5.2 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP 教學(xué)課件2022-2023學(xué)年高一生物同步備課系列（人教版2019必修1）

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第5章第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP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？問(wèn)題探討

銀燭秋光冷畫(huà)屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星。讓我們重溫唐代詩(shī)人杜牧這情景交融的詩(shī)句，想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，思考有關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題。⒈螢火蟲(chóng)發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？⒉螢火蟲(chóng)體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？⒊螢火蟲(chóng)發(fā)光的過(guò)程有能量的轉(zhuǎn)換嗎？主要是相互傳遞求偶信號(hào)，吸引異性腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素是其特有的發(fā)光物質(zhì)。有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能。囊螢夜讀一ATP是一種高能磷酸化合物到底可不可以進(jìn)入細(xì)胞？螢火蟲(chóng)發(fā)光的原理螢火蟲(chóng)的發(fā)光細(xì)胞內(nèi)有特有的發(fā)光物質(zhì)熒光素

熒光素+氧氣為熒光素氧化直接提供能量的物質(zhì)是什么？熒光素酶氧化熒光素能量（發(fā)出熒光）糖類是細(xì)胞中主要的能源物質(zhì)脂肪是細(xì)胞中良好的儲(chǔ)能物質(zhì)一ATP是一種高能磷酸化合物

熒光消失暗處ABCD２ｍｌ葡萄糖溶液２ｍｌATP溶液２ｍｌ脂肪溶液２ｍｌ蒸餾水15min暗處有熒光無(wú)熒光無(wú)熒光無(wú)熒光取數(shù)十只螢火蟲(chóng)的發(fā)光器，干燥后研磨成粉末，取四等分分別裝入四支試管，個(gè)加入少量蒸餾水使之混合，置于暗處，可見(jiàn)試管內(nèi)有淡黃色熒光出現(xiàn)，約過(guò)15min后熒光消失。繼續(xù)分四組實(shí)驗(yàn)，步驟和結(jié)果如下：ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)一ATP是一種高能磷酸化合物

腺苷（A）ATP（腺苷三磷酸）ADP（腺苷二磷酸）AMP（腺苷一磷酸）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A-P~P~PATP中帶負(fù)電的磷酸基團(tuán)之間相互排斥而具有較高的勢(shì)能磷酸基團(tuán)攜帶著轉(zhuǎn)移的“勢(shì)能”與其他分子結(jié)合1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54KJ/mol“~”表示特殊的化學(xué)鍵二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化從ATP中脫下來(lái)的磷酸基團(tuán)沒(méi)有轉(zhuǎn)移給其它分子，形成了游離的磷酸（Pi）。實(shí)際上轉(zhuǎn)移給其它分子更為常見(jiàn)，導(dǎo)致磷酸化有關(guān)酶的作用下，ADP可以接受能量，同時(shí)與Pi結(jié)合，重新形成ATP。催化ATP合成的是合酶，不是合成酶1、ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化。2、ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中，ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的速率越快，單位時(shí)間供能越多。3、ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制普遍存在，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。1.ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化2.動(dòng)態(tài)平衡3.生物界的統(tǒng)一性。1.肌肉收縮的直接能源物質(zhì)是ATP。而細(xì)胞內(nèi)ATP、ADP的總量?jī)H有2-10mg。在人體安靜狀態(tài)時(shí)，肌肉內(nèi)ATP含量只能供肌肉收縮1～2s所需的能量。2.一個(gè)人在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP分解釋放能量，供運(yùn)動(dòng)所需。一個(gè)成年人在安靜的狀態(tài)下，24h內(nèi)竟有40kg的ATP被水解。每個(gè)ATP分子每天要被重復(fù)利用2000-3000次。二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化

人和動(dòng)物等綠色植物人、動(dòng)物、真菌和大多數(shù)細(xì)菌等:通過(guò)呼吸作用分解有機(jī)物釋放能量綠色植物:呼吸作用和光合作用三ATP的利用細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的。反應(yīng)物用于物質(zhì)合成生成物運(yùn)動(dòng)蛋白蛋白質(zhì)發(fā)生移動(dòng)用于肌肉收縮大腦思考生物發(fā)光肌肉收縮物質(zhì)合成

