5.2 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

第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP第五章：問題探討主動運(yùn)輸ATPp磷酸化p去磷酸化ADP請同學(xué)們思考之前學(xué)過的哪一種運(yùn)輸方式需要ATP的參與？123ATP是一種高能磷酸化合物ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化ATP的利用目錄123焦點(diǎn)一ATP的功能是什么？ATP有什么樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？ATP是一種高能磷酸化合物有機(jī)物中的化學(xué)能ATP中的化學(xué)能耗能的生命過程細(xì)胞中流通的能量“貨幣”1.ATP的功能驅(qū)動細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，ATP有什么樣的結(jié)構(gòu)可以作為直接的能源物質(zhì)？ATP是一種高能磷酸化合物ATP英文全稱是adenosine

triphosphate，adenosine是

結(jié)合而成。tri是“

”的意思，phosphate是

。腺苷（腺嘌呤+核糖）三磷酸基團(tuán)ATP的結(jié)構(gòu)式2.ATP的結(jié)構(gòu)圖中①②③的結(jié)構(gòu)分別代表什么？腺苷三個磷酸基團(tuán)腺嘌呤核糖αβγ①②A: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腺苷磷酸基團(tuán)普通的化學(xué)鍵特殊的化學(xué)鍵2.ATP的結(jié)構(gòu)ATP結(jié)構(gòu)式ATP模型圖ATP結(jié)構(gòu)簡式~~PPPA筆記β位與γ位磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵更容易斷裂ATPH2OADP腺苷二磷酸OPOHO-O-能量高達(dá)30.54kJ/molATP中兩個相鄰的磷酸基團(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)移勢能。ADP中相互排斥的磷酸基團(tuán)減少，勢能降低磷酸基團(tuán)攜帶轉(zhuǎn)移的“勢能”與其他分子結(jié)合酶磷酸P3.ATP是一種高能磷酸化合物負(fù)電負(fù)電負(fù)電H~PPA課堂檢測B1.如圖為ATP的結(jié)構(gòu)示意圖，其中甲、乙和丙表示構(gòu)成ATP的小分子物質(zhì)，a、b表示某種化學(xué)鍵。下列敘述錯誤的是（

）A．甲表示磷酸基團(tuán) B．乙表示脫氧核糖C．丙表示腺嘌呤D．a(chǎn)、b表示特殊的化學(xué)鍵課堂檢測A2．32P是31P的放射性同位素，科學(xué)家將標(biāo)記的32P注入活的肝臟細(xì)胞內(nèi)，隨后迅速分離細(xì)胞內(nèi)的某種物質(zhì)，測定其放射性，該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A．該物質(zhì)①處為堿基，且該堿基為RNA所特有B．ATP可能作為細(xì)胞間的信息傳遞分子C．ATP能為細(xì)胞的生命活動直接提供能量D．32P出現(xiàn)在該分子的3個磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率不相等123焦點(diǎn)二ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量多嗎?生物體如何補(bǔ)充生命活動所需要的大量的ATP呢?ATP合成與水解過程中能量的來源與去處是怎樣的ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化ATP消耗量大ATP含量很少矛盾每個細(xì)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?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運(yùn)動的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)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合成和水解都非常迅速1.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化能量能量合成水解光合作用呼吸作用人、動物、真菌、多數(shù)細(xì)菌等綠色植物呼吸作用~~~各項(xiàng)生命活動PPPPPPP根據(jù)示意圖你能分析ATP合成與水解過程中能量的來源與去處。來源ATPADPATP水解后轉(zhuǎn)化為比ATP穩(wěn)定的化合物

，脫離下來的

如果未轉(zhuǎn)移給其他分子，成為游離的磷酸（Pi）。

ADP（腺苷二磷酸）磷酸基團(tuán)寫出ATP水解的反應(yīng)式:在有關(guān)酶作用下，ADP接受

，同時與

結(jié)合，重新轉(zhuǎn)化成ATP。能量Pi（1）ATP的水解過程（2）ATP的合成過程寫出ATP合成的反應(yīng)式:ATP合成酶ADP+Pi+能量ATP水解酶ADP+Pi+能量1.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)能量來源植物動物、人、真菌、大多數(shù)細(xì)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)生命活動儲存于一種特殊的化學(xué)鍵中（末端）呼吸作用有機(jī)物釋放的能量可逆的不可逆不相同根據(jù)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的示意圖完成下列表格ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化時刻發(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

的動態(tài)平衡統(tǒng)一性ATP水解酶ADP+Pi+能量合酶2.ATP的組成1.下圖表示ATP的合成和水解。下列有關(guān)ATP與ADP動態(tài)平衡的敘述，錯誤的是（

