【公開課】細(xì)胞的能量貨幣ATP課件高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

有種蟲兒真奇怪，一盞燈籠隨身帶，黑夜點(diǎn)燈滿天飛，像星閃閃真可愛。猜一猜：相傳，我國(guó)晉朝時(shí)有個(gè)青年叫車胤，他酷愛學(xué)習(xí)，但由于家貧買不起蠟燭，不能讀書，于是就捉了很多螢火蟲，裝在薄薄的布袋子里。四五十只螢火蟲發(fā)出的光真能抵得上一支點(diǎn)燃的蠟燭呢!他就借著螢火蟲的光刻苦學(xué)習(xí)，后來成為一位有大學(xué)問的人。能量熒光素酶＋氧氣熒光素激活的熒光素?zé)晒庋趸療晒馑匕l(fā)出主要能源物質(zhì)？良好儲(chǔ)能物質(zhì)？糖類脂肪為主動(dòng)運(yùn)輸供能？ATP1234加入等量發(fā)光器粉末，放置一段時(shí)間直至熒光消失2mL蒸餾水2mL脂肪2mL葡萄糖2mLATP黑暗環(huán)境螢火蟲發(fā)光器實(shí)驗(yàn)1.本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？如何確定實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組？2.為什么要等到熒光消失后再加入待測(cè)的能源物質(zhì)？3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明什么？添加的物質(zhì)（葡萄糖/脂肪/ATP）消耗自身原本存在的能提供能量的物質(zhì)，防止自身的能源物質(zhì)對(duì)結(jié)果造成干擾ATP為發(fā)熒光的過程直接提供能量第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP課標(biāo)要求

核心素養(yǎng)解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。1.生命觀念：認(rèn)同ATP在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的關(guān)系。2．科學(xué)思維：結(jié)合ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化模型，認(rèn)同ATP在細(xì)胞中作為能量“貨幣”的原因。閱讀P86-P89回答下列問題：ATP的中文名稱？ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式？ATP簡(jiǎn)式中A、P、~分別代表什么？ATP和ADP怎樣相互轉(zhuǎn)化？ADP轉(zhuǎn)化成ATP需要的能量從哪里來？ATP如何被利用？

普通化學(xué)鍵一、ATP是一種高能磷酸化合物腺嘌呤＋核糖＋3分子磷酸ATP的結(jié)構(gòu)：A:P:～:—:組成元素：中文名稱：左圖中的A：C、H、O、N、P腺苷三磷酸腺嘌呤A—P～P～P腺苷（腺嘌呤＋核糖）磷酸基團(tuán)普通的化學(xué)鍵特殊的化學(xué)鍵ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式腺苷(A)腺苷一磷酸(AMP)腺苷二磷酸(ADP)腺苷三磷酸(ATP)腺嘌呤核糖核苷酸RNA的基本組成單位之一特殊化學(xué)鍵模型圖腺嘌呤核糖三個(gè)磷酸基團(tuán)資料1α、β和γ表示ATP上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，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)，然后分別加入等量的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)果發(fā)現(xiàn)只有乙組中游離的磷酸基團(tuán)帶有放射性。

α位β位γ位

該實(shí)驗(yàn)說明什么?PPPβ位與γ位磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵更容易斷裂。為什么β位與γ位磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵更容易斷裂？ATP中兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)帶有負(fù)電荷而相互排斥，使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。ADP相互排斥的磷酸基團(tuán)減少，勢(shì)能降低磷酸基團(tuán)攜帶轉(zhuǎn)移的“勢(shì)能”與其他分子結(jié)合H2OADP腺苷二磷酸磷酸能量高達(dá)30.54kJ/mol酶資料3ATP消耗量大ATP含量很少矛盾研究顯示，一個(gè)成年人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化成ADP。1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。

2每個(gè)細(xì)胞每秒鐘可合成約1000萬個(gè)ATP且同時(shí)有等量ATP被水解.3ATP合成和水解都非常迅速結(jié)論：ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量及其生成速度：含量少，轉(zhuǎn)化快.ATP水解后轉(zhuǎn)化為比ATP穩(wěn)定的化合物ADP（腺苷二磷酸），脫離下來的磷酸基團(tuán)如果未轉(zhuǎn)移給其他分子，成為游離的磷酸（Pi）。ATP水解酶ADP+Pi+能量在有關(guān)酶作用下，ADP接受能量，同時(shí)與Pi結(jié)合，重新轉(zhuǎn)化成ATP.ADP+Pi+能量ATP合成酶二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP含量很少，但需求量很大，ATP如何持續(xù)供能？資料3

磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下將自身的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP分子中來合成ATP。研究者對(duì)蛙的肌肉組織進(jìn)行短暫電刺激，檢測(cè)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組(肌肉組織用肌酸激酶阻斷劑處理)肌肉收縮前后ATP和ADP的含量，結(jié)果如表所示。為什么對(duì)照組ATP和ADP含量沒有變化，實(shí)驗(yàn)組ATP含量減少，ADP含量上升？肌肉收縮會(huì)消耗ATP生成ADP，對(duì)照組中由于存在肌酸激酶，所以ADP在酶的作用下可以重新生成ATP，而實(shí)驗(yàn)組由于缺乏肌酸激酶，ADP不能生成ATP，所以對(duì)照組ATP和ADP含量沒有變化，實(shí)驗(yàn)組ATP含量減少，ADP含量上升。腺苷磷酸對(duì)照組/(10－5mol·g－1)實(shí)驗(yàn)組/(10－5mol·g－1)收縮前收縮后收縮前收縮后ATP1.301.301.300.75ADP0.600.600.600.95資料4

