1、细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第5章章第2节 细胞的能量“货币”ATP本节聚焦ATP结构ATP和ADP的相互转化ATP的利用相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。2.2.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？腹部后端细胞内有荧光素。腹部后端细胞内有荧光素。3.3.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？腹部细胞内一些有机物中储存的化学能腹部细胞内一些有机物中储存的化学能转变为光能使其发光。转变为光能使其发光。银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤.天街夜色凉如水，卧看牛郎织女星。天
2、街夜色凉如水，卧看牛郎织女星。杜牧杜牧秋夕秋夕1 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是什么？思考：问题探讨问题探讨资料资料1：萤火虫的尾部发光器中有萤火虫的尾部发光器中有荧光素和荧光素酶荧光素和荧光素酶。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催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成应，形成氧化荧光素氧化荧光素并且发出荧光。并且发出荧光。问题探讨问题探讨荧光素荧光素能量能量激活的激活的荧光素荧光素荧光素酶荧光素酶+氧气氧气氧化氧化荧光素荧光素发出发出荧光荧光思考：思考：细胞内哪些物质有可能为萤
3、火虫发光提供能量呢？细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？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【基本原理基本原理】荧光素荧光素+能量能量+O2 氧化荧光素氧化荧光素荧光素酶荧光素酶（发出荧光）（发出荧光）自变量：因变量：无关变量：添加的物质（葡萄糖/脂肪/？）是否发光温度等1.1.实验材料：实验材料：2.2.实验原理：实验原理：3.3.实验变量：实验变量：实验探究：实验探究：生命活动的直接能源物质实验探究：实验探究：生命活动的直接能源物质ATPATP是驱动细胞生命活动的是驱动细胞生命活动的直接能源物质直接能源物质一、ATP是一种高能磷酸化合物1.1.功能：功能：
4、生物体内的能源物质总结生物体内的能源物质总结(1)能源物质：(2)主要能源物质：(3)储能物质：(4)主要储能物质：(5)直接能源物质：(6)最终能量来源：糖类、脂肪、蛋白质、ATP糖类脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)脂肪ATP太阳能一、ATP是一种高能磷酸化合物2.ATP的结构的结构(1)元素组成：元素组成：C、H、O、N、P(2)化学组成：化学组成：腺嘌呤腺嘌呤+核糖核糖+三个磷酸基团三个磷酸基团腺苷腺苷+三个磷酸基团三个磷酸基团AMPAMP（腺苷一磷酸腺苷一磷酸）ATPATP（腺苷三磷酸腺苷三磷酸）(3)结构简式：结构简式：A P P PADPADP（腺苷二磷酸腺苷二磷酸）腺苷（
5、腺苷（A A）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。探究：探究：构建ATP模型APPP 。腺苷腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸TACGATGCAHAOHAUGC“A”的辨析APPPAOHAUGCAPPPAOHAH=，代表腺嘌呤核糖核苷酸代表腺嘌呤核糖核苷酸=，代表腺苷代表腺苷下面各个圆圈中代表的含义相同的有哪些？化合物化合物结构简式结构简式“A”“A”含义含义共同点共同点ATPATPDNADNARNARNA核苷酸核苷酸腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤所有“A”
6、的共同点是都含有腺嘌呤不同化合物中“A”的辨析：总结水解时水解时释放释放能量在能量在20.9220.92kJ/mol以上以上的化合物的化合物叫作叫作高能化合物高能化合物ATP是一种高能磷酸化合物一、ATP是一种高能磷酸化合物3.ATP的特点的特点(1)ATP不稳定不稳定，ATP中相邻两个磷酸中相邻两个磷酸基团都带有负电荷而相互排斥等原因，基团都带有负电荷而相互排斥等原因，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有基团有较高的转移势能较高的转移势能(2)ATP水解过程就是水解过程就是释放能量释放能量的过程，的过程，1 molATP水水解时释放的能量高达解时释放的能量高
7、达30.54 kJ问题探讨问题探讨 人体在安静状态时，肌肉内人体在安静状态时，肌肉内ATPATP含量约含量约2mg2mg10mg10mg，只能供肌肉收缩，只能供肌肉收缩 1 12s2s所需的能量；所需的能量；一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg0.5kg 的的ATPATP转化为转化为ADPADP，释放能量，供运动所需。，释放能量，供运动所需。资料资料2 2：虽然细胞中虽然细胞中ATPATP含量很少，但含量很少，但ATPATP和和ADPADP转化速度快。转化速度快。在某细胞培养液中加入在某细胞培养液中加入3232P P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞标
