【課件】細(xì)胞的能量“貨幣”ATP課件2021-2022學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

1、 第五章第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第2節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP新人新人教版教版 必修一必修一 分子與細(xì)胞分子與細(xì)胞1想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，思考有關(guān)生物學(xué)問題。討論：u 1.螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？u 2.螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？主要是為了互相傳遞信號(hào)，繁衍后代螢火蟲腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素，是其特有的發(fā)光物質(zhì)。u 3.在螢火蟲發(fā)光的過程中有能量轉(zhuǎn)化嗎？有，螢火蟲腹部細(xì)胞內(nèi)一些有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能，只有轉(zhuǎn)變成光能時(shí)，螢火蟲才能發(fā)光。能量熒光素酶氧氣熒光素激活的熒光素氧化熒光素（發(fā)出熒光）螢火蟲的尾部發(fā)光細(xì)胞中有熒光素和熒光素酶。螢火蟲的尾部發(fā)光細(xì)胞中

2、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(xué)反應(yīng)，形成作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。氧化熒光素并且發(fā)出熒光?？茖W(xué)家運(yùn)用這一原理，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”。應(yīng)用：能量熒光素酶氧氣熒光素激活的熒光素氧 化 熒 光 素（發(fā)出熒光）主要能源物質(zhì)？主要儲(chǔ)能物質(zhì)？糖類脂肪這些物質(zhì)能為螢火蟲發(fā)光直接供能嗎?螢火蟲的尾部發(fā)光細(xì)胞中有熒光素和熒光螢火蟲的尾部發(fā)光細(xì)胞中有熒光素和熒光素酶。熒光素接受能量后就被激活，在熒素酶。熒光素接受能量后就被激活，在熒

3、光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。熒光。 學(xué)習(xí)目標(biāo)1、能夠準(zhǔn)確寫出ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。2、闡述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)以及ATP和ADP之間的相 互轉(zhuǎn)化。3、能夠解釋ATP在能量代謝中的作用。分分 組組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一一二二三三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論螢火蟲發(fā)光器的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)螢火蟲發(fā)光器的經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 置于暗處（使原有能量消耗完）,約過15分鐘將發(fā)光器取下,干燥后研磨成粉末。取四等份分別裝入四支試管，各加入少量蒸餾水2 ml蒸餾水2 ml葡萄糖溶液2 ml脂肪2 mlATP溶液A AB

4、BC CD D加少量蒸餾水的原因：生物體內(nèi)許多重要的化學(xué)反應(yīng)均在水中才能進(jìn)行。熒光消失暗處ABCD mL葡萄糖溶液 mL ATP制劑mL脂肪溶液 mL蒸餾水有熒光出現(xiàn)無熒光出現(xiàn)無熒光出現(xiàn)無熒光出現(xiàn)直接能源物質(zhì)15min暗處不是直接能源物質(zhì)不是直接能源物質(zhì)若向剛切下的螢火蟲的發(fā)光器上滴若向剛切下的螢火蟲的發(fā)光器上滴加葡萄糖溶液，你認(rèn)為會(huì)發(fā)熒光嗎？加葡萄糖溶液，你認(rèn)為會(huì)發(fā)熒光嗎？會(huì)發(fā)熒光，因?yàn)槠咸烟沁M(jìn)入組成發(fā)光器的細(xì)胞可被氧化分解，使細(xì)胞生成ATP可供發(fā)光利用。分分 組組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一一二二三三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論螢火蟲發(fā)光器的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)螢火蟲發(fā)光器的經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 置于暗處（使原有能量消耗完）,

5、約過15分鐘 將發(fā)光器取下,干燥后研磨成粉末。取四等份分別裝入四支試管，各加入少量蒸餾水2 ml蒸餾水2 ml葡萄糖溶液2 ml脂肪2 mlATP溶液A AB BC CD D發(fā)出熒光無熒光無熒光無熒光葡萄糖、脂肪不能被生物體直接利用直接給生命活動(dòng)提供能量的是ATPATP的功能：ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)自變量無關(guān)變量無關(guān)變量因變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組O-COCCHHOH OHCC O P O P O PO-OO-OO-ONCNCCCNCNN HHHHHHHH腺嘌呤核糖腺苷三個(gè)磷酸基團(tuán)腺苷三磷酸 （ATP)1分子腺嘌呤 + 1分子核糖 + 3分子磷酸集團(tuán)一、ATP的分子結(jié)構(gòu) 元素組成：C、H

