5.2細胞的能量“貨幣”ATP 課件高一上學期生物人教版必修1_第1頁
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文檔簡介

第2節(jié)

細胞的能量“貨幣”ATP第5章細胞的能量供應和利用必修一ATP是一種高能磷酸化合物1問題1:螢蟲發(fā)光的生物學意義是什么?《秋夕》杜牧(唐)銀燭秋光冷畫屏,輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水,臥看牽??椗恰O嗷鬟f求偶信號,以便交尾繁衍后代。《秋夕》杜牧(唐)銀燭秋光冷畫屏,輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水,臥看牽??椗?。問題2:螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎?腹部后端細胞內(nèi)有熒光素。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【資料1】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,激活的熒光素與氧氣發(fā)生化學反應,形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光原理思考:細胞內(nèi)哪些物質(zhì)有可能為螢火蟲發(fā)光提供能量呢??葡萄糖細胞中的主要能源物質(zhì):【資料2】前蘇聯(lián)生物學家發(fā)現(xiàn)ATP也能作為能源物質(zhì)參與肌肉收縮。相關(guān)知識回顧生物體內(nèi)良好的儲能物質(zhì):植物細胞中的儲能物質(zhì):動物細胞中的儲能物質(zhì):糖原淀粉脂肪合作探究1:螢火蟲發(fā)光需要的能量靠誰直接提供呢?葡萄糖?脂肪?或?請小組合作設計實驗來探究哪些物質(zhì)是螢火蟲生命活動的直接能源物質(zhì)。螢火蟲發(fā)光器干燥后研成粉末,蒸餾水,葡萄糖,脂肪,ATP制劑等熒光素+能量+O2

氧化熒光素熒光素酶(發(fā)出熒光)自變量:因變量:無關(guān)變量:添加的物質(zhì)(葡萄糖/脂肪/ATP)是否發(fā)光溫度等探究生命活動的直接能源物質(zhì)實驗1.實驗材料2.實驗原理3.實驗變量4.實驗過程發(fā)光器粉末加入試管暗處理15分鐘加試劑黑暗條件下觀察ABCATP制劑2ml0.1%葡萄糖2ml脂肪溶液2mlATP是驅(qū)動細胞活動的直接能源物質(zhì)(ATP的功能)探究生命活動的直接能源物質(zhì)實驗4.實驗過程發(fā)光器粉末加入試管暗處理15分鐘加試劑黑暗條件下觀察5.實驗結(jié)論請同學們自主閱讀課本P86,找出以下問題答案。1.ATP的中文名稱是什么?名稱由來?2.ATP由哪些化學元素組成?3.為什么說ATP是一種高能磷酸化合物?ATP是一種高能磷酸化合物1腺苷(A)ATP(腺苷三磷酸)~~ATP是一種高能磷酸化合物1C、H、O、N、P1.組成元素2.ATP的含義含有三個磷酸基團的腺苷,簡稱腺苷三磷酸。(A代表腺苷,T代表3、P代表磷酸)ATP的分子結(jié)構(gòu)ATP是一種高能磷酸化合物1學習任務:假如用

表示腺嘌呤、

表示核糖、

代表磷酸基團,嘗試構(gòu)建ATP模型。腺嘌呤核糖PPP3.ATP的結(jié)構(gòu)簡式:A—P~P~P(A:腺苷P:磷酸基團—:普通磷酸鍵~:特殊磷酸鍵)思考:

~特殊磷酸鍵和ATP是一種高能磷酸化合物有什么關(guān)系?由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而互相排斥等原因,使得這種特殊的化學鍵不穩(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,也就是具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。ATP是一種高能磷酸化合物1ATPH2OH

ADP腺苷二磷酸OPOHO-O-能量高達30.54kJ/mol水解酶磷酸水PPPPPP

α位β位γ位負電負電負電

ATP水解的過程就是

的過程,1molATP水解時釋放的能量高達30.54kJ,所以說ATP是一種

。釋放能量高能磷酸化合物

腺嘌呤核糖PPP~~腺苷三磷酸(ATP)A-P~P~P

腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)腺苷二磷酸(ADP)?AMP是RNA組成單位之一

腺嘌呤核糖PP~

腺嘌呤核糖P

ATP并不是細胞內(nèi)唯一的高能磷酸化合物,高能磷酸化合物在生物體內(nèi)有很多種,如存在于細胞內(nèi)的UTP、GTP、CTP等。ATP是一種高能磷酸化合物1資料3: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。資料1: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。資料2: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消耗量大ATP含量很少ATP合成和水解都非常迅速資料分析思考:

