【课件】细胞的能量”货币“ATP课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1.pptx

第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 第第2 2节节 细胞细胞的能量的能量“货币货币”ATPATP学习目标1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点2.根据ATP和ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用情景视频情景视频萤火虫发光的奥秘萤火虫发光的奥秘（视频（视频）1、萤火虫发光的生物学意义是什么？2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？传递求偶信号萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质荧光素酶荧光素+能量+O2氧化荧光素+H2O发出荧光发光的化学反应式：从哪里来？实验探究探究生命活动的直接能源物质(视频)AB蒸馏水蒸馏水2mlATP注射液注射液2ml从从A、B、C试管的实验现象中你得出的结论是试管的实验现象中你得出的结论是?ATP能为萤火虫的发光直接提供能量能为萤火虫的发光直接提供能量，而葡萄糖不能，而葡萄糖不能C葡萄糖溶液葡萄糖溶液2mlABC实实 验验 结结 果果黑暗环境黑暗环境加入等量发光器粉末，放置一段时间直至荧光消失荧荧光光消消失失暗处ABCD葡萄糖溶液ATP溶液脂肪溶液蒸馏水有荧光出现无荧光出现无荧光出现无荧光出现直接能源物质直接能源物质15min暗处暗处设计实验：探究萤火虫发光直接能源物质设计实验：探究萤火虫发光直接能源物质实验结论：实验结论：ATPATP是直接能源物质是直接能源物质氧化分解氧化分解能量能量储存在生命系统中：主要的能源物质：良好的储能物质：糖类脂肪能量很多且很稳定，不能被细胞直接利用ATP是驱动细胞生命活动的直接直接能源物质 释放能量(稳定的化学能)(活跃的化学能)腺腺嘌嘌呤呤+核糖腺苷（A）2.元素组成：C、H、O、N、P磷酸基团（Pi）磷酸基团（Pi）磷酸基团（Pi）一、一、ATPATP是一种高能磷酸化合物是一种高能磷酸化合物1.中文名称：腺苷三磷酸P86图上图上腺腺嘌呤呤核糖核糖磷酸基磷酸基团（P）PPP腺苷腺苷(A)A AP PP PP P 磷酸基团磷酸基团特殊化学键特殊化学键3.3.结构简式：结构简式：（3 3个）个）（2 2个）个）普通磷酸键普通磷酸键（1 1个）个）腺苷（腺苷（1 1个）个）=腺嘌呤腺嘌呤+核糖核糖特殊化学键特殊化学键P86图下图下1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团(1)(1)ATPATP结构式：结构式：我相当脆弱，水我相当脆弱，水解时容易断裂解时容易断裂(2)(2)ADPADP结构式结构式:核糖核糖PPP腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖PP腺嘌呤腺嘌呤腺苷腺苷三磷酸三磷酸腺苷腺苷二磷酸二磷酸4.ATP 供能原理1molATP 水解时释放的能量高达30.54kJ;水解时释放能量在20.92kJ/mol 以上的化合物叫作高能磷酸化合物 由于相邻的由于相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，这种化学键等原因，这种化学键极不稳定，极不稳定，有较高的转移势能有较高的转移势能。

脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化他分子结合，从而使后者发生变化腺苷腺苷三磷酸三磷酸腺苷腺苷二磷酸二磷酸APPP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）说明：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一特殊化学键特殊化学键普通磷酸键普通磷酸键腺苷三磷酸腺苷三磷酸 元素组成元素组成:C H O N P腺苷二磷酸腺苷二磷酸 ATP水解释放的能量是水解释放的能量是30.54KJ/mol腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸 RNA的基本单位之一的基本单位之一ATPATP：ADADP P：AMAMP P：A A：腺苷腺苷 =腺嘌呤腺嘌呤+核糖核糖P87右上右上例例1下图为ATP分子的结构式，下列相关叙述错误的是()A图中五碳糖为核糖B图中虚线框中的基团是腺苷C该分子中有两个特殊的化学键D该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸例例2下列关于ATP的叙述，正确的是()AATP中的五碳糖与DNA、RNA中的五碳糖相同BATP分子中，其相邻的两个磷酸基团之间的化学键为特殊的化学键CATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤脱氧核苷酸DATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸ATPATP中含有核糖中含有核糖腺苷腺苷 拓展拓展延伸延伸_长句特训长句特训_与高考接与高考接轨轨研研究究发发现现ATP是是一一种种高高能能磷磷酸酸化化合合物物，分分子子内内含含有有较较高高的的转转移移势势能能，因因此此可可以以直直接接为为生生命命活活动动提提供供能能量量。