主動(dòng)運(yùn)輸三ATP的利用

用于大腦思考（電能）用于肌細(xì)胞收縮（機(jī)械能）葡萄糖+果糖蔗糖酶用于細(xì)胞內(nèi)各種吸能反應(yīng)用于生物放電（電能）用于生物發(fā)光（電能）用于主動(dòng)運(yùn)輸（滲透能）電鰩三ATP的利用

Ca2+ATP1．參與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)，其酶活性就被激活了。Ca2+ADPCa2+ADP2．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。ATP是如何為生命活動(dòng)供能的呢？

物質(zhì)從ATP獲得磷酸基團(tuán)的過(guò)程稱為磷酸化，是獲能的過(guò)程；磷酸化后的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，活性也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。三ATP的利用

酶酶光合作用呼吸作用ATPADP主動(dòng)運(yùn)輸物質(zhì)合成肌肉收縮……PiPi活動(dòng)：請(qǐng)將ATP與ADP的轉(zhuǎn)化概念圖補(bǔ)充完整能量能量生物發(fā)光三ATP的利用

能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。ATP是細(xì)胞的能量“貨幣”吸能反應(yīng)放能反應(yīng)蛋白質(zhì)的合成葡萄糖的分解ATP儲(chǔ)存水解放能應(yīng)用：科學(xué)家運(yùn)用這一原理，將熒光素酶基因?qū)胫参锖?，再用熒光素溶液澆灌植物，使轉(zhuǎn)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(shù)”。白天，陽(yáng)光照射，公園與普通公園一模一樣。晚上，這些樹(shù)就自動(dòng)發(fā)光。公園里不需要路燈，一片通明。而且，光照非常柔和。未來(lái)，夜間發(fā)光的樹(shù)可能會(huì)成為街燈的天然替代品。熒光樹(shù)原理：熒光樹(shù)拓展：其他直接能源物質(zhì)GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP問(wèn)題：堿基A、核糖可以被替換嗎？小結(jié)練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.能準(zhǔn)確表示ATP中三個(gè)磷酸基團(tuán)之間，以及磷酸基團(tuán)和腺苷之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是（）A.A-P-P~PB.A-P~P~PC.A~P~P-PD.A~P~P~P2.下列物質(zhì)中，能夠直接給細(xì)胞生命活動(dòng)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BD3.ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，下面關(guān)于ATP的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)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(xì)胞中ATP與ADP的比值相對(duì)穩(wěn)定4.離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運(yùn)輸物質(zhì)時(shí)離不開(kāi)ATP的水解。下列敘述正確的是（）A.離子通過(guò)離子泵的跨膜運(yùn)輸屬于協(xié)助擴(kuò)散B.離子通過(guò)離子泵的跨膜運(yùn)輸是順濃度梯度進(jìn)行的C.動(dòng)物一氧化碳中毒會(huì)降低離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率D.加入蛋白質(zhì)變性劑會(huì)提高離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率BC二、拓展應(yīng)用1.就細(xì)胞中的吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)各舉出一個(gè)實(shí)例，并說(shuō)明這些實(shí)例分別與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系。吸能反應(yīng)，如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)需要消耗能量，是吸能反應(yīng)，這一反應(yīng)所需要的能量是由ATP水解為ADP時(shí)釋放能量來(lái)提供的。放能反應(yīng)，如丙酮酸的氧化分解能夠釋放能量，是放能反應(yīng)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外，還用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng)，儲(chǔ)存在ATP中。2.同樣是能源物質(zhì)，ATP與葡萄糖具有不同的特點(diǎn)。請(qǐng)你概括出ATP具有哪些特點(diǎn)。

3.在植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，這是否也說(shuō)明生物界的統(tǒng)一性？這對(duì)你理解生物的進(jìn)化有什么啟示？在儲(chǔ)存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是ATP分子中含有的化學(xué)能比較少，