6、、O、N、P 假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基團(tuán)，嘗試構(gòu)建ATP的模型。一、ATP的分子結(jié)構(gòu) 核糖腺嘌呤A磷酸基團(tuán)（腺苷）APPP磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)一、ATP的分子結(jié)構(gòu) 腺苷adenosinetri三phosphate磷酸鹽ATPP86相關(guān)信息腺苷的中文全稱：腺嘌呤核糖核苷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：APPP特殊的化學(xué)鍵腺苷磷酸基團(tuán)普通化學(xué)鍵這個(gè)特殊的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，這個(gè)特殊的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)易脫離，含末端磷酸基團(tuán)易脫離，含較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。“一二三”巧記1個(gè)腺苷，2個(gè)特殊的化學(xué)鍵。3個(gè)磷酸基團(tuán)。腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸ATP、ADP、腺嘌呤核糖核苷酸的區(qū)別ATPPPP核

7、糖核糖腺嘌呤腺嘌呤腺苷三磷酸(ATP)PP核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤腺苷二磷酸(ADP)P核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤我相當(dāng)脆弱，水解時(shí)容易斷裂腺苷一磷酸(AMP)OOHOHCH2APPP 若其中的核糖換成脫氧核糖呢？脫氧腺苷一磷酸(dAMP、腺嘌呤脫氧核苷酸)脫氧腺苷二磷酸(dADP)脫氧腺苷三磷酸(dATP)脫氧核糖腺嘌呤核糖ATP的結(jié)構(gòu)式磷酸基團(tuán)ATP與什么化合物類似？腺嘌呤核糖腺嘌呤核糖核苷酸P PP P脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)ATP組成RNA的基本單位RNA腺嘌呤核糖核苷酸化合物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式“A”含義共同點(diǎn)ATPDNARNA核苷酸不同化合物中“A”的辨析腺苷(由腺嘌呤和核糖組成)腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷

8、酸腺嘌呤所有“A”的共同點(diǎn)是都含有腺嘌呤 在如圖所示的四種化合物的化學(xué)組成中，與圓圈中“A”所對(duì)應(yīng)的名稱相符合的是（ ）A腺嘌呤核糖核苷酸 B腺苷C腺嘌呤脫氧核苷酸 D腺嘌呤D 在下列四種化合物的化學(xué)組成中，“”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近的是（ ） A.和 B.和 C.和 D.和D 高能磷酸化合物：是指水解1mol該物質(zhì)能釋放20.92千焦以上能量的磷酸化合物 1molATP水解時(shí)釋放的能量高達(dá)30.54千焦 高能磷酸化合物:除了ATP,還有ADP;磷酸肌酸;3-磷酸甘油酸等為什么說為什么說ATPATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物？2、ATP水解是哪一個(gè)特殊的化學(xué)鍵先發(fā)生

9、水解？這個(gè)特殊的化學(xué)鍵穩(wěn)定嗎？遠(yuǎn)離的那個(gè);二、ATP的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、ATP中大量的能量?jī)?chǔ)存在哪個(gè)位置？?jī)?chǔ)存在特殊的化學(xué)鍵中不穩(wěn)定,易水解因此,ATP分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:不穩(wěn)定,易水解,遠(yuǎn)離的那個(gè)特殊的化學(xué)鍵屬于活躍的化學(xué)能兩個(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水解是一個(gè)釋放能量的過程A-PP P+ATP酶酶ADP+ +Pi(磷酸) + +ATP水解產(chǎn)生的能量用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。 三、ATP的形成與ADP的

