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第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
第1课时
授课老师：
章节导图
细胞代谢
需要
酶
5.1
需要
为ATP转化提供条件
为酶合成供能
课时
聚焦
5.2
【探究活动1】让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考讨论有关的生物学问题。
讨论1：萤火虫发光的生物学意义是什么？
主要是相互传递求偶信号，吸引异性。
讨论2：萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
腹部后端细胞内的荧光素是特有的发光物质。
讨论3：萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
有机物中储存的化学能转变成光能。
情景导入
【萤火虫的发光原理】
萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。
能量
荧光素酶
＋ 氧气
荧光素
激活的荧光素
荧光
氧化
荧光素
发出
细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量 呢？

ATP是不是萤火虫发光的直接能源物质呢？
设计实验来探究
情景导入
糖类
细胞中主要的能源物质
脂肪
细胞中良好的储能物质
ATP
细胞中另一种能源物质
数10只萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP制剂等
荧光素+能量+O2 氧化荧光素
荧光素酶
（发出荧光）
1.实验材料：
2.实验原理：
一.探究萤火虫发光的直接能源物质
新知建构
【作出假设】
【提出问题】
萤火虫发光的直接能源物质是什么？
【实验设计】
ATP是直接的能源物质
？
荧光消失
暗处
A
B
C
D
２ｍｌ葡萄糖溶液
２ｍｌATP溶液
２ｍｌ脂肪溶液
２ｍｌ蒸馏水
观察
预期结果如何？
15min
暗处
4.实验过程：
新知建构
一.探究萤火虫发光的直接能源物质
B
D
C
ATP制剂2ml
0.1%葡萄糖2ml
脂肪溶液2ml
1.本实验的变量是什么？如何确定实验组与对照组？
2.为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质？
【思考讨论】
自变量：供能物质的种类。因变量：是否发光；无关变量：环境条件等
实验组：B，C，D；对照组：任何供能物质不加，A
消耗萤火虫发光器本身的能量物质，避免对后续实验干扰
5.实验结论：
ATP是驱动细胞活动的直接能源物质
新知建构
一.探究萤火虫发光的直接能源物质
【探究活动2】自主阅读教材相关信息和P86第二段，小组合作2分钟完成下列模型建构
二.ATP是一种高能磷酸化合物
新知建构
【任务1】构建ATP模型图
P
P
P
P
~
~
【任务2】构建腺苷的模型图
中文名称：腺苷三磷酸
腺苷=腺嘌呤+核糖
1分子磷酸
+
1分子五碳糖
+
1分子含N碱基
类比
核苷酸结构
1.ATP的结构
【任务3】自主阅读教材1-2分钟P86第二段和相关信息，集体回答下列问题：
二.ATP是一种高能磷酸化合物
新知建构
问题1：ATP的元素组成？
问题2：ATP的结构简式如何书写？
问题3：简式中A、T、P、—、～分别代表什么？
问题4：A指什么结构？包含哪几部分？跟我们以前学过的含“A”物质有没有联系？
C、H、O、N、P
A－P～P～P
腺苷（A）
二.ATP是一种高能磷酸化合物
新知建构
1.ATP的结构
问题3：简式中A、T、P、—、～分别代表什么？
A－P～P～P
腺苷
A:
三
T:
磷酸基团
P:
普通的化学键
—:
～:
特殊的化学键
AMP（腺苷一磷酸，RNA的组成单位）
ADP （腺苷二磷酸）
ATP （腺苷三磷酸）
A—P~P~P
①
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
T
A
C
G
A
T
G
C
②
A
④
A
U
G
C
③
ATP
DNA
RNA
核苷酸
不同化合物中“A”的辨析
共同点
:腺嘌呤
二.ATP是一种高能磷酸化合物
应用迁移
ATP为什么是一种高能磷酸化合物？
~
P
P
P
相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。
负电
负电
负电
~
P
P
P
ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低，相对稳定
ADP
腺苷二磷酸
ATP
腺苷三磷酸
游离磷酸基团（pi)携带转移的“势能”与其他分子结合
~
2.ATP的结构特点
二.ATP是一种高能磷酸化合物
新知建构
①特殊的化学键不稳定
②末端磷酸基团(pi)具较高转移势能
③ATP水解的过程是释放能量的过程
1molATP水解释放的能量高达30.54kJ
水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫高能化合物
——ATP是一种高能磷酸化合物
注意：ATP=物质≠能量（只是其特殊化学键中储存能量）
二.ATP是一种高能磷酸化合物
新知建构
2.ATP的结构特点
ATP
消耗量大
ATP
含量很少
矛盾
研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。
1
成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。
2
ATP合成和水解都非常迅速
每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解
3
三. ATP和ADP可以相互转化
结论：ATP分解的同时ATP也在合成
新知建构
【探究活动3】阅读资料，分析资料得出结论
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量
Pi
酶
酶
能量
Pi
ATP ADP+ Pi+能量
ATP水解酶
ATP合成酶
1.反应过程（反应式）
三. ATP和ADP可以相互转化
新知建构
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量
Pi
水
解
酶
Pi
合
成
酶
能量
动态平衡
②ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性。
①.ATP与ADP这种转化是时刻不停的发生并处于动态平衡之中，比值处于相对稳定
2.相互转化特点
三. ATP和ADP可以相互转化
新知建构
这里的能量从哪里来？
这里的能量
去哪里？
ATP
结构组成：
结构简式：
功能：
中文名称：
元素组成：
结构特点：
驱动细胞生命活动的直接能源物质
1分子腺苷、2个特殊化学键，3分子磷酸基团
腺苷三磷酸
C、H、O、N、P
A-P～P～P
特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团具较高转移势能
与RNA关联：
脱掉末端两个磷酸基团后(AMP)构成RNA的基本单位
”1,2,3“
结构：
相适应
总结启新
思考:ATP合成的能量来源是什么？ATP又是如何在生命活动被利用的呢？

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