1、汉汉 水水 丑丑 生生 侯侯 伟伟 作作 品品 第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 第二节第二节 细胞的能量通货细胞的能量通货- -ATPATP 课标要求课标要求 1简述简述ATP的化学组成和特点。的化学组成和特点。 2写出写出ATP的分子简式。的分子简式。 3解释解释ATP在能量代谢中的作用。在能量代谢中的作用。 能源能源 来源来源 能源能源物质物质 主要能源物质主要能源物质 生物体内重要生物体内重要储能储能物质物质 动物细胞内的动物细胞内的储能储能物质物质 植物细胞内的植物细胞内的储能储能物质物质 最终能源来源最终能源来源 ATPATP 糖类糖类 脂肪脂肪 糖原糖原 淀
2、粉淀粉 太阳能太阳能 有关能源物质的回顾与小结：有关能源物质的回顾与小结： 糖类、脂肪等有机物糖类、脂肪等有机物 储存有大量的能量，储存有大量的能量， 但不能被直接利用但不能被直接利用 储存的能量相对来说储存的能量相对来说少少， 但能被直接利用但能被直接利用 能 量 能 量 细胞内的细胞内的直接直接能源物质：能源物质： ATP 细胞的能量“通货” 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 3.萤火虫发光的过程有能量的转换吗？萤火虫发光的过程有能量的转换吗？ 腹部后端细胞内的荧光素腹部后端细胞内的荧光素 化学能只有在转变成光能时，萤火虫才能发光化学能只有在转变成光能时，萤
3、火虫才能发光 问题一：问题一：ATP的结构是怎样的？的结构是怎样的？ 问题二：问题二：ATP除了为萤火虫发光供能以外，是否还除了为萤火虫发光供能以外，是否还 有其他应用？有其他应用？ 荧光素荧光素 +氧氧 氧化荧光素氧化荧光素 荧光素酶荧光素酶 ATP供能供能 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是什么？ 主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。 用小刀将数十只萤火虫用小刀将数十只萤火虫 的发光器割下的发光器割下, ,干燥后研干燥后研 磨成粉末磨成粉末, ,取四等份分别取四等份分别 装入四支试管装入四支试管, ,各加入少各加入少
4、量水使之混合量水使之混合, ,置于暗处置于暗处, , 可见试管内有淡黄色荧可见试管内有淡黄色荧 光出现光出现, ,约过约过1515分钟分钟荧光荧光 消失，然后消失，然后 实验探究实验探究:ATP:ATP是细胞生命活动是细胞生命活动直接能量物质直接能量物质 实验对象实验对象 15min 荧荧 光光 消消 失失 暗处暗处 A B C D 葡萄糖溶液葡萄糖溶液 ？溶液溶液 脂肪溶液脂肪溶液 蒸馏水蒸馏水 有荧光有荧光 出现出现 无荧光无荧光 出现出现 无荧光无荧光 出现出现 无荧光无荧光 出现出现 ATP 直接能源物质直接能源物质 提出假说：提出假说： 实验设计：实验设计： 实验验证：实验验证： 发
5、现问题：发现问题： 汉汉 水水 丑丑 生生 侯侯 伟伟 作作 品品 实验结果分析：实验结果分析： 实验结论实验结论 什么是细胞生命活动直接能源物质？什么是细胞生命活动直接能源物质？ ATP 首先确定实验的总体思路，其次写出实验方案（首先确定实验的总体思路，其次写出实验方案（ a：选定实验对象和材料用具：选定实验对象和材料用具 b:变量控制（含实验原变量控制（含实验原 理）理）c：设置对照组：设置对照组 ） 注意：实验设计的三个原则：对照、等量、注意：实验设计的三个原则：对照、等量、 单因子原则单因子原则 实验步骤（一般三步：编号、操纵自变量， 控制无关变量、检测观察因变量） A、B、C无荧光，
6、D有荧光。 ATP是细胞生命活动直接能源物质是细胞生命活动直接能源物质 一、一、ATPATP分子中具有高能磷酸键分子中具有高能磷酸键 一、一、ATPATP的结构的结构 1.1.中文名称：中文名称： 三磷酸腺苷三磷酸腺苷 假如用假如用 代表腺嘌呤、代表腺嘌呤、 代表核糖、代表核糖、 代表磷酸基团，尝试构建代表磷酸基团，尝试构建ATPATP的模型的模型。 师生互动 腺嘌呤腺嘌呤 核糖核糖 磷酸基团（磷酸基团（P） P P P 高能磷酸键高能磷酸键 腺苷腺苷(A) A AP PP PP P 腺苷腺苷 磷酸基团磷酸基团 高能磷酸键高能磷酸键 2.2.结构简式：结构简式： = =腺嘌呤腺嘌呤+ +核糖核