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光合作用呼吸作用肌肉收縮根據(jù)上述材料，請(qǐng)完善ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的模型圖。二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)能量來源植物動(dòng)物\人真菌能量去向一種特殊的化學(xué)鍵（末端）有機(jī)物中的化學(xué)能（呼吸作用）光能(光合作用)用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于一種特殊的化學(xué)鍵中（末端）呼吸作用有機(jī)物釋放的能量ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化小結(jié)ATP水解酶ADP+Pi+能量合成酶ATPADP+Pi+能量ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻發(fā)生并處于

之中在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都是一樣的，這體現(xiàn)了生物界的

。物質(zhì)是

，能量是

的、酶是

的?？赡娴牟豢赡娌幌嗤瑒?dòng)態(tài)平衡統(tǒng)一性肌肉收縮（機(jī)械能）生物發(fā)光（光能）物質(zhì)合成（化學(xué)能）主動(dòng)運(yùn)輸（滲透能）生物放電（電能）二、ATP的利用ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動(dòng)的？?jī)蓚€(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥等ATP中特殊化學(xué)鍵不穩(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)，即具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。ATP在酶的作用下水解時(shí)，脫離下來的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化ATP為Ca2+運(yùn)輸供能載體蛋白的磷酸化。載體蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化ATP水解酶被激活。Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外在ATP酶的作用下，ATP水解。磷酸基團(tuán)與載體蛋白結(jié)合Ca2+與其運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合

（主動(dòng)運(yùn)輸為例看圖5-7排序)答案：7-3-5-6-1-2-4ATP用于主動(dòng)運(yùn)輸生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)(1)能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。(2)主要能源物質(zhì)：糖類。(3)儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。(4)良好儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪。(5)直接能源物質(zhì)：ATP。(6)最終能量來源：太陽(yáng)能?！安粍?dòng)產(chǎn)”“定期存款”“活期存款”“現(xiàn)金”吸能反應(yīng)，如蛋白質(zhì)的合成放能反應(yīng)，如葡萄糖的氧化分解，釋放的能量?jī)?chǔ)存在ATP中細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)可以分為吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)。吸能反應(yīng)與ATP的水解相聯(lián)系，放能反應(yīng)與ATP的合成相聯(lián)系。ATP是細(xì)胞中的能量“貨幣”！ATP中的化學(xué)能糖類等有機(jī)物中的化學(xué)能直接用于各種生命活動(dòng)ATP水解呼吸作用商品生產(chǎn)商品消費(fèi)貨

幣合成水解（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6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520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。勇于質(zhì)疑?培育出轉(zhuǎn)基因熒光樹

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”。螢火蟲的發(fā)光原理熒光素酶＋氧氣熒光素激活的熒光素?zé)晒庋趸療晒馑匕l(fā)出ATP應(yīng)用:

白天，陽(yáng)光照射，公園與普通公園一模一樣。晚上，這些樹就自動(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，夜間發(fā)光的樹可能會(huì)成為街燈的天然替代品。P89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)和腺昔之間關(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3.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BDB4.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ATP的水解。下列敘述正確的是()A.離子通過離子泵的跨膜運(yùn)輸屬于協(xié)助擴(kuò)散B.離子通過離子泵的跨膜運(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C2.同樣是能源物質(zhì)，AIP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?提示：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,一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋放的化學(xué)能大約只是一分子葡萄糖的1/94;二是ATP分子中所含的是活躍的化學(xué)能,而葡萄糖分子中所含的是穩(wěn)定的化學(xué)能。葡萄糖分子中穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化為ATP分子中活躍的化學(xué)能,才能被細(xì)胞利用.提示：植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌等生物的細(xì)胞內(nèi)都具有能量“貨幣”ATP,這可以從一個(gè)側(cè)面說明生物界具有統(tǒng)一性,也反映種類繁多的生物有著共同起源。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，并說明這些實(shí)例分別與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系。提示：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.ATP的中文名稱是__________，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是__________，ATP簡(jiǎn)式中A代表_____，由_______________組成，P代表________，~代表__________。ATP分子中有___個(gè)磷酸，___個(gè)高能磷酸鍵。ATP失去兩個(gè)磷酸后得到__________________，是______的單位之一。ADP與ATP含量_____（多或少），轉(zhuǎn)化______（快或慢）。ADP與ATP的轉(zhuǎn)化_____（可或不可）逆。動(dòng)物合成ATP的能量來自于_____________________________，植物合成ATP的能量來自于__________________________________________________________。6、ATP水解與_______反應(yīng)相聯(lián)系，ATP合成與_______反應(yīng)相聯(lián)系。腺苷三磷酸磷酸集團(tuán)腺嘌呤和核糖腺苷A-P~P~P特殊化學(xué)鍵腺嘌呤核糖核苷酸RNA快少不可呼吸作用有機(jī)物分解釋放的能量放能吸能32呼吸作用有機(jī)物分解釋放的能量和光合作用中利用的光能練一練1.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基團(tuán)和特殊化學(xué)鍵數(shù)目依次是（）。

A、1，2，