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第2节 细胞的能量“货币”ATP
第4章 细胞的能量供应和利用
课标要求
1.简述ATP的化学组成和特点，写出ATP的结构简式。
2.解释ATP在能量代谢中的作用。
素养要求
1.生命观念：认知ATP作为能量“通货”，体现了生物界的统一性。
2.科学思维：认识ATP在细胞中作为能量“通货”的原因。
5.2 细胞的能量“货币”ATP
课题导入
1、萤虫发光的生物学意义是什么？
2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
3、萤火虫发光需不需要能量呢？
相互传递求偶信息，繁衍后代。
有。是其腹部后端细胞内的荧光素。
有。有机物中储存的化学能转变成光能时，萤火虫才能发光。
生物的生命活动需要
主要能源物质？
主要储能物质？
糖类
脂肪
这些物质能为生命活动直接供能吗
能量
【资料1】萤火虫的发光原理
萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。
荧光素
能量
激活的荧光素
+ 氧气
荧光素酶
荧光
谁为萤火虫尾部细胞发光直接提供能量的呢？
能量
糖类
脂肪
？
【探究1】萤火虫发光的直接能源物质？
活萤火虫数只、解剖刀、试管、滴管、蒸馏水、葡萄糖溶液、脂肪溶液、神秘溶液等。
取萤火虫的发光器,干燥后研磨成粉末。取四等份分别装入四支试管。各加入少量蒸馏水使之混合,置于暗处,试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟后，荧光消失
材料用具
实验目的
实验假设
实验设计
萤火虫发光的直接能源物质是___________。
探究萤火虫发光的直接能源物质。
实验思路：取材—分组—控制单一变量—观察—分析—结论
1.实验自变量和因变量是什么？
2.实验组与对照组怎样设置？
1号
2号
3号
4号
荧光消失
5ml蒸馏水
5ml神秘溶液
15min
15min
暗 处
5ml葡萄糖溶液
5ml葡萄糖溶液
5ml脂肪溶液
5ml脂肪溶液
无荧光出现
无荧光出现
无荧光出现
有荧光出现
直接能源物质
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
实验结果
【资料2】ATP的发现
1929年德国生物化学家费斯克（C.H.Fiske）和罗曼（Karl Lohmanna）分别独立地从肌肉中首次发现ATP。
葡萄糖里的能量不能直接利用，
我们把它比作是存折里的钱；
而ATP能直接供能，可以比作现金，即流通的货币，
简称“通货”。
课标要求
1.简述ATP的化学组成和特点，写出ATP的结构简式。
2.解释ATP在能量代谢中的作用。
素养要求
1.生命观念：认知ATP作为能量“通货”，体现了生物界的统一性。
2.科学思维：认识ATP在细胞中作为能量“通货”的原因。
5.2 细胞的能量“货币”ATP
1.ATP的中文名称？
一、ATP分子的结构
【自主阅读】阅读书本P86,思考下列问题：
2.ATP的英文全称
3.ATP的元素组成如何？
腺苷三磷酸
adenosine tri-phosphate
腺苷
三
磷酸盐
C、H、O、N、P
【合作探究】ATP分子的结构
1.用所给材料构建ATP分子的结构模型
磷酸
2.在模型下标出腺苷、AMP(腺苷一磷酸)、ADP(腺苷二磷酸)、ATP(腺苷三磷酸)的对应部分
腺嘌呤
磷酸
磷酸
核糖
【合作探究】ATP的结构
腺苷
腺苷一磷酸（AMP）（腺嘌呤核糖核苷酸）
腺苷二磷酸(ADP)
ATP腺苷三磷酸(ATP)
结构简式:
A-~P~P
A:腺苷
P:磷酸基团
—:化学键
~:特殊化学键
核糖
P
腺嘌呤
P
P
【联系旧知】不同物质中“A”代表的含义
物质结构
物质名称
A代表的含义
ATP
核苷酸
DNA
RNA
腺苷（腺嘌呤+核糖）
腺嘌呤
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
1、ATP供能时，释放哪个化学键中的能量？
2、ATP供能过程中，可形成哪些产物？
远离A的那个特殊化学键
ADP 游离的Pi
结构特点:
远离A的磷酸基团有离开ATP而与其他分子结合的趋势
【资料3】ATP为生命活动供能
一般将水解时，能够释放20.92kJ／mol能量的化合物都叫做高能化合物。
ATP水解时释放的能量高达30.54kJ／mol.
