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5.2 细胞的能量“货币”ATP
第1课时
【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？
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
化
能
合
成
硝化细菌
ATP合成：
ATP水解的能量来源：
ATP水解的能量去路：
特殊的化学键断裂
用于各项生命活动
三. ATP和ADP可以相互转化
新知建构
3.能量来源和去路
思考：ATP、ADP的相互转化过程是可逆的吗？
反 应 ATP → ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 → ATP
反应类型
酶的类型
场　　所
能量来源
能量去向
水解酶
水解反应
合成反应
水解酶
合成酶
活细胞多种场所
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
特殊化学键
有机物中的化学能、光能
用于各项生命活动
储存于特殊化学键中
结论 ：物质是可逆的，能量是不可逆的
水解酶
三. ATP和ADP可以相互转化
新知建构
合成酶
③不可逆
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP提供能量的。
光能
电能
机械能
渗透能
化学能
生物发光
主动运输、胞吞胞吐
蛋白质合成
肌肉收缩
电鳐发电、大脑思考
生物发光
(光能)
生物发电
（电能）
大脑思考
（电能）
肌肉收缩
（机械能）
主动运输
（渗透能）
思考:ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？
总结启新
胞外
胞外
胞外
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Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
2.在载体蛋白这种酶的作用下，ATP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。
载体蛋白构像变化
载体蛋白磷酸化
结合
【实例分析ATP如何利用】:ATP为Ca2+运出主动运输
四. ATP的利用
新知建构
细胞
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合成
ATP水解
四. ATP的利用
新知建构
课堂总结
生物体内的能源物质总结
(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。
(2)主要能源物质：糖类。
(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。
(4)良好的储能物质：脂肪。
(5)直接能源物质：ATP。
(6)最终能量来源：太阳能。
1.下列图示能正确表示ATP的是
A.
B.
C.
D.
√
ATP的分子结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P代表磷酸基团，正确的连接方式为A项。
二.ATP是一种高能磷酸化合物
应用迁移
2.在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是（ ）
A．①和② B．①和④ C．③和④ D．②和③
【方法点拨】
几种不同物质中A代表的含义
共同点：都含有腺嘌呤
B
二.ATP是一种高能磷酸化合物
新知建构

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