【課件】細胞的能量“貨幣”ATP課件-2022-2023學年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5.2細胞的能量“貨幣”ATP問題探討相互傳遞求偶信號，以便交尾繁衍后代。2.螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質嗎？腹部后端細胞內(nèi)有熒光素。3.螢火蟲發(fā)光的過程有能量的轉換嗎？有，腹部細胞內(nèi)一些有機物中儲存的化學能轉變?yōu)楣饽苁蛊浒l(fā)光。銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢.天街夜色涼如水，臥看牛郎織女星。

——杜牧《秋夕》1.螢火蟲發(fā)光的生物學意義是什么？討論囊螢夜讀資料：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)生化學反應，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？生物體進行生命活動的主要能源物質:生物體內(nèi)儲存能量的物質:脂肪糖類(葡萄糖)思考：是哪類物質直接給螢火蟲發(fā)光提供能量呢？

是葡萄糖，脂肪，還是其他物質？

問題探討12342mL蒸餾水2mL脂肪2mL葡萄糖2mLATP黑暗環(huán)境螢火蟲發(fā)光器實驗思考實驗結果說明什么？ATP為螢火蟲發(fā)光直接提供能量用小刀將數(shù)十只螢火蟲的發(fā)光器割下,干燥后研磨成粉末,均分入四支試管,各加入少量水混勻,置于暗處,直至熒光消失蛋白質——脂肪——糖類——ATP——細胞能源物質的比喻“不動產(chǎn)”“定期存款”“活期存款”“現(xiàn)金”1.功能：ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。有機物中的化學能ATP中的化學能耗能的生命過程細胞中流通的能量“貨幣”一、ATP的結構和功能腺苷三磷酸3.結構簡式：1.中文名稱：2.化學元素：C、H、O、N、P一、ATP的結構腺苷特殊化學鍵（2個）普通化學鍵（1個）（3個）=腺嘌呤+核糖A：P：～：—：磷酸基團腺苷磷酸基團特殊的化學鍵A—P～P～P腺苷（A）T：三ATP的結構式一、ATP的結構注：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本單位之一。AMP（腺苷一磷酸）腺苷（A）ADP（腺苷二磷酸）ATP（腺苷三磷酸）嘗試構建ATP的結構模型假如用

