【情境課堂】52細(xì)胞的能量“貨幣”ATP【情境課堂】高一生物教學(xué)課件（人教版2019必修1）

細(xì)胞的能量“貨幣”ATP第五章

第2節(jié)第五章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用本節(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？（共1課時(shí)）情

境1中國(guó)經(jīng)典成語(yǔ)故事1.螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？2.螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？3.在螢火蟲發(fā)光的過(guò)程中有能量轉(zhuǎn)化嗎？4.螢火蟲體內(nèi)哪些物質(zhì)儲(chǔ)存著化學(xué)能？其中哪種物質(zhì)是螢火蟲發(fā)光的直接能源物質(zhì)？求偶視頻：《囊螢夜讀》熒光素和熒光素酶化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能糖類、脂肪、蛋白質(zhì)已知：現(xiàn)提供：螢火蟲發(fā)光器干燥后研成粉末、蒸餾水、葡萄糖，脂肪，ATP制劑等實(shí)驗(yàn)材料；熒光素+能量+O2

氧化熒光素?zé)晒馑孛福òl(fā)出熒光）【任務(wù)①】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：探究細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)【探索新知1】一、驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)主要能源物質(zhì)主要儲(chǔ)能物質(zhì)？？？

葡萄糖、

脂肪、ATP三者當(dāng)中，到底哪種才是直接能源物質(zhì)？請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，寫出實(shí)驗(yàn)思路并分析自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量。1.實(shí)驗(yàn)變量：

①自變量：②因變量：③無(wú)關(guān)變量：添加的物質(zhì)（葡萄糖/脂肪

/ATP）是否發(fā)光溫度……【任務(wù)①】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：探究細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)【探索新知1】一、驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)發(fā)光器粉末加入試管暗處理一段時(shí)間，直至不發(fā)光加試劑黑暗條件下觀察ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞活動(dòng)的直接能源物質(zhì)！2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

情

境2ATP制劑

三磷酸腺苷二鈉，為細(xì)胞代謝改善藥（為細(xì)胞提供能量），常用于進(jìn)行性肌萎縮、腦出血后遺癥、心功能不全、心肌疾患及肝炎等輔助治療的作用。結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，ATP為啥可以作為直接的能源物質(zhì)？【任務(wù)②】閱讀課本，回答以下問(wèn)題：【探索新知2】二、ATP是一種高能磷酸化合物1.ATP的中文名稱？2.ATP的元素組成？3.腺苷由什么組成？4.(模型構(gòu)建)

①ATP含有幾個(gè)腺苷？

②幾個(gè)磷酸基團(tuán)？

③它們是如何連接的？

④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式？C、H、O、N、P腺苷三磷酸腺嘌呤+核糖A–P～P～P腺嘌呤核糖腺苷磷酸磷酸磷酸特殊的化學(xué)鍵▲

（

ATP）的結(jié)構(gòu)普通化學(xué)鍵腺苷三磷酸1個(gè)3個(gè)構(gòu)建ATP的結(jié)構(gòu)模型，幫助對(duì)ATP結(jié)構(gòu)的理解?。ń處煖?zhǔn)備材料/或希沃游戲）【任務(wù)③】閱讀以下資料，回答問(wèn)題：【探索新知2】二、ATP是一種高能磷酸化合物

現(xiàn)有甲、乙兩組ATP溶液，甲組用32P標(biāo)記ATP的β位的磷酸基團(tuán)，乙組用32P標(biāo)記ATP的γ位的磷酸基團(tuán)。之后分別加入等量的ATP水解酶，短時(shí)間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團(tuán)。結(jié)果只有乙組中游離的磷酸基團(tuán)帶有放射性。1.從上述資料看，ATP中哪個(gè)化學(xué)鍵最不穩(wěn)定？末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢(shì)，也就是具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。其他分子P

腺嘌呤核糖PP~~能量ATPADP（腺苷二磷酸）ATP水解酶最不穩(wěn)定資料1：用α、β和γ表示ATP上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置，即：A－Pα～Pβ～Pγ

2.當(dāng)ADP繼續(xù)失去一個(gè)磷酸時(shí)，形成什么？（聯(lián)系之前所學(xué)內(nèi)容）腺嘌呤核糖核苷酸3.ATP水解的過(guò)程就是

的過(guò)程，1molATP水解時(shí)釋放的能量高達(dá)30.54kJ,所以說(shuō)

。釋放能量ATP是一種高能磷酸化合物【例2】下圖中ATP(甲)是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì),下列敘述正確的是()對(duì)點(diǎn)練習(xí)《金版學(xué)案》P