7、糖 （3 3个）个） （2 2个）个） 普通磷酸键普通磷酸键 （1 1个）个） 师生互动 P P P 核糖核糖 腺嘌呤腺嘌呤 P 核糖核糖 腺嘌呤腺嘌呤 AMP AMP 一磷酸腺苷一磷酸腺苷 = =腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸 （RNARNA的基本单位之一）的基本单位之一） ATPATP、ADPADP与腺嘌呤核糖核苷酸的区别：与腺嘌呤核糖核苷酸的区别： ATP ATP 三磷酸腺苷三磷酸腺苷 P P 核糖核糖 腺嘌呤腺嘌呤 ADP ADP 二磷酸腺苷二磷酸腺苷 RNA？ 一一.ATP.ATP的结构的结构 A A： 腺苷腺苷 P P： 磷酸基团磷酸基团 ： 高能磷酸键 高能磷酸键（2个）个）
8、2.2.结构简式：结构简式： = =腺嘌呤腺嘌呤+ +核糖核糖 （3 3个）个） （高能磷酸化合物）（高能磷酸化合物）30.54KJ/mol30.54KJ/mol ： 普通化学键（ 普通化学键（1 1个个）（8.3720.92KJ/mol） 4 4. .组成元素：组成元素： 1.1.中文名称：中文名称： 三磷酸腺苷三磷酸腺苷 3. ADP：二磷酸腺苷（：二磷酸腺苷（远离腺苷远离腺苷的那个的那个高能磷酸键高能磷酸键最易最易断裂断裂和和生成生成） AMP：腺嘌呤核糖核苷酸：腺嘌呤核糖核苷酸 （RNA的基本组成单位）的基本组成单位） A AP PP PP P C、H、O、N、P（同核酸、磷脂）（同核
9、酸、磷脂） 在下列四种化合物的化学组成中，在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义中所对应的含义 最接近的是（最接近的是（ ） A A和和 B B和和 C C和和 D D和和 B B 【典型例题典型例题】 【方法点拨方法点拨】 几种不同物质中几种不同物质中A A代表的含义代表的含义 一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg， 在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。 人体中ATP的总量大约只有0.1摩尔。人体细胞每天 的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP 分子每天要被重复利用2000-3000次。 ATP不能被储存，因为ATP的合成后必须
10、在短时间内 被消耗. 特点：含量低，转化快，不能长时间储存。特点：含量低，转化快，不能长时间储存。 从这则资料中，你能得出生物体内的ATP有什么特点？ 一般地说，一般地说，ATPATP在细胞内形成后不到在细胞内形成后不到1 min1 min的时间就要发生转化。的时间就要发生转化。 相互转化特点相互转化特点 （1 1）一般地说，一般地说，ATPATP在细胞内形成后不到在细胞内形成后不到1 min1 min的时间就要的时间就要 发生转化。这样累计下来，生物体内发生转化。这样累计下来，生物体内ATPATP转化的总量是很大的。转化的总量是很大的。 为了高效的利用为了高效的利用ATPATP，细胞中的，细
11、胞中的ATPATP形成后很快就会被分解利用，形成后很快就会被分解利用， 所以所以细胞中细胞中ATPATP的含量并不多的含量并不多。ATPATP与与ADPADP的相互的相互转化转化十分十分迅速迅速， 处于处于动态平衡动态平衡之中。之中。 (2)ATP与与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。 二、二、ATPATP和和ADPADP可以相互转化可以相互转化 二、二、ATPATP和和ADPADP可以相互转化可以相互转化 A-PPP (ATP)(ATP) A-PP (ADP)(ADP) 能量能量 ATPATP 酶酶 酶酶 PiPi ADP +PiADP +
12、Pi + +能量能量 酶酶 酶酶 1 1、转化过程、转化过程 图中的两种酶图中的两种酶 是否相同是否相同 ？ 能量能量 PiPi I I IIII ATPATP和和ADPADP的相互转化是不是可逆反应？的相互转化是不是可逆反应？ （1 1）所需要的酶不同所需要的酶不同：催化：催化ATPATP水解的酶属于水解酶，催化水解的酶属于水解酶，催化ATPATP合合 成的酶属于合成酶。成的酶属于合成酶。 （2 2）能量来源能量来源/ /去向不同去向不同：ATPATP水解释放的能量用于各项生命活动，水解释放的能量用于各项生命活动， ATPATP合成的能量来源于细胞呼吸或光合作用。合成的能量来源于细胞呼吸或光
13、合作用。 物质物质是可逆的，能量是不可逆的是可逆的，能量是不可逆的 ADP + 动物和人动物和人 绿色植物绿色植物 酶酶 能量能量 + Pi 资料：资料：对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，合成对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，合成ATPATP的能的能 量来自于量来自于细胞呼吸细胞呼吸时时有机物的分解释放能量有机物的分解释放能量；对于绿色植物来；对于绿色植物来 说，除了依赖细胞呼吸所释放的能量外，在叶绿体内进行光合说，除了依赖细胞呼吸所释放的能量外，在叶绿体内进行光合 作用时，作用时，ADPADP转化为转化为ATPATP还利用了光能。还利用了光能。 4 4、ATPATP的形成途径的形成途径
