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(共42张PPT)
第三章 细胞中能量的转换和利用
第1节 生命活动所需要酶和能源物质
第2课时
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
高中生物学
（苏教版2019）
课标内容
1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。
2.根据ATP与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。
无荧光出现
B
２ｍｌ
葡萄糖溶液
无荧光出现
A
２ｍｌ
生理盐水
有荧光出现
C
２ｍｌ
ATP溶液
荧光消失
15min
暗处
暗处
观察
将萤火虫的发光器捣碎放入试管中,加入适量生理盐水,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失。
01
ATP分子的结构
ATP分子的结构
ATP的英文全称是：adenosine tri-phosphate
腺苷
三
磷酸盐
中文名称：腺苷三磷酸
O-
C
O
C
C
H
H
OH
OH
C
C
O
P
O
P
O
P
O-
O
O-
O
O-
O
N
C
N
C
C
C
N
C
N
N
H
H
H
H
H
H
H
H
ATP分子的元素组成？
1、ATP的元素组成：C、H、O、N、P
O-
C
O
C
C
H
H
OH
OH
C
C
O
P
O
P
O
P
O-
O
O-
O
O-
O
N
C
N
C
C
C
N
C
N
N
H
H
H
H
H
H
H
H
腺嘌呤
核糖
腺苷
三个磷酸基团
腺苷三磷酸（ATP)
ATP分子的结构简式？
2、结构简式：
A P～P～P
–
O-
C
O
C
C
H
H
OH
OH
C
C
O
P
O
P
O
P
O-
O
O-
O
O-
O
N
C
N
C
C
C
N
C
N
N
H
H
H
H
H
H
H
H
ATP分子的结构简式中A代表？T代表？P代表？~代表？
3、 A代表腺苷，T代表三，P代表磷酸基团，“ ~ ”代表磷酐键
磷酐键
磷酐键
02
ATP分子的供能机理
ATP分子的供能机理
H20
酶1
ATP分子供能机理
+H2O
(Pi)
(ADP)
带着能量转移
酶1
Ca2+
ATP
1．参与Ca2+ 主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP 水解的酶。当膜内侧的Ca2+ 与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
ATP分子供能机理
Ca2+
ADP
2．在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。
ATP分子供能机理
Ca2+
ADP
3．载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外。
ATP分子供能机理
1.如图为ATP的结构式，回答下列问题：
(1)ATP中“～”这个磷酐键不稳定的原因是：________________________
__________________________。
(2)若1分子ATP完全水解，可得到的成分是：__________________________
_________________。
两个相邻的磷酸基团都
带负电荷而相互排斥等
1分子腺嘌呤、1分子核糖和
3分子磷酸基团
情境探疑
2.阅读下列材料，回答问题：
材料1　将用32P标记的磷酸加入细胞培养液，并在短时间内快速分离出细胞的ATP，结果ATP浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带有放射性标记。
材料2　经测定，一个成年人每天大约消耗45 kg ATP，但每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g，即每个细胞每秒钟可形成1 000万个ATP且同时有等量的ATP被分解。
(1)材料1中，细胞内的ATP只有末端磷酸基团带有放射性标记，这说明________________________________________。
(2)材料2说明ATP和ADP之间的相互转化快速、时刻不停地进行，处于__________。
(3)ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的。该事实说明______________________________________。
ATP中末端磷酸基团容易水解和重新生成
动态平衡
生物界具有统一性，生物具有共同的起源
情境探疑
03
ATP与ADP相互转化
ATP与ADP可以相互转化
ATP
ADP
酶
酶
能量到哪里去？
能量从哪里来？
ADP转化成ATP时所需能量的主要来源
动物、人、真菌、
绿色植物
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
ADP +Pi+
ATP
ATP合成酶
能量
糖类等有机物氧化分解释放的能量
光反应中光合色素吸收的光能
大多数细菌
呼吸
作用
光合
作用
放能反应
主动
运输
电鳐
发电
肌肉
收缩
大脑
思考
萤火虫
发光
吸能
反应
物质
合成
ATP与ADP可以相互转化
一方面为细胞提供所需的ATP
另一方面使ATP仍然维持相对恒定的水平
意义：
吸（需）能反应总是与____________相联系，由ATP水解提供能量；
放能反应总是与____________相联系，释放的能量贮存在ATP中。
ATP的水解
ATP的合成
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
糖类、脂肪等有机物
储存有大量的能量，
但不能被直接利用
ATP储存的能量相对较
少，但能被直接利用
释放
储存