代表腺嘌呤、

代表核糖、

代表磷酸基團，

代表普通化學鍵、

代表特殊化學鍵，嘗試構建ATP的模型。

~~~腺嘌呤核糖磷酸基團（P）PPP腺苷(A)注意：磷酸基團之間用特殊化學鍵連接AMP腺苷一磷酸（腺嘌呤核糖核苷酸）

ATP腺苷三磷酸~~腺嘌呤核糖PPP~腺嘌呤核糖PP腺嘌呤核糖P核糖腺嘌呤腺苷ADP腺苷二磷酸A—P~P~P1molATP水解時釋放的能量高達30.54kJ;水解時釋放能量20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物二、ATP是一種高能磷酸化合物ATP在酶的作用下水解時，脫離下的末端磷酸基團挾能量與其他分子結合，從而使后者結構發(fā)生變化。ATP的結構特點：相鄰的磷酸基團都帶負電荷互相排斥特殊的化學鍵不穩(wěn)定末端磷酸基團有離開ATP而與其他分子結合的趨勢，具有較高的轉移勢能三、ATP的水解酶ATP作為高能磷酸化合物，在供能時，如何釋放能量？正因為ATP中的特殊的化學鍵不穩(wěn)定，容易斷裂，也容易形成，在它水解時，脫離下的末端磷酸基團挾能量釋放出來。ATP消耗量大ATP含量很少矛盾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轉化成ADP。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。

23資料分析ATP合成

和水解都非常

迅速四、ATP與ADP可以相互轉化ppppp能量Pi能量Pi合成水解ATP與ADP相互轉化示意圖1.轉化過程：(ATP)(ADP)ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量2.轉化特點（1）ATP與ADP相互轉化是時刻不停地發(fā)生且處于動態(tài)平衡之中的。（2）ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，在所有生物的細胞內(nèi)都是一樣的，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。ppppp能量Pi能量Pi合成水解ATP與ADP相互轉化示意圖這里的能量從哪里來？(ATP)(ADP)這里的能量用于哪里？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

酶有機物氧化分解人和動物等綠色植物3.轉化過程中能量來源和去向（1）ADP合成ATP的能量來源（2）ATP水解成ADP釋放的能量去向：用于各項生命活動。ppppp能量Pi能量Pi合成水解ATP與ADP相互轉化示意圖五、ATP的利用用于生物放電（電能）用于生物發(fā)光（光能）用于主動運輸（滲透能）電鰩用于大腦思考（電能）用于肌細胞收縮（機械能）用于合成代謝、胞吞和胞吐、吸收和分泌???ATP1.細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的。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？注意：ATP是直接能源物質，但不是唯一的直接能源物質，如存在于各種生物體細胞內(nèi)的UTP、GTP、CTP等。ATPCa2+①參與Ca2+主動運輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當膜內(nèi)側的Ca2+與其相應位點結合時，其酶的活性就被激活了。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+的結合位點轉移膜外側，將Ca2+釋放到膜外。Ca2+ADPPiATP為主動運輸供能分步示意圖ADPCa2+PiATP為主動運輸供能的動態(tài)演示：細胞內(nèi)的化學反應分為兩大類：吸能反應：

總是與ATP的水解相聯(lián)系，由ATP水解提供能量。放能反應：

總是與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量貯存在ATP中。能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間循環(huán)流動。因此，可以形象地把ATP比喻成細胞內(nèi)流通的能量“貨幣”3.ATP是細胞內(nèi)流通的能量“貨幣”

2.ATP供能機制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，因而可以參與各種化學反應。ATP是細胞的能量“貨幣”呼吸作用（葡萄糖等氧化分解）釋放能量(放能反應)合成水解生命活動(吸能反應)ATP反應反應類型酶的類型能量來源能量去向能量轉化場所特點ATPADP+Pi+能量酶ADP+Pi+能量ATP酶水解反應合成反應ATP水解酶ATP合成酶特殊化學鍵有機物中的化學能以及光能用于各項生命活動儲存在ATP中生物體內(nèi)的需能部位（多種場所）細胞質基質、線粒體、葉綠體等4.ATP合成與ATP水解的比較放能：與吸能反應相聯(lián)系吸能：與放能反應相聯(lián)系時刻不停地發(fā)生，并且處于動態(tài)平衡之中注:ATP和ADP相互轉化的過程應判斷為不是可逆的，從兩者相互轉化的反應式來看“物質是可逆的，能量是不可逆的”因為(1)所需的酶種類不同；(2)能量的來源和去向不同。(3)反應發(fā)生的場所不同；螢火蟲尾部的發(fā)光細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)生化學反應，形成氧化熒光素，并且發(fā)出熒光。熒光素ATP激活的熒光素熒光素酶氧化熒光素熒光發(fā)出+氧氣螢火蟲發(fā)光的原理（P89）化學能光能將熒光素酶基因導入植物后，再用熒光素溶液澆灌植物，使轉基因植物在黑暗中發(fā)光，從而培育出一種能發(fā)光的“熒光樹”。能源來源直接能源物質主要能源物質生物體內(nèi)重要儲能物質動物細胞內(nèi)的儲能物質植物細胞內(nèi)的儲能物質最根本的能源ATP糖類脂肪糖原淀粉太陽能能源物質歸納：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！各種A的辨一辨：A—P~P~P①①

。②

。③

。④

。⑤

。腺苷腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸TACGATGC②AH④AOH⑤AUGC③下面各個圓圈中代表的含義相同的有哪些？A—P~P~P①AOH②AUGC③A—P~P~P④AOH⑤AH⑥①=③=⑤，代表腺嘌呤核糖核苷酸④=②，代表腺苷判斷正誤(1)ATP是細胞內(nèi)主要的能源物質(

)(2)ATP由1個腺嘌呤和3個磷酸基團構成(

)(3)ATP是高能磷酸化合物，含3個特殊化學鍵，其中末端的磷酸基團具有較高的轉移勢能(

)×××(4)吸能反應伴隨著ATP的合成，放能反應伴隨著ATP的水解(

)(5)人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡(

)(6)載體蛋白磷酸化不會使其空間結構發(fā)生變化(

)×××1、在ATP

ADP＋Pi＋能量

的反應式中，下列說法正確的是（）

A．物質和能量都是可逆地，酶相同

B．物質和能量都是不可逆的，酶不相同

C．物質是可逆的，能量是不可逆的，酶不相同

D．能量不可逆，物質是不可逆的，酶相同

C課堂檢測2.ATP是細胞生命活動的直接能源物質，下列關于ATP的敘述，錯誤的是（）Ａ.ATP的元素組成與磷脂、核苷酸一樣Ｂ.ATP可以水解為ADP和磷酸，這個過程消耗水Ｃ.正常細胞中ATP和ADP的比值相對穩(wěn)定Ｄ.ATP合成是放能反應DC3.一分ATP中含有的腺苷、磷酸基團和特殊化學鍵數(shù)目依次是（）A.1，2，2B.1，2，3C.1，3，2D.2，3，14.下列過程中ADP含量增加的是（）Ａ.Ｋ＋進入小腸上皮細胞Ｂ.苯進入生物細胞Ｃ.氧氣進入組織細胞Ｄ.甘油進入小腸上皮細胞A5.下圖是ATP與ADP之間的轉化圖，可以確定()A.A為ATP，B為ADPB.酶1和酶2是同一種酶C.X1和X2是同一種物質D.能量1和2的來源相同C6.有關DNA分子的研究常用32P標記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個磷酸基團所處的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—