ATP的含量很少需要量卻很多,生物體是如何解決這一矛盾?ATP和ADP可以發(fā)生快速的相互轉(zhuǎn)化。ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2(1)ATP結(jié)構(gòu)式:我相當脆弱,水解時容易斷裂(2)ADP結(jié)構(gòu)式:核糖PPP腺嘌呤~~核糖PP腺嘌呤~~合作探究2:ATP和ADP如何發(fā)生相互轉(zhuǎn)化?請結(jié)合所學知識嘗試寫出ATP水解和生成ATP的反應式。ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi水解酶Pi合成酶ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量能量動態(tài)平衡ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2

物質(zhì)是可逆的,能量是不可逆的,酶也不相同,因此ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應。思考:

ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應嗎?A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi水解酶Pi合成酶ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量能量動態(tài)平衡1.ATP與ADP轉(zhuǎn)化是生物界的共性:ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應機制普遍存在,體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2光合作用呼吸作用呼吸作用人、動物、真菌、多數(shù)細菌等綠色植物能量ADP+Pi+ATP

酶有機物氧化分解化能合成硝化細菌ATP合成:儲存在特殊的化學鍵中2.合成ATP的能量來源:A-P~P~P(ATP)A-P~P能量Pi水解酶Pi合成酶能量動態(tài)平衡3.ATP水解的能量去路:ATP的利用3用于大腦思考(電能)用于主動運輸用于生物發(fā)光(光能)用于生物發(fā)電(電能)

用于物質(zhì)合成(化學能)用于肌肉收縮(機械能)ATP的利用3思考:

ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動的呢?ATP的利用——ATP為主動運輸供能的原理3胞外胞內(nèi)胞外胞外胞內(nèi)ATPADPPPPiH2O1.參與Ca2+主動運輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶,當Ca2+與其相應位點結(jié)合時,其酶活性就被激活了。2.在載體蛋白這種酶的作用下,ATP的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結(jié)合,這一過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移,這就是載體蛋白的磷酸化。3.載體蛋白磷酸化導致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使Ca2+的結(jié)合位點轉(zhuǎn)向膜外側(cè),將Ca2+釋放到膜外。ATP的利用——ATP為主動運輸供能的原理3ATP與吸能反應和放能反應之間的聯(lián)系4ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量ATP水解伴隨細胞發(fā)生吸能反應ATP合成伴隨細胞發(fā)生放能反應放能反應

需要吸收能量,由ATP水解提供能量。如主動運輸、蛋白質(zhì)合成、大腦思考、胞吞胞吐等。釋放能量,儲存在ATP中,為吸能反應直接供能。如葡萄糖的氧化分解等。吸能反應ATPADP水解合成(各項生命活動)吸能反應放能反應能量能量葡萄糖、脂肪等4ATP與吸能反應和放能反應之間的聯(lián)系

能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。ATP是細胞內(nèi)流通的能量“貨幣”。如果將螢火蟲的熒光素酶基因轉(zhuǎn)入植物細胞中,再用含有熒光素的溶液澆灌植物,這樣的轉(zhuǎn)基因植物能在黑暗中發(fā)光,這樣培育的“發(fā)光樹”可用做行道樹。拓展創(chuàng)新能量熒光素酶+氧氣熒光素激活的熒光素熒光氧化熒光素發(fā)出ATP全稱:腺苷三磷酸結(jié)構(gòu)簡式:

A-P~P~PATP的來源:ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化:ATP的利用:用于各種生命活動光合作用呼吸作用ATPADP+Pi+能量酶1

酶2總結(jié):正是由于細胞內(nèi)具有ATP這種能量“通貨”,細胞才能及時而持續(xù)地滿足各項生命活動對能量的需求。課堂總結(jié)如主動運輸、發(fā)光、發(fā)電習題檢測4習題檢測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(guān)系的結(jié)構(gòu)簡式是(

)A.A-P-P~P

B.A-P~P~PC.A~P~P-P

D.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BD習題檢測3.ATP是細胞生命活動的直接能源物質(zhì),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

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