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(共36张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
生物学必修1
分子与细胞（人教版）
导入一
银烛秋光冷画屏,
轻罗小扇扑流萤。
天阶夜色凉如水,
卧看牵牛织女星。
导入一
1.萤火虫发光的生物学意义是什么
萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号,以便繁衍后代。
2.萤火虫体内有特殊的荧光物质吗
萤火虫腹部后端细胞内的荧光素,是其特有的发光物质。
3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗
有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能,只有在转变成光能时,萤火虫才能发光。
导入一
假如现在我们有一些萤火虫的发光器,还有葡萄糖溶液、生理盐水、ATP制剂和蒸馏水,你能不能设计实验来验证细胞中的直接能源物质是ATP而不是葡萄糖
将捣碎的发光器分成等量的A、B、C三组。每组发光器中加入等量的生理盐水。在A、B、C三组中分别加入等量的ATP制剂、葡萄糖溶液和蒸馏水。
预期实验现象应为只有A组的发光器发出荧光。
实验结论是ATP是细胞内的直接能源物质。
导入一
观看视频
导入二
回忆之前的学习,列举细胞中的能源物质。
糖类
细胞中的主要能源物质
脂肪
细胞中良好的储能物质
ATP是细胞中的什么物质呢？
导入二
研究表明萤火虫的尾部会发生如下化学反应:
导入二
研究者用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取四等份分别装入四支试管,各加入少量生理盐水使之混合,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,然后进行如下操作。
由这一实验现象可以得出什么实验结论
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路一）
磷酸
五碳糖
碱基
A
T
C
G
U
核糖 脱氧核糖
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路一）
在提供的长方形、五边形和圆形卡片上标注它们所代表的物质,再利用胶带或订书钉构建ATP的结构模型。
1.胶带或订书钉所代表的含义是什么
2.这些化学键是否相同
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路一）
继续利用刚才的卡片构建腺苷的结构模型。
1.ATP三个字母中A、T、P分别表示什么
A表示腺苷,T表示三个,P表示磷酸基团。
2.这里的腺苷与腺嘌呤有何关系
腺苷是由一分子腺嘌呤和一分子核糖结合而成。
3.腺苷的核糖上再连接一个磷酸基团,这样的化合物称为什么
腺苷的核糖上再连接一个磷酸基团,形成一个腺嘌呤核糖核苷酸。
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路一）
建构腺嘌呤核糖核苷酸的模型。
1.ATP发生什么变化,也会变成一个腺嘌呤核糖核苷酸
ATP去掉两个磷酸基团也会变成一个腺嘌呤核糖核苷酸。
2.腺嘌呤核糖核苷酸上再连接一个磷酸基团,会变成什么物质
腺苷二磷酸。
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路一）
用五边形表示核糖,圆形表示磷酸基团,长方形表示腺嘌呤,绘制出腺嘌呤、腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、腺苷二磷酸和ATP之间的关系。
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路一）
为什么说ATP是一种高能磷酸化合物呢
因为磷酸基团都带有负电荷,负电荷之间相互排斥,使得两个磷酸基团之间的化学键不稳定,末端的磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,也就是说它具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合,从而使后者发生变化。
由此可见,ATP水解是释放能量的过程还是储存能量的过程
ATP水解是释放能量的过程。
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路二）
阅读教材相关内容和旁栏“相关信息”的内容,小组合作完成以下问题:
1.ATP的中文名称是什么
2.ATP的元素组成是什么
3.ATP的结构简式如何书写
4.简式中A、P、—、~分别代表什么
A代表腺苷,P代表磷酸基团,—代表普通化学键,~代表特殊的化学键。
5.腺苷由什么组成
腺苷三磷酸。
C、H、O、N、P。
A—P~P~P。
腺嘌呤和核糖。
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路二）
小组合作,分析图中A~F分别表示什么。
特殊的化学键
腺嘌呤
腺苷
腺嘌呤核糖核苷酸
腺苷二磷酸
腺苷三磷酸
环节一：ATP是一种高能磷酸化合物（思路二）
图示过程为什么容易发生
ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥,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。