10、相互轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)平衡ATP水解酶ADP +Pi +能量合成酶來源于：光合作用呼吸作用（放能反應(yīng)）用于：各項(xiàng)生命活動(dòng)（吸能反應(yīng)） 相互轉(zhuǎn)化的意義是: 使能量能夠循環(huán)流通 一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg，在緊張活動(dòng)的情況下，ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min。 而細(xì)胞內(nèi)ATP、ADP的總量?jī)H有2-10mg。 人體細(xì)胞每天的能量需要水解200-300摩爾的ATP，這意味著每個(gè)ATP分子每天要被重復(fù)利用2000-3000次。 資料資料 ：細(xì)胞內(nèi)ATP含量少，但ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化十分迅速，不能長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。使得ATP含量處在動(dòng)態(tài)平衡之中，保證了生物體內(nèi)部穩(wěn)定供能環(huán)境。特點(diǎn)：ATP的來源

11、通過呼吸作用分解糖類等有機(jī)物，釋放其中的能量，用于生成ATP。 綠色植物通過光合作用，吸收光能用于合成ATP 。人體的成熟的紅細(xì)胞，ATP的合成場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)酵母菌細(xì)胞中，將丙酮酸的能量轉(zhuǎn)移到ATP的場(chǎng)所： 線粒體基質(zhì)動(dòng)物、人、真菌、動(dòng)物、人、真菌、多數(shù)細(xì)菌等多數(shù)細(xì)菌等綠色植物綠色植物能 量呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP +Pi+ATP 酶糖類、脂肪等有機(jī)物氧化分解。ATP的來源 u ATP合成過程中，光合作用的光反應(yīng)階段沒有有機(jī)物的氧化分解，并不是總是伴隨有機(jī)物的氧化分解。與ATP有關(guān)的坐標(biāo)圖甲乙丙丙（1）甲圖表示ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系A(chǔ)點(diǎn)表示無氧條件下，細(xì)

12、胞可通過無氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。AB段表示隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生量隨之增加。與ATP有關(guān)的坐標(biāo)圖甲乙丙丙BC段表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時(shí)的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。（2）乙圖可表示哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中ATP來自無氧呼吸，與O2無關(guān)。（3）丙圖表示呼吸強(qiáng)度與ATP產(chǎn)生量的關(guān)系。反應(yīng) ATPADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量ATP反應(yīng)條件（酶種類）場(chǎng)所能量來源能量去向酶酶酶酶ATP水解酶ATP合成酶生物體的需要能量的部位線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)等ATP中特殊的化學(xué)鍵呼吸作用、

13、光合作用用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于ATP的特殊化學(xué)鍵中物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的 結(jié)論 ：討論題討論題請(qǐng)大家一起來思考分析，并相互交流下面的問題：是一個(gè)可逆反應(yīng)嗎？NO拓展：能量轉(zhuǎn)變需經(jīng)哪些生理過程？光能糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能直接用于各種生命活動(dòng)光合作用呼吸作用ATP水解四、ATP的作用 光合作用是吸能反應(yīng)，吸收的是光能。呼吸作用的場(chǎng)所：1）無氧呼吸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2）有氧呼吸：線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)四、ATP的作用 轉(zhuǎn)化為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能ATP 酶 能能 量量+ADP +Pi用于恒定體溫生物放電ATP主動(dòng)運(yùn)輸各種運(yùn)動(dòng)，如肌細(xì)胞收縮葡萄糖+果糖蔗糖酶細(xì)胞內(nèi)各種吸能反應(yīng)生物發(fā)光大

14、腦思考（滲透能）（電能）（光能） （機(jī)械能）（化學(xué)能）（熱能）四、ATP的作用 ATP利用實(shí)例ATP為Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸供能參與Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d 體 蛋 白 是 一 種_；當(dāng)膜_側(cè)的Ca2+與其相應(yīng)位點(diǎn)_時(shí)，其酶活性就被_。 在這種酶的作用下，ATP分子的_脫離下來與_，這一過程伴隨著_，_這就是載體蛋白的_。載體蛋白的_導(dǎo)致其_，_使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)_膜_側(cè)，將Ca2+釋放到膜外；能催化ATP水解的酶內(nèi)結(jié)合激活末端磷酸基團(tuán)載體蛋白結(jié)合的轉(zhuǎn)移磷酸化磷酸化空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向外 P88ATP水解釋放的_使_等分子_，這在細(xì)胞中是常見的。這些分子被_后，_，_也被改變，因?yàn)榭梢詤⒓痈鞣N化學(xué)反應(yīng)；磷酸基