若若1分分子子ATP完完全全水水解解，得得到到的的成成分分有有_1分子腺分子腺嘌呤、呤、1分子核糖和分子核糖和3分子磷酸分子磷酸一个一个ATPATP的励志演说的励志演说（视频（视频）A-PA-P P P P P(ATP)(ATP)A-PA-P P P(ADP)(ADP)能量能量PiPi水水解解酶酶PiPi合合成成酶酶ATPATP合成酶合成酶水解酶水解酶ADP+PiADP+Pi+能量能量能量能量动态平衡动态平衡温馨提醒(1)(1)ATPATP能量ATPATP中远离腺苷的特殊的化学键断裂时能够释放出多达中远离腺苷的特殊的化学键断裂时能够释放出多达30.54 kJ/mol30.54 kJ/mol的能量，所以的能量，所以ATPATP是与能量有关的一种物质是与能量有关的一种物质，不能将两者等同不能将两者等同2)(2)每个每个ATPATP分子中分子中只含有只含有2 2个特殊的化学键个特殊的化学键()，其中，其中只有远离腺苷的特殊的化学键易断裂或合成只有远离腺苷的特殊的化学键易断裂或合成一一个成年人一天在静止状态下所消耗的个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有约有40kg；在在剧烈运动的状态下，每分钟约有剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的的ATP转化成转化成ADP。

成人体内成人体内ATP总量约总量约210mg，人体安静状态下，肌肉内，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩含量只能供肌肉收缩12s每个细胞每个细胞每秒每秒钟可合成约钟可合成约1000 万个万个ATP 且同时有等量且同时有等量 ATP 被被水解1.1.上述三则资料分别表明什么？上述三则资料分别表明什么？2.2.结合结合3 3则资料，分析则资料，分析ATPATP怎么实现快速给生命活动供能？怎么实现快速给生命活动供能？资料分析ATPATP消耗量消耗量大大ATPATP含含量量少少ATPATP的合成和水解速度非常快的合成和水解速度非常快矛盾矛盾1.ATP与与ADP的相互转化，时刻不停地发生并且处于的相互转化，时刻不停地发生并且处于动态平衡动态平衡中教材（教材87页，第二段）页，第二段）二、ATP和ADP可以相互转化2.2.ATPATP和和ADPADP相互转化的能量供应机制相互转化的能量供应机制普遍存在普遍存在，体现了生物界的体现了生物界的统一性统一性动态平衡动态平衡ATPATP含含量量少少 合成合成酶酶动物、人、物、人、真真菌、多数细菌菌、多数细菌等等绿色植物色植物能量能量ADP+Pi+ATP+HATP+H2 2O O 呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用APP PAPPATPATP合成的能量合成的能量来源糖类、脂肪等有糖类、脂肪等有机物氧化分解机物氧化分解细胞质基质、线粒体、叶绿体（化学能、光能）细胞质基质、线粒体（化学能）P8P87 7图图5-55-5从哪里来呢？从哪里来呢？能量能量反应ATPADP+Pi+能量ADP+Pi+能量ATP反应条件能量来源能量去路反应场所ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？ATP水解酶ATP合成酶特殊的化学键化学能（呼吸作用）光能（光合作用）用于各项生命活动储存于特殊的化学键中生物体的需能部分细胞质基质、线粒体、叶绿体3.3.酶不一样，酶不一样，场所也不相同，场所也不相同，物质可逆，能量不可逆物质可逆，能量不可逆P8P87 7知识链接下知识链接下O2供给量供给量ATP 生成量生成量无氧呼吸无氧呼吸O2供给增多，供给增多，有氧呼吸增强有氧呼吸增强限制因素限制因素:酶酶,ADP,PiATP产生量与产生量与O2供给量之间的关系供给量之间的关系二、ATP和ADP可以相互转化P8P87 7下下肌肉收缩（机械能）生物发光（光能）物质合成（化学能）主动运输（渗透能）生物放生物放电（电能能）三、ATP的利用能量守恒定律用于各项生命活动ATP酶酶1ADP+Pi+ATP水解：水解：能量能量主动运输（主动运输（渗透能渗透能）物质合成（物质合成（化学能化学能）肌肉收缩（肌肉收缩（机械机械能能）吸能反应吸能反应三、ATP的利用 实例实例1 1：ATPATP用于肌肉收缩用于肌肉收缩（视频）（视频）三、ATP的利用实例实例2 2：ATPATP水解产生的物质去向水解产生的物质去向以主动运输为例以主动运输为例请同学们观看视频后，描述Ca2主动运输载体是如何利用ATP的?三、ATP的利用胞外胞外胞外胞外胞内胞内胞外胞外胞内胞内ATPATPADPADPPPPiH2O1.1.参与参与CaCa2+2+主动运输的载主动运输的载体蛋白是一种体蛋白是一种能催化能催化ATPATP水水解的酶，解的酶，当当CaCa2+2+与其相应与其相应位点结合时，位点结合时，其酶活性就其酶活性就被激活了被激活了。

