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(共35张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”ATP
第5章 细胞的能量供应和利用
根据ATP与ADP之间的相互转化的特点，理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。（科学思维）
通过情景创设，激发学生的学习兴趣，并渗透热爱自然和生命的情感教育，通过小组讨论和合作探究培养合作精神。（社会责任）
目标一
依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点，认同ATP的结构与功能相适应。(生命观念）
教学
目标
CONTENTS
目标二
目标三
ATP与ADP可以相互转化
ATP的利用
一
ATP是一种高能磷酸化合物
目录
二
三
问题探讨
《秋夕》
唐代 杜牧
银烛秋光冷画屏，
轻罗小扇扑流萤。
天街夜色凉如水，
卧看牵牛织女星。
萤火虫为什么会发光？
流萤指飞行不定的萤火虫。（出自现代汉语词典。）
萤火虫发光的奥秘
1、萤虫发光的生物学意义是什么？
传递求偶信号，以便交尾繁衍后代
2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
腹部后端细胞内有荧光素。
3、萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
腹部细胞内一些有机物中储存的化学能转变为光能。
问题探讨
1、萤火虫的发光细胞内有特有的发光物质荧光素
荧光素+氧气
2、为荧光素氧化直接提供能量的物质是什么？
荧光素酶
氧化荧光素
能量
（发出荧光）
糖类是细胞中主要的能源物质
脂肪是细胞中良好的储能物质
萤火虫发光的原理
提供能量的物质是什么？
探究使萤火虫发光器发光的物质的实验
实验材料：将离体荧光虫发光器研磨成粉末，然后制成荧光素试剂
实验工具：烧杯、量筒、试管、玻璃棒等
实验试剂：蒸馏水、葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP注射液等
探究活动
以小组为单位，设计实验探究萤火虫发光器的物质。
注意：弄清该实验的自变量、因变量及无关变量，结合实验目的，尝试设计实验。
学生活动一：合作探究实验
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
15min
暗处
有荧光
无荧光
无荧光
无荧光
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
实验过程
实验结果
实验结论：
ATP的功能：
是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
生物体内的能源物质总结
(1)能源物质：
(2)主要能源物质：
(3)储能物质：
(4)主要储能物质：
(5)直接能源物质：
(6)最终能量来源：
糖类、脂肪、蛋白质、ATP。
糖类。
脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。
脂肪。
ATP。
太阳能。
ATP是什么物质？
一、ATP是一种高能磷酸化合物
自主阅读P86页第三自然段，讨论并完成以下问题（理解后记忆）
1、ATP的中文名称
2、ATP的元素组成
3、ATP的结构简式如何书写？
4、简式中A、P、—、～分别代表什么？
5、A具体指什么结构，包含哪几部分，跟我们以前学过的A有什么区别？
6、ATP中的能量储存在哪儿？
7、为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？
学生活动二：自主学习并讨论
腺嘌呤
核糖
腺苷
三个磷酸基团
腺苷三磷酸（ATP)
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
腺苷三磷酸（ATP)
2.ATP的组成元素：
C、H、O、N、P
3.ATP的结构简式：
A-P～P～P
4.A、T、P、～的含义：
A表示：腺苷
T表示：三
P表示：磷酸基团
～表示：高能磷酸键
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1.ATP的中文名称：
腺嘌呤
核糖
三个磷酸基团
5.ATP为什么不稳定：
腺苷三磷酸（ATP)
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
～代表特殊的化学键，两个相邻磷酸都带负电相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能。
6.ATP是高能磷酸化合物的原因是：
1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
一、ATP是一种高能磷酸化合物
化合物 结构简式 “A”含义 共同点
ATP
DNA
RNA
核苷酸
腺苷
(由腺嘌呤和核糖组成)
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
7.不同化合物中“A”的辨析：
一、ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷（A）
ATP （腺苷三磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
AMP（腺苷一磷酸）
一、ATP是一种高能磷酸化合物
ATP很不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP与其他分子结合的趋势，当末端磷酸基团脱落后剩下的结构是什么呢？
远离腺苷的特殊的化学键易水解，释放出能量，也可以接受能量而重新形成（结构特点）。
ATP与ADP是否可以相互转化？
资料1.肌肉收缩的直接能源物质是ATP。而细胞内ATP、ADP的总量仅有2-10mg。在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s所需的能量。
资料2.一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。
1、ATP和ADP可以相互转化。
阅读以下资料，分析细胞中ATP与ADP 是否可以相互转化。
二、ATP与ADP可以相互转化
2、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，普遍存在，体现了生物界的统一性。
学生活动三：分析资料，得出结论
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量2
Pi
酶1
Pi
酶2
ATP
酶2
酶1
ADP+Pi
+能量
能量1
动态平衡
二、ATP与ADP可以相互转化
思考：
①酶1和酶2相同吗？
②能量1和能量2相同吗？
③ATP－ADP的相互转化是可逆反应吗？
ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗？
物质是可逆的，酶不一样，能量是不可逆的。所以不是可逆的。
ATP
合成酶
水解酶
ADP+Pi
+能量
