【生物】2023-2024学年苏教版必修一 生命活动需要酶和能源物质（第3课时） 课件.pptx

3.1 生命活动所需要酶和能源物质（第3课时 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质情境导入情境导入2021年8月1日，在东京奥运会男子100米半决赛中，苏炳添跑出9秒83，成功闯入决赛并创造亚洲纪录，成为中国首位闯入奥运男子百米决赛的运动员。运动员奔跑过程中要消耗大量能量，那么细胞生命活动需要的能量是由什么物质直接提供的呢？主要的能源物质：良好的储能物质：那么又是谁直接给我们的生命活动提供能量呢？糖类脂肪ATP驱动细胞生命活动的直接能源物质情境导入食物中的糖类、脂肪和蛋白质都富含能量。以糖类为例，大分子糖中有许多碳氢键（C-H）、碳碳键（C-C）和碳氧键（C-O），在酶催化大分子分解为小分子的过程中，会发生能量变化。在有氧参与的情况下，这一过程被称为氧化分解反应。从化学本质上说，细胞内一个葡萄糖分子的氧化分解与木材中一个葡萄糖分子的燃烧一样，释放的能量主要源于葡萄糖分子。所不同的是，木材燃烧时大多数能量以热的形式释放，而细胞内发生氧化分解反应释放的能量中，还有一部分用于产生ATP。ATP是一种可以为生命活动提供能量的分子。问题探讨讨论：1、萤火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、在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？相互传递信号，以便繁衍后代荧光素有，细胞中有机物储存的化学能转化为光能能量01ATP分子的结构分子的结构ATPATP分子的结构分子的结构ATP的英文全称是：adenosinetri-phosphate腺苷腺苷三三磷酸盐磷酸盐中文名称：腺苷三磷酸腺苷三磷酸O-COCCHHOH OHCC O P O P O PO-OO-OO-ONCNCCCNCNN HHHHHHHHATPATP分子的元素组成？分子的元素组成？1、ATP的元素组成：C、H、O、N、PO-COCCHHOHOHCCOPOPOPO-OO-OO-ONCNCCCNCNNHHHHHHHH腺嘌呤核糖腺苷三个磷酸基团腺苷三磷酸（ATP)ATPATP分子的结构简式？分子的结构简式？1、ATP的元素组成：C、H、O、N、P2 2、结构简式：、结构简式：APPP核糖腺嘌呤磷酸基团腺苷（A）O-COCCHHOHOHCCOPOPOPO-OO-OO-ONCNCCCNCNNHHHHHHHHATPATP分子的结构简式中分子的结构简式中A A代表？代表？T T代表？代表？P P代表？代表？代表？代表？1、ATP的元素组成：C、H、O、N、P2 2、结构简式：、结构简式：3、A代表腺苷，T代表三，P代表磷酸基团，“”代表磷酐键APPP磷酐键磷酐键腺嘌呤核糖PPP由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得磷酐键容易断裂。ATP分子末端的磷酐键断裂后，转化为（腺苷二磷酸）和游离的。在这个过程中，ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的基团是一个磷酰基，而不是磷酸基。ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高30.54KJ.高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物。02ATP分子的供能机理分子的供能机理用、和表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(APPP)，现有甲乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的位的磷酸基团，乙组用32P标记位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组溶液中游离的磷酸基团带有放射性。ATP中哪一个化学键更容易断裂？写出ATP水解反应式。资料1ATPATP分子的供能机理分子的供能机理H H2 20 0酶酶1 1ATPATP分子供能机理分子供能机理+H2O(Pi)(ADP)带着能量转移酶酶1 1Ca2+ATP1参与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。ATPATP分子供能机理分子供能机理Ca2+ADP2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。ATPATP分子供能机理分子供能机理Ca2+ADP3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。