14、2 2、ATPATP合成合成与与ATPATP分解的比较：分解的比较： 反反 应应 ATPADP+Pi+能量能量 ADP+Pi+能量能量ATP 反应类型反应类型 酶的类型酶的类型 场场 所所 能量来源能量来源 能量去向能量去向 酶酶 酶酶 水解反应水解反应 合成反应合成反应 水解酶水解酶 合成酶合成酶 活细胞所有部位活细胞所有部位 线粒体、叶绿体、线粒体、叶绿体、 细胞质基质等细胞质基质等 高能磷酸键高能磷酸键 有机物中的化学能有机物中的化学能 、光能、光能 用于各项生命活动用于各项生命活动 储存于高能磷酸键储存于高能磷酸键 中中 结论结论 ：物质是可逆的，能量是不可逆的物质是可逆的，能量是不可
15、逆的 三、三、ATPATP的利用的利用 （一）（一）ATP是生命活动的直接供能物质是生命活动的直接供能物质 1 1、原因：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是原因：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是 由由ATPATP直接供应能量直接供应能量 2 2、实例：、实例： 转化场所转化场所 常见的生理过程常见的生理过程 细胞膜细胞膜 细胞质基质细胞质基质 叶绿体叶绿体 线粒体线粒体 核糖体核糖体 细胞核细胞核 主动运输、胞吞、胞吐主动运输、胞吞、胞吐 细胞呼吸第一阶段细胞呼吸第一阶段 一些需能反应一些需能反应 产生产生ATPATP： 消耗消耗ATPATP： 光反应光反应 暗反应和自身暗反应和自身DN
16、ADNA复制、转录，复制、转录， 蛋白质合成等蛋白质合成等 产生产生ATPATP： 消耗消耗ATPATP： 有氧呼吸第二、三阶段有氧呼吸第二、三阶段 自身自身DNADNA复制、转录，蛋白质合成等复制、转录，蛋白质合成等 产生产生ATPATP： 消耗消耗ATPATP： 消耗消耗ATPATP： 消耗消耗ATPATP： 蛋白质的合成蛋白质的合成 消耗消耗ATPATP： DNADNA复制、转录等复制、转录等 3 3、ATPATP转化成的其他形式的能量转化成的其他形式的能量 （1）机械能：生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动所消 耗的就是机械能。例如，纤毛和鞭毛的摆动、肌肉收缩等。 （2）电能：生物体
17、内神经冲动的传导和某些生物能够产生生物 电，消耗的就是电能。 （3）渗透能：细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，消耗能量， 而这些能量也来自于ATP。 （4）化学能：生物体内物质的合成，小分子物质合成大分子物 质，必须有直接或间接的能量供应。 （5）光能：例如，萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光 素酶，荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的 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。 （6）热能：生物体内热能的形成来源于有机物的氧化分解。大 部分的热能通过各种途径散失到外界环境中，只有一小部分用 于维持体温。 4 4ATPATP是细胞内流通的能量“通货”
18、是细胞内流通的能量“通货” (1)吸能反应一般与吸能反应一般与ATP水解水解的反应相联系，由的反应相联系，由ATP水解提供水解提供 能量。能量。 (2)放能反应一般与放能反应一般与ATP合成合成相联系，释放的能量储存在相联系，释放的能量储存在ATP中。中。 (3)能量通过能量通过ATP分子分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。在吸能反应和放能反应之间循环流通。 有机物：有机物： 线粒体线粒体 ATP： 大额支票大额支票 银行银行 现现 金金 ATP:ATP:细胞的能量细胞的能量“通货通货” （1 1）为什么）为什么ATP适于做能量流通的适于做能量流通的“货币货币”？ ATP储存的能量可以由光能转化而来，但不能由热 能转化而来。 （2 2）ATP水解释放的能量能转化成热能、光能等，水解释放的能量能转化成热能、光能等，ATP 储存的能量能来自热能、光能吗？储存的能量能来自热能、光能吗？ 因为ATP分子结构相对简单，远离腺苷的高能磷酸 键能够不断水解和重新合成，所以能够满足生物体代谢 过程中对能量的需要。 思考
