5.2 細胞的能量“貨幣”ATP課件-高一上學期生物人教版（2019）必修1

第5章細胞的能量供應和利用

第2節(jié)細胞的能量“貨幣”ATP問題探討1、螢火蟲發(fā)光的生物學意義是什么？2、在螢火蟲發(fā)光的過程中有能量轉化嗎？3、螢火蟲體內有特殊的發(fā)光物質嗎？求偶螢火蟲腹部后端細胞內的熒光素，是其特有的發(fā)光物質有，化學能→光能【相關資料】螢火蟲的尾部發(fā)光細胞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)生化學反應，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。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)出誰是為螢火蟲尾部細胞的發(fā)光直接提供能量的呢？問題探討探究：螢火蟲發(fā)光的直接能源物質是什么?【材料】螢火蟲發(fā)光細胞研磨成的粉末、葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液、蒸餾水等。取4支試管，編號1、2、3、4，向各試管分別加入螢火蟲發(fā)光細胞研磨成的粉末和2mL蒸餾水，各試管均發(fā)出熒光；一段時間后，熒光消失

12342ｍL蒸餾水2mL葡萄糖溶液2mL脂肪溶液2mLATP溶液結論：螢火蟲發(fā)光的直接能源物質是ATP。發(fā)出熒光能源來源直接能源物質主要能源物質細胞生命活動主要能源物質生物體內良好的儲能物質動物細胞內的儲能物質植物細胞內的儲能物質最終能源來源ATP糖類脂肪糖原淀粉太陽能一、ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質ATP≠能量；ATP是直接能源物質！葡萄糖1.ATP的全稱是什么?2.ATP的元素組成3.構建ATP分子的結構模型。4.寫出ATP結構簡式，每部分分別代表什么？5.為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？【探究活動】構建ATP的結構模型任務：閱讀教材P86～87，解決以下問題：核糖腺嘌呤磷酸基團1、ATP：中文名稱—腺苷三磷酸，（舊稱：三磷酸腺苷）腺苷（A）2、組成元素：C、H、O、N、P假如用代表腺嘌呤、

代表核糖、代表磷酸基團，嘗試構建ATP的模型。

二、ATP是一種高能磷酸化合物AP核糖腺嘌呤腺苷（A）AMP腺苷一磷酸ADP腺苷二磷酸ATP腺苷三磷酸說明：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本單位之一。~P~P3、結構簡圖：組成：1分子腺苷，2個特殊化學鍵，3分子磷酸基團二、ATP是一種高能磷酸化合物4、結構簡式：A–P～P～P

腺苷（腺嘌呤+核糖）磷酸基團普通化學鍵特殊化學鍵A-P~P~PA-P~P：腺苷二磷酸ADPA-P：腺苷一磷酸AMPA-P~P~P腺苷三磷酸ATP（不穩(wěn)定，易斷裂，也易形成，蘊含大量能量）二、ATP是一種高能磷酸化合物5.不同化合物中的“A”代表的含義物質結構物質名稱“A”的含義核糖AP~PP~ATP….AUGC….A-P～P～PATP核糖AP腺苷（腺嘌呤+核糖）腺嘌呤核糖核苷酸DNARNA腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸二、ATP是一種高能磷酸化合物為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？(水解時釋放20.92kJ/mol及以上能量的化合物稱高能化合物)因為1molATP水解釋放的能量高達30.54kJ。二、ATP是一種高能磷酸化合物資料：α、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Q:從實驗結果ATP中哪一個化學鍵更容易斷裂？為什么？β和γ位磷酸基團之間的化學鍵更容易斷裂。二、ATP是一種高能磷酸化合物

腺嘌呤核糖PPP~~(1)具有較高的轉移勢能由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥等原因,使得“~”這一特殊化學鍵不穩(wěn)定,末端磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結合的趨勢，既較高的轉移勢能。(2)水解釋放能量當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合,從而使后者發(fā)生變化。(3)是一種高能磷酸化合物二、ATP是一種高能磷酸化合物

ATP在細胞內的含量是很少的，但在細胞內的轉化是十分迅速的且處在動態(tài)平衡之中。ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，是生物界的共性1.ATP與ADP的相互轉化特點

資料：一個成人一天在靜止狀態(tài)下所消耗的ATP為48kg，在緊張活動的情況下，ATP的消耗可達0.5kg/min。而人體中ATP的總量只有大約2mg，劇烈運動時只能維持3s。

通過以上資料，你能得到什么信息？三

、ATP與ADP可以相互轉化ATP消耗量多但ATP含量很少ATPADP能量能量水解合成ATP與ADP互相轉化示意圖放能反應釋放的能量儲存在ATP中綠色植物、藍細菌等：光合作用，呼吸作用。人、動物、真菌、大多數細菌：呼吸作用。主動運輸肌肉收縮生物發(fā)光發(fā)電