改編

A.在主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中,乙的含量會(huì)顯著增加B.甲→乙和乙→甲過(guò)程,起催化作用的酶空間結(jié)構(gòu)相同C.丙中含特殊化學(xué)鍵,是RNA的基本組成單位之一D.丁由腺嘌呤和核糖組成,而戊可用于甲的合成E.ATP中的A和核苷酸堿基的A含義相同D腺苷腺嘌呤資料2：成年人體內(nèi)ATP的總量約為2~10mg，在安靜狀態(tài)時(shí)，肌肉內(nèi)ATP的所放能量只能維持肌肉收縮1~2s；成年人在安靜的狀態(tài)下一天需要消耗的ATP為40kg，在活動(dòng)的狀態(tài)下ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min。

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與ADP互相轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都是一樣的。1.從上述資料來(lái)看，ATP在細(xì)胞中有什么特點(diǎn)？2.細(xì)胞是如何解決這一矛盾的？3.通過(guò)以上資料，你還能得到什么信息？含量少、需求大迅速轉(zhuǎn)化，且處于動(dòng)態(tài)平衡之中體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性?！救蝿?wù)④】閱讀以下資料，回答問(wèn)題：【探索新知3】三、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化【任務(wù)④】繼續(xù)閱讀資料，回答問(wèn)題：【探索新知3】三、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化資料3：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(xì)胞呼吸中有機(jī)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光合作用呼吸作用用于各項(xiàng)生命活動(dòng)根據(jù)上述材料，請(qǐng)完善ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的模型圖。ADP+Pi+酶ATP能量光合作用呼吸作用項(xiàng)目ATP的水解ATP的合成反應(yīng)式所需酶能量來(lái)源能量去向反應(yīng)場(chǎng)所聯(lián)系物質(zhì)可逆，能量不可逆ATP水解酶ATP合成酶儲(chǔ)存于ATP中的化學(xué)能光能（光合作用）化學(xué)能（細(xì)胞呼吸）用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于ATP中生物體的需能部位細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體ADP＋Pi＋能量ATP水解酶ADP＋Pi＋能量ATP合成酶【知識(shí)小結(jié)】【探索新知3】三、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例4】下圖為生物體內(nèi)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的示意圖,對(duì)這一過(guò)程的敘述,錯(cuò)誤的是()ATPADP+Pi+能量A.該圖表示ATP和ADP的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變都是可逆的B.生物體內(nèi)的該過(guò)程能保證生命活動(dòng)順利進(jìn)行C.該過(guò)程能持續(xù)不斷地在生物活細(xì)胞中進(jìn)行D.該圖表示生物體內(nèi)存在著能量的釋放和儲(chǔ)存過(guò)程A用于大腦思考（電能）

用于主動(dòng)運(yùn)輸（滲透能）用于生物發(fā)光(光能)用于生物發(fā)電（電能）

用于物質(zhì)合成（化學(xué)能）用于肌肉收縮（機(jī)械能）ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動(dòng)的呢？【探索新知4】四、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。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。123ATP水解釋放的能量如何用于上述各種生命活動(dòng)？ATPADP水解合成細(xì)胞的

吸能反應(yīng)（各項(xiàng)生命活動(dòng)）細(xì)胞的

放能反應(yīng)能量能量ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”！葡萄糖、脂肪等含有能量多不能被直接利用

吸能反應(yīng)：（伴隨ATP水解）由ATP水解提供能量。

放能反應(yīng)：（伴隨ATP合成）釋放的能量貯存在ATP中。ATP在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通，是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”，滿足細(xì)胞各項(xiàng)生命活動(dòng)對(duì)能量的需求。含有能量相對(duì)少能被直接利用【探索新知4】四、ATP的利用《金版學(xué)案》P

對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例5】下列是細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng),其中需要消耗ATP的有()①細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸吸收K+②肌肉收縮③蛋白質(zhì)的分泌④螢火蟲發(fā)光⑤大腦思考⑥蔗糖的合成⑦植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原過(guò)程A.①②③④⑤⑥⑦

B.①②④⑤⑥C.①②③④⑤⑥

D.①②④⑤⑦C生物體的能源物質(zhì)生物體主要能源物質(zhì)生物體內(nèi)重要儲(chǔ)能物質(zhì)動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)植物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)直接來(lái)源能量物質(zhì)最終能源來(lái)源ATP糖類脂肪糖原淀粉太陽(yáng)能糖類、脂肪、蛋白質(zhì)【知識(shí)小結(jié)】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5：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4：20世紀(jì)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(gè)部位的細(xì)胞質(zhì)膜上發(fā)現(xiàn)了ATP受體，可見ATP還是一種能在細(xì)胞間傳遞信息的信號(hào)分子。ATP是一種能源物質(zhì)，也是能在細(xì)胞間傳遞信息的信號(hào)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。知識(shí)拓展勇于質(zhì)疑如果將螢火蟲發(fā)光基因轉(zhuǎn)入道路兩旁的樹中，那么……與生活的聯(lián)系螢火蟲發(fā)光原理的生活應(yīng)用教材P89練習(xí)與應(yīng)用BDBC下節(jié)課前提問(wèn)1.ATP的中文名稱：___________，元素組成：________________；2.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：___________，

具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。3.ATP和A