATP的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都有ATP的分布

B.ATP合成所需要的能量由磷酸提供C.ATP可以水解為ADP和磷酸