細(xì)胞的能量“貨幣”ATP課件【備課精研+高效課堂】高一上學(xué)期生物人教版必修1

第5章

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【問題探討】《秋夕》——杜牧銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽?？椗?。1.螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？2.螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？3.在螢火蟲發(fā)光的過程中有能量轉(zhuǎn)化嗎？討論：相互傳遞信號，以便繁衍后代。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)。有。螢火蟲腹部細(xì)胞內(nèi)一些有機(jī)物中儲存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成光能時(shí)，螢火蟲才能發(fā)光。細(xì)胞內(nèi)哪些物質(zhì)有可能為螢火蟲發(fā)光提供能量呢？螢火蟲的尾部發(fā)光細(xì)胞中有熒光素和熒光素酶。熒光素能量激活的熒光素氧化熒光素氧氣熒光素酶發(fā)出熒光【螢火蟲的發(fā)光原理】細(xì)胞內(nèi)哪些物質(zhì)有可能為螢火蟲發(fā)光提供能量呢？能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、糖原1934年,羅曼在研究肌肉細(xì)胞的收縮機(jī)理時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種化合物，在肌肉細(xì)胞耗能的生理過程中總伴隨該物質(zhì)的分解放能。1935年,羅曼確定了這是一種儲存著能量的生物小分子，英文縮寫為ATP。實(shí)驗(yàn)：探究螢火蟲發(fā)光的直接供能物質(zhì)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，取四等份分別裝入四支試管，各加入少量生理鹽水使之混合，置于暗處，可見試管內(nèi)有淡黃色熒光出現(xiàn)，約過15分鐘熒光消失，然后進(jìn)行如下操作：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)15min熒光消失暗處ABCD２ｍｌ葡萄糖溶液２ｍｌ脂肪溶液２ｍｌ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)

２ｍｌATP溶液直接能源物質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論使螢火蟲發(fā)光的直接能源物質(zhì)是ATP一、ATP是一種高能磷酸化合物2.ATP功能：ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)3.ATP結(jié)構(gòu)：(1)元素組成：C、H、O、N、P(2)分子組成：腺嘌呤核糖磷酸基團(tuán)1.ATP名稱：腺苷三磷酸(ATP)(3)結(jié)構(gòu)簡式：A–P～P～PA、T、P、—、～分別代表什么？A表示：腺苷T表示：三P表示：磷酸基團(tuán)～表示：特殊的化學(xué)鍵—表示：普通化學(xué)鍵(3)結(jié)構(gòu)簡式：A–P～P～P腺嘌呤核糖磷酸基團(tuán)（P）磷酸基團(tuán)（P）磷酸基團(tuán)（P）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)特殊化學(xué)鍵A、T、P、—、～分別代表什么？A表示：腺苷T表示：三P表示：磷酸基團(tuán)～表示：特殊的化學(xué)鍵—表示：普通化學(xué)鍵3.ATP特點(diǎn)：(1)ATP不穩(wěn)定：末端磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢能(2)ATP水解的過程是釋放能量的過程：1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ；水解時(shí)釋放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫高能化合物。ATP是一種高能磷酸化合物酶腺嘌呤核糖磷酸基團(tuán)【易錯(cuò)判斷】1.ATP由1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)構(gòu)成。（

）2.ATP是高能磷酸化合物，含3個(gè)特殊的化學(xué)鍵，其中末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。（

）3.ATP是細(xì)胞內(nèi)主要的能源物質(zhì)。（

）1.能源物質(zhì)：2.主要能源物質(zhì)：3.儲能物質(zhì)：4.主要儲能物質(zhì)：5.直接能源物質(zhì)：6.最終能量來源：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP糖類(葡萄糖)脂肪、淀粉(植物)、糖原(動(dòng)物)脂肪ATP太陽能×××A—P~P~P①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(gè)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，代表腺苷化合物結(jié)構(gòu)簡式“A”含義共同點(diǎn)

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酸腺嘌呤所有“A”都含有腺嘌呤ATPDNARNA核苷酸二、ATP的利用