ATP是一种高能磷酸化合物。
ATP如何为生命活动供能？
【资料4】ATP为生命活动的供能原理
经测定，一个人在剧烈运动时，每小时将有30Kg的ATP发生水解转化，而人体内ATP的总量仅有2mg。
2.ATP怎样来解决这一矛盾的？
水解酶
1、ATP转化成ADP的过程
A–P～P～P
A–P～P +Pi
+ 能量
ADP
二磷酸腺苷
不稳定,易断裂,也易形成
二、ATP与ATP的相互转化
核糖
P
腺嘌呤
P
P
核糖
P
腺嘌呤
P
能量
Pi
Pi
能量
合成过程
水解过程
合成酶
水解酶
ADP+Pi+能量 ATP
合成酶
水解酶
统一性
特点：
1）分别伴随能量的储存和释放
2）物质可逆，能量不可逆
3）含量少，但转化快，时刻不停地
发生并且处于动态平衡之中，保证
了为细胞稳定供能。
ATP
酶2
酶1
ADP +Pi
+能量
体现了生物界的统一性
二、ATP和ADP可以相互转化
【资料5】ATP合成的能量来源
医生通常给手术后不能进食的病人注射葡萄糖生理盐水补充能量；
植物在光照下，叶绿体能合成ATP，无光照时不能合成ATP。
人们的主食米饭、面食的主要成分是淀粉，通过呼吸作用产生能量；
ATP合成所需的能量来自于哪里？
合成酶
ADP+Pi+能量 ATP
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
用于大脑思考
ATP
三.ATP的利用
用于各种运动，如肌细胞收缩
葡萄糖+果糖 蔗糖
用于细胞内各种吸能反应
ATP是细胞完成生命活动的直接能源物质
用于主动运输 、细胞的生长、分裂等
生物发光、发电
注意：ATP水解释放能量，一部分也能用于动物的体温的提升和维持 P96拓展题
细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的吗？
不一定（绝大数）P89
UTP：参与半乳糖代谢等; GTP：参与三羧酸循环 ;
CTP：参与甘油磷脂的合成，或是蛋白质的糖基化
补充：在动物和人体细胞中（特别是肌细胞）内，除了ATP外，其他的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸，ADP+磷酸肌酸≒ATP+肌酸，磷酸肌酸只是能量的一种储存形式，不能直接被利用，只是在能量的释放、转移和利用之间起着缓冲作用，维持ATP系统的动态平衡。
【联系生活】ATP在生活中的应用
吸能反应与ATP水解反应相联系；
放能反应与ATP合成反应相联系；
转化场所 产生或消耗ATP的生理过程
细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体 产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
是生命活动的直接能源物质—能量“通货”
【归纳总结】ATP水解与ATP合成的比较
项 目 ATP的水解 ATP的合成
反应式
所需酶
能量来源 远离Ａ的______________ _____(光合作用)、______(呼吸作用)
能量去向
场 所
转化特点 ATP水解酶
ATP合成酶
用于各项生命活动
储存于形成的______________
ATP和ADP可以相互转化,不停地发生且处于动态平衡当中
叶绿体、线粒体、细胞质基质等
光能
ATP → ADP+Pi+能量
ADP+Pi+能量 → ATP
化学能
特殊化学键
特殊化学键
生物体的需能部位
【形象比喻】ATP的理解
≈ ATP
≈ 糖类
≈ 脂肪
不能直接利用
生命活动
能量释放
能量通过ATP分子这种能量“货币”，在吸能反应与放能反应中流通，持续满足细胞各项生命活动对能量的需求。
1.根据荧火虫的发光原理，设计安全的荧光矿灯，画出构想草图。
【学以致用】设计荧光矿灯
荧光素+ATP+O2 荧光素+H2O
荧光素酶
简介：5个单元，分别存放ATP、荧光素、荧光酶、O2
4种原料，中间的单元为反应室，反应发出的荧光供灯照明，产生的水由底部小孔排出，４个开关分别控制４种原料的进料量。
1. ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下列关于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合成所需要的能量由磷酸提供
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
【小试牛刀】
B
2.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
【小试牛刀】
C
3.下列叙述错误的是（　　）
A.①圈中部分水解后产生一分子腺嘌呤和一分子磷酸
B.②圈中部分是腺嘌呤
C.③中的圈中部分是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
D.④圈中部分水解后产生一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸
Ａ
4．如图是腺嘌呤核苷三磷酸的分子结构，请回答下列问题。
(1)ATP的结构简式为________________，图中虚线部分的名称是________。
(2)一分子ATP可以看作是由___个磷酸分子、__个核糖分子和__个腺嘌呤缩合而成的。
(3)写出ATP与ADP相互转变的反应式：________________________。
(4)在绿色植物和动物体内，ATP合成所需能量的来源分别是_____________________和__________。

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