β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。ADP相互排斥的磷酸基团减少,势能降低。
环节二：ATP和ADP可以相互转化（思路一）
ATP水解后会转化为ADP,请尝试写出ATP水解的反应式,假设脱离的磷酸基团没有与其他物质结合。
该反应需要什么催化
环节二：ATP和ADP可以相互转化（思路一）
生物体的生命活动在不断地消耗能量,这意味着ATP在不断地水解。
成人体内的ATP的总量为2～10 mg,在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40 kg,在活动状态下ATP的消耗可达0.5 kg/min;在安静状态时,肌肉内ATP所释放的能量只能维持肌肉收缩1 ～ 2 s。
ATP在细胞内的含量多吗 生物体如何补充生命活动所需要的大量的ATP呢
环节二：ATP和ADP可以相互转化（思路一）
参考刚才所书写的ATP水解的反应式,请写出ATP合成的反应式。
由反应式可以看出,合成ATP的过程是储存能量的过程,那么ATP合成过程中所需要的能量从哪里来呢
对于绿色植物来说,合成ATP的能量既可以来自光能,也可以来自呼吸作用所释放的能量;对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,合成ATP的能量均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。
环节二：ATP和ADP可以相互转化（思路二）
观看视频
环节二：ATP和ADP可以相互转化（思路二）
小组合作,列表比较ATP合成和水解的过程。
ATP与ADP相互转化是可逆反应吗
环节二：ATP和ADP可以相互转化（思路二）
图片表示三类生物体内ADP转化成ATP时所需能量的主要来源。
A、B类生物分别是什么
绿色植物和光合细菌等
动物、人、真菌和大多数细菌
生物界的统一性
环节三：ATP的利用（思路一）
阅读教材相关内容,总结ATP水解后可用于哪些生命活动。
主动运输
物质合成
肌肉收缩
胞吞和胞吐
生物放电
生物发光
细胞分裂
……
这些生理过程都需要消耗能量,都属于吸能反应。
环节三：ATP的利用（思路一）
阅读教材中的“ATP为主动运输供能示意图”,回答下列问题:
1.参与钙离子主动运输的载体蛋白具有什么功能
参与钙离子主动运输的载体蛋白具有运输钙离子和催化ATP水解的功能。
2.图中的载体蛋白的空间结构发生变化是可逆的吗
是可逆的。
3.蛋白质空间结构发生变化后,蛋白质一定会变性吗
蛋白质空间结构发生变化后,蛋白质不一定会变性,但其活性会发生改变。
4.什么叫载体蛋白的磷酸化 载体蛋白的磷酸化伴随着什么反应
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,称为载体蛋白的磷酸化。载体蛋白的磷酸化伴随着ATP的水解反应。
环节三：ATP的利用（思路一）
ATP
ADP
吸能反应
ATP
ADP
放能反应
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
能量
能量
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。
能量“货币”
环节三：ATP的利用（思路一）
从能量的来源去向、反应条件、反应场所等方面可知,ATP的合成与水解过程不尽相同。因此,在ATP和ADP的相互转化过程中,什么是可逆的 什么是不可逆的
能量是否能脱离物质而存在
物质是可逆的。
能量是不可逆的。
环节三：ATP的利用（思路一）
请从能量的来源与用途入手,绘制ATP合成和水解相互联系的图解。
环节三：ATP的利用（思路二）
如图为ATP水解释放的能量的去路,ATP中的化学能可以转化为哪些形式的能量
光合作用的光反应和呼吸作用。
ATP水解是释放能量的过程,它常常与吸能反应相联系。反之,ATP合成是吸收能量的过程,它常常与放能反应相联系。细胞中哪些反应为放能反应呢
环节三：ATP的利用（思路二）
观看视频
环节三：ATP的利用（思路二）
能量通过ATP分子在放能反应和吸能反应之间流通。ATP是细胞的能量“货币”,细胞中的直接能源物质。
观察图片,总结ATP的功能。
核心总结
1.下列过程能使ADP含量增加的是 ( )
A.大量饮酒使血液中酒精浓度升高
B.氧气和二氧化碳在肺部进行气体交换
C.洋葱表皮细胞的质壁分离及复原
D.Ca2+进入细胞
课堂练习
D
2.ATP是细胞内的能量“货币”,下列有关叙述错误的是 ( )
A.ATP水解供能,实际上是指ATP分子中末端磷酸基团的水解
B.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
C.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
D.ATP是主动运输、肌肉收缩、大脑思考等的直接能源物质
C
课堂练习
3.下面有关ATP和ADP的描述中,正确的一项是 ( )
A.ATP在酶的作用下,可以连续脱下3个磷酸基团,释放大量能量
B.ATP在酶的作用下,可以加上一个磷酸基团,储存能量
C.ATP和ADP的相互转化都需要酶的参与
D.ATP和ADP相互转化所需的酶相同
C
课堂练习
谢谢！

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