ATP水解酶A–P～P～PA–P～P+Pi+能量腺苷二磷酸（ADP）不穩(wěn)定,易斷裂也易形成細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP提供能量的光能電能機(jī)械能滲透能化學(xué)能生物發(fā)光主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞胞吐物質(zhì)合成肌肉收縮電鰩發(fā)電、大腦思考熱能維持體溫ATP的利用形式ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的原理ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的原理PPPACa2+參與Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白，也是一種能催化ATP水解的酶。二、ATP的利用

ATP水解酶ATP

ADP+Pi+能量ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的原理PPPACa2+1.載體蛋白酶活性的激活膜內(nèi)側(cè)的Ca2+與相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合，可激活載體蛋白的酶活性。二、ATP的利用

ATP水解酶ATP

ADP+Pi+能量PPPACa2+2.載體蛋白的磷酸化在載體蛋白這種酶的作用下，ATP末端的磷酸基團(tuán)脫離，挾能量與載體蛋白結(jié)合。PPPAATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的原理二、ATP的利用

ATP水解酶ATP

ADP+Pi+能量二、ATP的利用ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的原理Ca2+3.載體蛋白空間結(jié)構(gòu)改變PPPA載體蛋白的磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)改變。

ATP水解酶ATP

ADP+Pi+能量二、ATP的利用Ca2+PPPAATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的原理3.載體蛋白空間結(jié)構(gòu)改變載體蛋白的磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)改變。

ATP水解酶ATP

ADP+Pi+能量二、ATP的利用Ca2+PPPA使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外，釋放Ca2+。ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的原理：ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)可以使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，使其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，活性改變。ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能的原理3.載體蛋白空間結(jié)構(gòu)改變

ATP水解酶ATP

ADP+Pi+能量三、ATP的合成ADP+Pi+能量ATPATP合成酶用作吸呼光合作用呼吸作用ADP轉(zhuǎn)化成ATP時(shí)所需能量的主要來源糖類、脂肪等有機(jī)物氧化分解動(dòng)物和人真菌大多數(shù)細(xì)菌綠色植物化能合成硝化細(xì)菌資料分析：

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。ATP消耗量大

成人體內(nèi)ATP總量約2~10mg；

人體在安靜狀態(tài)下，肌肉內(nèi)ATP含量只能供肌肉收縮1~2s。ATP含量很少矛盾

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ATP的合成和水解都非常迅速123四、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化ppppp能量Pi能量PiATP合成酶ATP水解酶(ATP)(ADP)ATPATP合成酶ATP水解酶ADP+Pi+能量1.轉(zhuǎn)化過程：2.轉(zhuǎn)化特點(diǎn)：(1)ATP和ADP的這種相互轉(zhuǎn)化，是時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中的。(2)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都是一樣的，這體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。四、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)ATP→ADP+Pi+能量ADP+Pi+能量→ATP反應(yīng)類型酶的類型場所能量來源能量去向酶酶水解反應(yīng)合成反應(yīng)ATP水解酶ATP合成酶生物體需能部位線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)等特殊化學(xué)鍵斷裂有機(jī)物中的化學(xué)能、光能用于各項(xiàng)生命活動(dòng)形成特殊化學(xué)鍵ATP與ADP互相轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)嗎？不是，物質(zhì)是相同的，但能量和酶不同3.ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)吸能反應(yīng)：放能反應(yīng)：吸收能量，來自ATP的水解，比如蛋白質(zhì)的合成。釋放能量，用于ATP的合成，比如葡萄糖的氧化分解。吸能反應(yīng)放能反應(yīng)直接用于各種生命活動(dòng)糖類等有機(jī)物中的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能呼吸作用ATP水解細(xì)胞為什么不直接利用葡萄糖等有機(jī)物中的能量，而是要將能量轉(zhuǎn)移至ATP中再利用？1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放能2870kJ，1molATP水解可以釋放能量30.54kJ。ATP用作直接能源物質(zhì)，這主要源于：1.ATP具有較高的轉(zhuǎn)移勢能2.ATP在消耗后可以快速重新生成3.……能量通過ATP分子在放能反應(yīng)和吸能反應(yīng)之間流通【易錯(cuò)判斷】(4)吸能反應(yīng)伴隨著ATP的合成，放能反應(yīng)伴隨著