ATPATP分子供能机理分子供能机理 ATP为主动运输供能4.载体蛋白去磷酸化构型恢复。1.Ca2+载体蛋白（ATP水解酶）被激活。2.载体蛋白磷酸化构型改变。3.载体蛋白空间结构变化，Ca2+的结合位点转向膜外侧。03ATP与与ADP相互转化相互转化相关资料：一个人剧烈运动的状态下，每分钟需要消耗0.5kgATP；即使在静止状态下,一天内也有40kg的ATP发生水解。正常人体中ATP的总量很少，大约为210mg，基本保持不变。如何在持续消耗ATP的情况下，仍能保证ATP含量的相对稳定？运动员在进行马拉松赛跑时，2个小时会消耗60kg的ATP，相当于一个成年人的体重。成人体内ATP的总量210mg，在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40kg，在活动的状态下ATP的消耗可达0.5kg/min；在安静状态时，肌肉内ATP的所放能量只能维持肌肉收缩12s。ATP在细胞内的含量很少，需求量很大。ATP在细胞内的含量很少，转化快，不能长时间储存。ATP在细胞内的含量多吗？需求量大吗？生物体如何解决ATP含量少，但总需求量很大的矛盾呢？资料2ATP与ADP可以相互转化ATPADP酶酶能量到哪里去？能量从哪里来？细胞内ATP和ADP的相互转化，一方面为细胞提供所需的ATP，另一方面使ATP仍然维持相对恒定的水平。这样既能及时且持续地为生命活动提供能量，又能避免能量的浪费1.医生通常给术后不能进食的病人注射葡萄糖生理盐水补充能量。4.20世纪中叶，赫尔曼等科学家发现，在细胞呼吸和光合作用期间，线粒体或叶绿体中的ATP含量明显上升。2.人们吃的米饭、面条主要成分是淀粉。3.植物在光照条件下，叶绿体能合成ATP，也能制造糖类；在无光情况下，叶绿体不能合成ATP，也不能制造糖类。ATP主要在哪里合成？其合成需要的能量来源于哪里？资料3ADP转化成ATP时所需能量的主要来源动物、人、真菌、绿色植物呼吸作用呼吸作用光合作用ADP+Pi+ATPATP合成酶能量糖类等有机物氧化分解释放的能量光反应中光合色素吸收的光能大多数细菌生物体的许多生命活动，如生长、发育、运动和生殖，都需要消耗能量，而ATP是细胞内绝大多数生命活动能够直接利用的能源物质，可以直接为生物体的大多数需能反应提供能量。在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都和ATP密切相关。ATP水解时能量的利用细胞细胞呼吸呼吸作用作用光合光合作用作用放能反放能反应应主动主动运输运输电鳐电鳐发电发电肌肉肌肉收缩收缩大脑大脑思考思考萤火虫萤火虫发光发光吸能吸能反应反应物质物质合成合成糖类、脂肪等有机物储存有大量的能量，但不能被直接利用ATP储存的能量相对较少，但能被直接利用释放储存ATP驱动细胞中各种生命活动的通用能量货币反应ATPADP+Pi+能量ADP+Pi+能量ATP反应类型酶的类型能量来源能量去向场所酶2酶1水解反应合成反应ATP水解酶ATP合成酶末端磷酰基转移有机物中的化学能以及光能用于各项生命活动合成ATP活细胞所有部位细胞质基质、线粒体、叶绿体等物质是可逆的，能量是不可逆的，酶、场所也不相同ATP与ADP的相互转化是可逆反应吗?ATP的水解和合成不属于可逆反应ATP全称：腺苷三磷酸结构简式：ATP合成的能量来源：与ADP相互转化：ATP的利用：用于各项生命活动课堂小结细胞为什么不直接利用葡萄糖等有机物中的能量，而是要将能量转移至ATP中再利用？1mol葡萄糖彻底氧化分解可释放能量2870kJ1molATP水解可以释放能量30.54kJ糖类等有机物中的化学能呼吸作用ATP中的化学能ATP水解直接用于各种生命活动当堂检测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-PPB.A-PPPC.APP-PD.APPPB 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.腺苷三磷酸当堂检测D 3.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的比值相对稳定当堂检测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当堂检测 C 5.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时释放的化学能大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。当堂检测6.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP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。当堂检测谢谢观看谢谢观看