ATP是细胞的能量“货币”。
ATP是细胞的能量“货币”
3.ATP为生命活动提供能量离不开与ADP的相互转化。右图表示ATP和ADP的相互转化过程，请结合该图分析：
(1)写出ATP与ADP相互转化的反应式。
情境探疑
(2)ATP与ADP相互转化的过程是否为可逆反应？(从反应条件、能量来源和去向、反应进行的场所方面分析)
情境探疑
(3)下列过程需要ATP水解提供能量的是____________ (填编号)。
①主动运输　②生物发光、发电　③肌肉收缩 ④淀粉合成　⑤大脑思考　⑥根细胞吸收水分
①②③④⑤
情境探疑
反 应 ATP →ADP+Pi+能量
ADP+Pi+能量→ATP
反应类型
酶的类型
能量来源
能量去向
场所
酶2
酶1
水解反应
合成反应
ATP水解酶
ATP合成酶
末端磷酰基转移
有机物中的化学能以及光能
用于各项生命活动
合成ATP
活细胞所有部位
细胞质基质、线粒体、叶绿体等
物质是可逆的，能量是不可逆的，酶、场所也不相同
ATP与ADP的相互转化是可逆反应吗
ATP的水解和合成不属于可逆反应
归纳提升
例1 右图表示与ATP相关的部分结构示意图，下列分析中正确的是(　　)
D.d表示ATP，是生物体的直接能源物质
A.a表示ADP，与ATP相比少了一个磷酸
B.b表示腺苷，是ATP中“A”代表的含义
C.c表示腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一
典例应用
ATP、DNA、RNA、核苷酸的结构简式中“A”的含义
归纳提升
例2 ATP与ADP的转化关系如图，其中①和②为反应过程，③表示某化学键，下列叙述正确的是(　　)
B.过程②的能量来源可以不同
A.过程①是合成反应
C.过程①和②需要的是同一种酶
D.细胞内所有的需能反应均由ATP供能
典例应用
1.与ATP产生量有关的曲线分析
情境探疑
(1)甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系：
①A点表示______条件下，细胞可通过__________分解有机物，产生少量ATP。
②AB段表示随____供给量增多，有氧呼吸明显_____，通过__________分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
③BC段表示______供给量超过一定范围后，ATP的产生量__________，此时的限制因素可能是____、________、______等。
(2)乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中ATP产生量与O2供给量的关系：ATP来自__________，与O2无关。
无氧
无氧呼吸
O2
加强
有氧呼吸
O2
不再增加
酶
ADP
Pi
无氧呼吸
情境探疑
2.能源物质总结(连线)
情境探疑
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的
ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能、电能和化学能等
归纳提升
例3 ATP是驱动细胞中各种生命活动的通用能量货币。下列叙述正确的是 (　　)
A.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和三分子磷酸基团组成
B.细胞中的需能反应一般都与ATP的合成相联系
C.剧烈运动时肌细胞中ATP合成速率大于水解速率
D.细胞内以ATP作为能量货币是生物界的共性
典例应用
4.物质的跨膜运输都需要消耗ATP。( )
5.人体在剧烈运动时，ATP与ADP之间的相互转化速度加快，但细胞中的ATP含量仍然很少。( )
1.ATP的分子结构可简写为A～P～P～P。( )
2.ATP水解时，两个磷酐键都断裂，生成ADP和Pi。( )
3.细胞中所有需要能量的生命活动都由ATP直接供应。( )
×
×
×
×
√
自查自纠
思维导图 晨读必背
1.ATP的结构简式是A－P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表磷酐键。
2.动物、人、真菌等合成ATP的途径是细胞呼吸。
3.绿色植物合成ATP的途径是光合作用和细胞呼吸。
4.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
5.需能反应往往与ATP水解相联系，放能反应往往与ATP的合成相联系。
课堂小结
1.一分子ATP中，含有的磷酐键和磷酸基团的数目分别是(　　)
B.1和3
C.2和2 D.4和6
A.2和3
随堂检测
2.如图为细胞中两种重要化合物的相互转化示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
B.过程①和②不可能发生在同一个细胞内
A.物质X指的是ATP
C.过程①中需要的能量不是过程②释放的
D.在一个活细胞中，时刻进行着过程①和②
随堂检测
3.下列有关人体细胞内ATP的叙述，正确的是 (　　)
A.处在寒冷环境中时，细胞产生ATP的速率下降
B.运动时，细胞内产生ATP的速率远大于产生ADP的速率
D.饥饿时，细胞内产生ADP的速率远大于产生ATP的速率
C.剧烈运动时，肌肉细胞水解ATP的速率迅速增加
随堂检测
4.细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的水解和合成相联系，下列说法正确的是(　　)
A.植物体内的呼吸作用是需能反应
B.由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程是放能反应
C.放能反应一般伴随着ATP的合成，释放的能量储存在ATP的三个磷酐键中
D.能量通过ATP分子在需能反应和放能反应之间流通
随堂检测
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