）A．ATP易水解與“～”的穩(wěn)定性較差有關(guān)B．藍(lán)細(xì)菌的質(zhì)膜上可發(fā)生ATP的合成和水解C．肌肉收縮釋放出的能量可用于ATP的合成D．細(xì)胞代謝的旺盛程度與ATP-ADP循環(huán)速度有關(guān)課堂檢測C課堂檢測D2.如圖中甲表示ATP，乙、丙、丁、戊表示相關(guān)物質(zhì)，下列有關(guān)敘述不正確的是（）A．細(xì)胞內(nèi)甲和乙相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的統(tǒng)一性B．乙→甲過程中，動植物的能量來源不完全相同C．丙中含有一個磷酸基團(tuán)，是RNA的基本組成單位之一D．丁由腺苷和核糖組成，而戊可用于甲的合成12焦點(diǎn)三ATP水解后可用于哪些生命活動?ATP水解釋放的能量如何用于各項(xiàng)生命活動?ATP的利用用于大腦思考（電能）用于肌肉收縮（機(jī)械能）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（光能）用于主動運(yùn)輸（滲透能）1.ATP的利用舉例ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動的？細(xì)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Ca2+與其運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合，ATP水解酶被激活；在ATP水解酶的作用下，ATP水解，磷酸基團(tuán)與載體蛋白結(jié)合，載體蛋白磷酸化；載體蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外。

（主動運(yùn)輸為例看圖5-7排序)ATP用于主動運(yùn)輸參與Ca2+主動運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶（Ca2+-ATP酶/Ca2+泵）放能反應(yīng)葡萄糖、脂肪等合成水解ATPADP能量能量2.細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)類型放能反應(yīng)與

反應(yīng)聯(lián)系，釋放的能量儲存在

中；吸能反應(yīng)與

聯(lián)系，需要吸收的能量由

提供；能量通過ATP在吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)之間流通，因此把ATP比喻成細(xì)胞內(nèi)

。ATP水解ATP合成ATP流通的能量“貨幣”ATP水解（各項(xiàng)生命活動）吸能反應(yīng)什么是吸能反應(yīng)、放能反應(yīng)請舉例，并說出它們與ATP的關(guān)系熒光素ATP能量激活的熒光素?zé)晒馑孛?氧氣氧化熒光素發(fā)出熒光拓展延伸螢火蟲的發(fā)光原理及利用通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)你能解釋螢火蟲發(fā)光的原理嗎？發(fā)揮你的想象利用螢火蟲發(fā)光原理，如何利用到生活實(shí)踐中？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”。課堂檢測C1.相對于細(xì)胞外液而言，大部分動物細(xì)胞內(nèi)部的Na＋濃度很低,而K＋濃度很高，細(xì)胞通過主動地泵出Na＋和泵入K＋,來維持這種濃度差異。運(yùn)輸這兩種離子跨膜的是鈉鉀泵，運(yùn)輸過程如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）A．鈉鉀泵的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，且具有ATP水解酶的作用B．在轉(zhuǎn)運(yùn)Na＋和K＋的過程中，鈉鉀泵的空間結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化C．鈉鉀泵既能運(yùn)輸Na＋又能運(yùn)輸K＋，所以沒有特異性D．低溫、低氧會影響鈉鉀泵運(yùn)輸鈉鉀離子課堂檢測C2．如圖表示ATP-ADP循環(huán)。關(guān)于該循環(huán)的說法，正確的是（）

A．葉肉細(xì)胞中過程①發(fā)生在線粒體中，過程②發(fā)生在葉綠體中B．過程①與生物體內(nèi)的許多吸能反應(yīng)相聯(lián)系C．過程①和過程②在肌肉收縮過程中均會發(fā)生D．細(xì)胞中需要能量的生命活動都是由過程②直接供能的ATP全稱：腺苷三磷酸結(jié)構(gòu)簡式：

A-P～P～PATP的來源：ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化:ATP的利用：各種形式的能量光合作用呼吸作用ATPADP+Pi+能量酶1

酶2總結(jié)：正是由于細(xì)胞內(nèi)具有ATP這種能量“通貨”，細(xì)胞才能及時而持續(xù)地滿足各項(xiàng)生命活動對能量的需求。小結(jié)1.能準(zhǔn)確表示ATP中三個磷酸基團(tuán)之間以及磷酸基團(tuán)和腺苷之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡式是（）A.A—P—P~PB.A—P~P~PC.A~P~P—PD.A~P~P~PB教材課后習(xí)題·概念檢測2.下列物質(zhì)中，能夠直接給細(xì)胞生命活動提供能量的是（）A.脂肪酸B.氨基酸C.腺苷二磷酸D.腺苷三磷酸D3.下面關(guān)于ATP的敘述，錯誤的是（）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的比值相對穩(wěn)定B教材課后習(xí)題·概念檢測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.動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率D.加入蛋白質(zhì)變性劑會提高離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率C教材課后習(xí)題·概念檢測1.就細(xì)胞中的吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)各舉出一個實(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。吸能反應(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),儲存在ATP中。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時釋放能量來提供的。放能反應(yīng)：教材課后習(xí)題·拓展應(yīng)用2.同樣是能源物質(zhì)，ATP與葡萄糖具有不同的特點(diǎn)。請你概括出ATP具有哪些特點(diǎn)。在儲存能量方面,ATP同葡萄糖相比具有以下兩個特點(diǎn)：ATP分子中含有的化學(xué)能比較少,一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時釋放的化學(xué)能?約只是一分?子葡萄糖的1/94