2.2.在载体蛋白这种酶的作用下，在载体蛋白这种酶的作用下，ATPATP的末端磷酸基团脱离下来与的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白载体蛋白 结合，这一过程伴结合，这一过程伴随着随着能量的转移能量的转移，这就是，这就是载体载体蛋白的磷酸化蛋白的磷酸化3.3.载体蛋白磷酸化导致载体蛋白磷酸化导致其其空间结构发生变化空间结构发生变化，使使 Ca2+Ca2+的结合位点转的结合位点转向膜外侧，将向膜外侧，将CaCa2+2+释放到释放到膜外三、ATP的利用ATPATP水解释放的水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，分子空间分子空间结构发生变化，活性也被改变结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应因而可以参与各种化学反应1.该过程中，体现了蛋白质的几个功能？2.该过程中，蛋白质几次与物质结合？蛋白质功能：蛋白质功能：载体蛋白载体蛋白运输运输 ATP ATP酶酶催化催化载体蛋白载体蛋白一共两次结合：一共两次结合：与与CaCa2+2+结合一次结合一次 与磷酸基团结合一次与磷酸基团结合一次红字红字P8P88 8图图5-75-7上下上下 每个细胞都需要每个细胞都需要ATPATP直接功能，直接功能，ATPATP是细胞内的主要磷酸载体是细胞内的主要磷酸载体。

如：如：UTPUTP参与糖原合成，参与糖原合成，GTP GTP参与蛋白质合成，参与蛋白质合成，CTP CTP参与磷脂合成过程，参与磷脂合成过程，核酸合成中：核酸合成中：需要需要ATPATP、CTPCTP、UTPUTP和和GTPGTP作原料合成作原料合成RNARNA，或以或以dATPdATP、dCTPdCTP、dGTPdGTP和和dTTPdTTP作原料合成作原料合成DNADNA细胞中细胞中绝大多数绝大多数需要能量的生命活动都是由需要能量的生命活动都是由ATPATP直接供能直接供能P88P88上上光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用放能反应吸能反应吸能反应一般与ATP的水解反应有关放能反应一般与ATP的合成反应有关ATP水解提供用于动态平衡如蛋白质的合成如葡萄糖的氧化分解ATP合成三、ATP的利用糖类、脂肪等有机物ATP储存有大量的能量，但不能被直接利用储存的能量相对来说少，但能被直接利用能量据计算，一分子葡萄糖所含的能量是一分子所含的能量的倍能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，所以ATP被喻为细胞内流通的能量“通货”培育出转基因荧光树 将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。

萤火虫的发光原理荧光素酶。