15、團(tuán)蛋白質(zhì)磷酸化磷酸化空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化活性四、ATP的作用 能量發(fā)生變化參與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白，本身具備催化ATP水解的能力。大部分以熱能形式散失，少部分儲(chǔ)存在遠(yuǎn)離A的特殊化學(xué)鍵中: ATP合成：C6H12O6+6H2O+6O6 CO2+12H2O+能量 酶熱能ADP+Pi ATP酶酶 吸能反應(yīng): ATP水解:葡萄糖+果糖 蔗糖酶ATPADP+PiATP合成放能反應(yīng)所釋放的能量用于ATP的合成。水解ATP水解所產(chǎn)生的能量用于吸能反應(yīng)。ADP+Pi放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)四、ATP的作用 能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。p ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣貨幣”。記憶術(shù)：

16、 “吸水”吸能、水解。 “合放”核有放射性ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化的過程，反應(yīng)類型、反應(yīng)條件、能量的來源、能量的去路、反應(yīng)場(chǎng)所不同，所以ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)。物質(zhì)是可逆(循環(huán))的，但能量不可逆（不循環(huán)）。ATP的含量很少，是因?yàn)锳TP與ADP之間可以發(fā)生快速的相互轉(zhuǎn)化，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。細(xì)胞之中ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性（統(tǒng)一性）。原核生物(藍(lán)藻、光合細(xì)菌)光合作用也可以合成ATP，細(xì)胞呼吸也能合成ATP。注意注意 ATP能量，ATP是一種高能磷酸化合物，是一種與能量有關(guān)的物質(zhì)。ATP并不是細(xì)胞內(nèi)唯一直接能源物質(zhì)，如存在于各種細(xì)胞內(nèi)的U

17、TP、GTP、CTP。 ATP的合成時(shí)產(chǎn)生水，在水解時(shí)消耗水。ATP在生物體內(nèi)外都發(fā)揮作用。 所有生物（病毒除外）都能利用呼吸作用（細(xì)胞呼吸）釋放的能量合成ATP。 有一些生命活動(dòng)不需要能量，例如：自由擴(kuò)散，協(xié)助擴(kuò)散，氣體交換，滲透作用，蒸騰作用等。直接能源物質(zhì)-ATP主要能源物質(zhì)-糖類主要儲(chǔ)能物質(zhì)-脂肪生命活動(dòng)主要承擔(dān)者-蛋白質(zhì)，通常不用于提供能量。生物體內(nèi)的能源及能源物質(zhì)1、生物體內(nèi)貯存能量的有機(jī)物有： 糖類、脂肪、蛋白質(zhì)2、細(xì)胞中重要的能源物質(zhì)（“生命的燃料”）: 葡萄糖3、植物細(xì)胞中重要的儲(chǔ)存能量的物質(zhì)：淀粉4、動(dòng)物細(xì)胞中重要的儲(chǔ)存能量的物質(zhì)： 糖原5、生物體內(nèi)主要儲(chǔ)存能量的物質(zhì)：脂肪6、生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì)：7、生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的直接能量物質(zhì)：糖類ATP8、生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的最終能源：光能（太陽能）9、生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的輔助能源：磷酸肌酸搶答題小結(jié)1、ATP分子結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：、ATP在能量代謝中的作用：我們學(xué)習(xí)了哪些相關(guān)的知識(shí)？ATP的化學(xué)組成及特點(diǎn)：腺苷（A） 三個(gè)（T）磷酸基團(tuán)（P）作為能量的“通貨”，為各種生命活動(dòng)直接提