二、ATP与ADP可以相互转化
那么，在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量从哪里来？
二、ATP与ADP可以相互转化
光
合
作
用
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
人、动物、
真菌、多数细菌等
绿 色 植 物
能量
ADP + Pi +
ATP
酶
有机物氧化分解
化
能
合
成
硝化细菌
ATP合成：
二、ATP与ADP可以相互转化
三、ATP的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是有ATP直接提供能量的。
A
B
＋
反应物
C
生成物
ATP
用于物质合成
实例1
实例2
用于肌肉收缩
ATP
还有其他哪些生命活动也利用了ATP？你能列举一些吗？
ATP
大脑思考
电鳗放电
物质运输
运动
三、ATP的利用
电能
电能
渗透能
机械能
光能
ATP水解释放的能量是如何用于各种生命活动的呢？
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。
Ca2+
ADP
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。
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。
三、ATP的利用
以ATP为主动运输功能为例
ATP水解释放的能量是如何用于各种生命活动的呢？
物质从ATP获得磷酸基团的过程称为磷酸化，是获能的过程；磷酸化后的蛋白质空间结构发生改变，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
三、ATP的利用
2、能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通，因此形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。
细胞内的化学反应可以分为吸能反应和放能反应两大类。
反应
反应
放能
吸能
三、ATP的利用
光能（光合作用）、化学能（呼吸作用）
光能、电能、渗透能等（各项生命活动）
1、许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量:许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中用来为吸能反应直接供能。
荧光树
三、ATP的利用
应用：科学家运用这一原理，将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。白天，阳光照射，公园与普通公园一模一样。晚上，这些树就自动发光。公园里不需要路灯，一片通明。而且，光照非常柔和。
未来，夜间发光的树可能会成为街灯的天然替代品。
课堂小结
学生构建知识网络图
课堂练习
一、概念检测
1.能准确表示ATP中三个磷酸基团之间以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是（ ）
A.A—P—P~P B.A—P~P~P C. A~P~P—P D. A~P~P~P
2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是（ ）
A.脂肪酸 B.氨基酸 C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸
3.下面关于ATP的叙述，错误的是（ ）
A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C.ATP可以水解为ADP和磷酸
D.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
B
D
B
4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是（ ）
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
课堂练习
C
课堂练习
5.下列有关ATP的叙述,正确的是(　 　)
①ATP是生物体内储存能量的主要物质；②ATP中的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中；③ATP的水解实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解；④ATP在细胞内的含量很少,但转化速率很快；⑤ATP只能注射,不能口服；⑥ATP是可流通的能量“通货”
A.①②④ B.③④⑥ C.③⑤⑥ D.③④⑤
B
课堂练习
6.ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，据图判断有关叙述正确的是（ ）　　
A.在主动运输过程中，乙的含量会减少
B.丙是DNA的基本组成单位之一
C.丁是由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D.甲→乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶的空间结构相同
甲
乙
丙
丁
戊
酶
酶
酶
D
课堂练习
二、拓展应用
1.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什么关系。
吸能反应,如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量,是吸能反应,这一反应所需要的能量是由 ATP 水解为 ADP 时释放能量来提供的。
放能反应,如葡萄糖的氧化分解能够释放能量,是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外,还用于 ADP 转化为 ATP 的反应,储存在ATP中。
课堂练习
二、拓展应用
2.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点
在储存能量方面,ATP 同葡萄糖相比具有以下两个特点，
一是 ATP 分子中含有的化学能比较少,一分子 ATP 转化为 ADP 时释放的化学能 约只是一分 子葡萄糖的1/94;
二是 ATP 分子中所含的是活跃的化学能,而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为 ATP 分子中活跃的化学能,才能被细胞利用。
课堂练习
二、拓展应用
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以AP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性 这对你理解生物的进化有什么启示
植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”ATP,这可以从一个侧面说明生物界具有统一性,也反映种类繁多的生物有着共同起源。

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