大腦思考各種吸能反應ATP與ADP相互轉化過程中物質可逆，能量不可逆，催化的酶不相同，反應場所不同，因此，不是可逆反應。2.ATP和ADP的轉化過程三

、ATP與ADP可以相互轉化

ATP水解酶①ATP轉化成ADP的過程A–P～P～PA–P～P+

Pi+能量ADP（腺苷二磷酸）不穩(wěn)定,易斷裂,也易形成游離磷酸ATP（腺苷三磷酸）用于各項生命活動場所：活細胞所有部位三

、ATP與ADP可以相互轉化

ATP合成酶②ADP轉化成ATP的過程A–P～P+Pi+

能量ADP（腺苷二磷酸）游離磷酸A–P～P～PATP（腺苷三磷酸）動物和人綠色植物呼吸作用呼吸作用光合作用線粒體、細胞質基質、葉綠體等場所：三

、ATP與ADP可以相互轉化3.ATP合成與ATP水解的比較反應ATP水解ATP合成反應類型能量變化酶的類型場所能量來源能量去向水解反應合成反應水解酶合成酶活細胞所有部位線粒體、細胞質基質葉綠體~有機物中的化學能、光能用于各項生命活動儲存于~中放能反應吸能反應酶IIATP

酶IADP+Pi+能量ATP與ADP的相互轉化是可逆反應嗎？*注意：不是可逆反應：物質可逆，酶不同，能量不可逆一個ATP的勵志演說（視頻）用于主動運輸ATP用于生物放電葡萄糖+果糖→蔗糖酶細胞內各種吸能反應生物發(fā)光

滲透能電能光能用于各種運動，如肌細胞收縮機械能化學能熱能用于恒定體溫四、ATP的利用（1）ATP只能作為能源物質嗎？（2）有其他的直接能源物質嗎？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

20世紀50年代，研究者發(fā)現(xiàn)ATP在神經系統(tǒng)的信息傳遞中可以作為一種興奮性的神經遞質發(fā)揮作用，并且在內臟、中樞及外周神經系統(tǒng)等多個部位的細胞質膜上發(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，也是能在細胞間傳遞信息的信號分子。結論：結論：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。勇于質疑?四、ATP的利用注意：細胞中絕大數需能的生命活動都是由ATP直接提供能量的（還有GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP等）。ATP為主動運輸供能過程四、ATP的利用——以主動運輸為例1.膜內側Ca2+與載體蛋白（ATP水解酶）結合,ATP水解酶活性被激活。2.催化ATP水解，ATP末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的磷酸化。3.載體蛋白磷酸化導致其空間結構發(fā)生變化，使Ca2+的結合位點轉向膜外側，將Ca2+釋放到膜外。ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結構發(fā)生變化，活性也被改變，從而參與各種化學反應。4.載體蛋白去磷酸化----構型恢復四、ATP的利用——以主動運輸為例呼吸作用（葡萄糖等氧化分解）等釋放能量(放能反應)合成水解蛋白質合成(吸能反應)ATPATP是細胞內流通的能量“貨幣”ATP的合成是吸能反應，一般與放能反應相聯(lián)系ATP的水解是放能反應，一般與吸能反應相聯(lián)系五、ATP是細胞內流通能量的“貨幣”細胞的能量“貨幣”ATP是生命活動的直接能源物質糖類、脂肪等有機物（化學能）ATP能量生命活動能量五、ATP是細胞內流通能量的“貨幣”ATP熒光檢測儀基于螢火蟲發(fā)光原理，利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活細胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明樣品中(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛(wèi)生狀況。熒光素+ATP氧化熒光素(發(fā)出熒光)熒光素酶O2熒光強度越強→ATP含量越多→微生物數量越多ATP熒光檢測儀與社會的聯(lián)系將熒光素酶基因導入植物體內，再用熒光素溶液澆灌植物，使轉基因植物在黑暗中發(fā)光。六、課堂小結當堂訓練1.下圖表示ATP的結構,其中表示特殊化學鍵的是()。A.①② B.①③ C.②③ D.③④2.下列過程與ATP的水解無關的是()。

A.運動蛋白的移動 B.Ca2+的主動運輸C.螢火蟲發(fā)光 D.細胞滲透吸水AD

3.下列關于ATP的敘述中,錯誤的是()。A.ATP分子中含有三個特殊的化學鍵B.正常細胞中ATP與ADP的比值在一定范圍內變化C.ATP分子水解掉兩個磷酸基團后變成腺嘌呤核糖核苷酸D.ATP中的“A”與構成DNA、RNA中的堿基“A”表示的不是同一種物質4.在下列幾種化合物的化學組成中，“○”中所對應的含義最接近的是()。AA.①和② B.①和③ C.③和④ D.⑤和⑥D一、概念檢測1．能準確表示ATP中三個磷酸基團之間，以及磷酸基團和腺苷之間關系的結構簡式是（

）A．A—P—P~P

B．A—P~P~PC．A~P~P—P

D．A~P~P~PB2．下列物質中，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D

練習與應用3．ATP是細胞生命活動的直接能源物質，下面關于ATP的敘述，錯誤的是（

）A．細胞質和細胞核中都有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B4．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