8、记的磷酸分子，短时间内分离出细胞 的的ATPATP，发现其含量变化不大。部分，发现其含量变化不大。部分ATPATP的末端的末端P P已带上放射性标记。已带上放射性标记。ATPATP与与ADPADP的转化处于动态平衡。的转化处于动态平衡。ATPATP的水解和生成的水解和生成速度快速度快 1.1.从从可得出什么结论？可得出什么结论？2.2.从可得出什么结论？从可得出什么结论？讨论：讨论：p pp pp pp pp p能量能量PiPi能量能量PiPi合成水解ATP与与ADP相互转化示意图相互转化示意图二、ATP与ADP可以相互转化1.转化过程：转化过程：思考讨论：思考讨论：1.ADP1.ADP合成合
9、成ATPATP的过程中，所需的能量来自哪里呢？的过程中，所需的能量来自哪里呢？2.ATP2.ATP与与ADPADP相互转化过程是可逆的吗？为什么？相互转化过程是可逆的吗？为什么？光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用人、动物、人、动物、真菌、真菌、多数多数细菌等细菌等绿绿 色色 植植 物物能量能量ADP+Pi+ATP 酶酶有机物氧有机物氧化分解化分解ATP合成：合成：二、ATP与ADP可以相互转化2.能量来源：能量来源：探究：探究：ATPATP、ADPADP的相互转化过程是可逆的吗？的相互转化过程是可逆的吗？反应式反应式ATP ADPPi能量能量ADPPi能量能量 ATP场所场所生物
10、体的需能部位生物体的需能部位细胞质基质、线粒体、叶绿体细胞质基质、线粒体、叶绿体物质变化物质变化 反应反应 反应反应能量变化能量变化 能量能量 能量能量能量来源能量来源特点特点时刻不停地发生，并且处于时刻不停地发生，并且处于 之中之中水解水解吸收吸收合成合成释放释放细胞呼吸细胞呼吸、光合作用、光合作用动态平衡动态平衡ATPATP水解酶水解酶注注:ATP:ATP和和ADPADP相互转化的过程应判断为相互转化的过程应判断为不是可逆的不是可逆的，从两者相互转化，从两者相互转化的反应式来看的反应式来看“物质是可逆的物质是可逆的，能量是不可逆的能量是不可逆的”因为因为(1)(1)所需的酶种所需的酶种类不
11、同；类不同；(2)(2)能量的来源和去向不同。能量的来源和去向不同。(3)(3)反应发生的场所不同；反应发生的场所不同；ATPATP合成酶合成酶时刻不停地发生时刻不停地发生且处于且处于动态平衡动态平衡之中之中ATPATP与与ADPADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是 一样的，体现了一样的，体现了生物界的统一性生物界的统一性ATPATP与与ADPADP相互转化过程中，相互转化过程中，物质可逆，能量不可逆物质可逆，能量不可逆，催化的酶，催化的酶 不同，反应场所不同，因此，不同，反应场所不同，因此，不是可逆反应不是可逆反应。二、ATP与A
12、DP可以相互转化3.ATP与与ADP相互转化的特点相互转化的特点p pp pp pp pp p能量能量P Pi i能量能量PiPi合成水解ATP与与ADP相互转化示意图相互转化示意图用于生物放电（用于生物放电（电能电能）用于生物发光（用于生物发光（光能光能）用于主动运输（用于主动运输（渗透能渗透能）电鳐电鳐用于大脑思考用于大脑思考（电能电能）用于肌细胞收缩（用于肌细胞收缩（机械能机械能）用于合成代谢、用于合成代谢、胞吞和胞吐、胞吞和胞吐、吸收和分泌吸收和分泌三、ATP的利用细胞中细胞中绝大多数绝大多数需要能量的生命活动都是由需要能量的生命活动都是由ATPATP直接提供能量的直接提供能量的三、A
13、TP的利用原理：原理：物质从物质从ATP获得磷酸基获得磷酸基团团的过程称为的过程称为磷酸化磷酸化，是获能的过程，是获能的过程；磷酸化后的蛋白质磷酸化后的蛋白质空间结构发生改变空间结构发生改变，活性也被改变，因而可以参与活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。各种化学反应。ATPADP水解合成吸能反应等放能反应等能量能量 吸能反应一般与 的反应相联系，由ATP水解提供能量。放能反应一般与 相联系，释放的能量储存在ATP中。能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。ATP水解ATP的合成ATP分子三、ATP是细胞内流通的能量“货币”(1)ATP是细胞内主要的能源物质()(2)ATP由1个腺嘌呤和3个
14、磷酸基团构成()(3)ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能()(4)细胞内储存有大量的ATP，为生命活动提供能量（）(5)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解()随堂检测(6)人在饥饿时，细胞中的ATP与ADP的含量难以达到动态平衡()1.下列哪些生理活动不会导致细胞内ADP增加的是（）A.小肠吸收K+和Na+B.肾小管对葡萄糖的吸收 C.甘油进入小肠 D.核糖体合成蛋白质2.腺苷三磷酸的分子简式为（）AAPPP BAPPP CAPPP DAPPP3.下列关于ATP的叙述，不正确的是（）A.组成ATP的元素有C、H、O、N、P B.ATP水解供能时生成一个腺苷和三个磷酸 C.形成ATP时能量可来自光能和化学能 D.分解ATP时产生的能量可转化为光能和化学能CCB随堂检测4.下图为ATP的结构示意图、ATP与ADP相互转化的反应式，有关叙述不正确的是()A.图1中的a代表腺苷，b、c为高能磷酸键 B.图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量 C.ATP与ADP快速转化依赖于酶的催化作用具有高效性 D.酶1和酶2催化作用的机理是降低化学反应的活化能随堂检测A5.如图“”中所对应的含义最接近的是（）A和 B和 C和 D和随堂检测B小结
