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1、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 1 1、萤虫发光的生物学意义是什么？、萤虫发光的生物学意义是什么？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？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？银烛秋光冷画屏，银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。卧看牵牛织女星。唐代杜牧唐代杜牧腹部后端细胞内有荧光素。腹部后端细胞内有荧光素。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。腹部细胞内有机物中储存的化学能转变为光能使其发光。腹部细胞内有机物中储
2、存的化学能转变为光能使其发光。关于萤火虫发光器实验分析：(1)捣碎的发光器+生理盐水+5mLATP制剂。现象：发光器发光发光！(2)捣碎的发光器+生理盐水+5mL葡萄糖溶液。现象：发光器不发光！不发光！(3)捣碎的发光器+生理盐水+5mL蒸馏水。观察实验现象，得出实验结论：ATP是细胞内直接的能源物质。现象：发光器不发光！不发光！结论：ATP中有能直接转化成光能的能量。一ATP是一种高能磷酸化合物的结构式的结构式腺苷三磷酸腺苷三磷酸腺嘌呤与核糖结合形成腺苷，腺苷通过核糖中的第第5位位羟基，与三个相连的磷酸基团结合，形成ATP。在生物体内的pH条件下，ATP分子约有4个负电荷，它们在空间上相相距
3、很近并相互排斥距很近并相互排斥，这是造成高能键不稳定不稳定的重要因素。当ATP在酶的作用下水解时脱离下来的末端磷酸末端磷酸基团挟能量基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。因此ATP水解的过程就是释放能量释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物元素组成：元素组成：C、H、O、N、P二二ATP可以与可以与ADP相互转化相互转化正反两个方向条件不同，故不是可逆反应不是可逆反应。物质可逆，能量不可逆能量不可逆1二者的相互转化时刻进行；2处于动态平衡之中.3转化速度很快；4这种转化机制在所有生物的细胞内都一样，体现了生物界的统一性生物界的统
4、一性。转化特点转化特点：延伸阅读1ATP在细胞内形成后不到1min的时间就要发生转化，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；在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩12_s所需的能量；氰化钾会阻止人体内新的ATP合成，它引起中毒后人在几分钟内就会死亡。三三 ATPATP的来源和去向的来源和去向1 1对对动物、真菌和人、大多数细菌来说，均来自呼来说，均来自呼吸作用。吸作用。2 2对绿色植物来说，来自呼吸作用和光合作用。对绿色植物来说，来自呼吸作用和光合作用。来源来源：光合作用呼吸作用呼吸作用ATP渗透能渗透能光能光能热能
5、热能机械能机械能电能电能（稳定的）化学能（稳定的）化学能渗透能光能电能机械能机械能化学能、热能通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。此外，过程中的副产品。此外，ATP释放的能量中，一部分释放的能量中，一部分能量也能用于动物体温的提升和维持。能量也能用于动物体温的提升和维持。2870KJ热能热能977.28KJ存于存于ATP中中热能等热能等蛋白质的合成是吸吸能反应许多吸能反应与ATP水解水解的反应相联系，由ATP水解水解提供能量；许多放能与ATP的合成合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通
6、过ATP分子在吸能吸能反应和放能放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”在动物和人体细胞(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磷酸肌酸(可用CP代表)当动物和人体细胞由于能量大量消耗而使细胞内的ATP含量过分减少时，在有关酶的催化作用下，磷酸肌酸中的磷酸基团连同能量一起转移给ADP，从而生成ATP和肌酸(可用C代表)；当ATP含量比较多时，在有关酶的催化作用下，ATP可以将磷酸基团连同能量一起转移给肌酸，使肌酸转变成磷酸肌酸。酶ADP+磷酸肌酸(CP)ATP+肌酸(C)对于动物和人体细胞来说，磷酸肌酸只是能量的一种储存磷酸肌酸只是能量
7、的一种储存形式，而不能直接被利用形式，而不能直接被利用。由此可见，对于动物和人体细胞来说，磷酸肌酸在能量释放、转移和利用之间起着缓冲缓冲的作用，从而使细胞内ATP的含量能够保持相对的稳定，ATP系统的动态平衡得以维持。延伸阅读延伸阅读A-PPPCa2+A-PPPi+能量能量+载体蛋白+载体蛋白构象改变载体蛋白构象改变叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出来，H+与氧化型辅氧化型辅酶酶(NADP+)结合，形成还原型辅酶还原型辅酶(NADPH)。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部储存部分能量供暗反应阶段分能量
8、供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。这样，光能就转化为储存在光能就转化为储存在ATP中的化学能。中的化学能。ATPADP+PiNADPHNADPHNADP+NADP+O2C3C5C葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，消耗能量，葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，消耗能量，是吸能反应，所需要的能量由是吸能反应，所需要的能量由ATP水解提供。水解提供。葡萄糖的氧化分解是释放能量的，大多数以葡萄糖的氧化分解是释放能量的，大多数以热能形散失，另一部分用于转化为热能形散失，另一部分用于转化为ATP提供提供能量，储存在能量，储存在ATP中。中。储存能量方面，储存能量方面，A
9、TP含有的化学能少，一分子含有的化学能少，一分子ATP转化转化为为ADP时释放的化学能只是一分子葡萄糖的时释放的化学能只是一分子葡萄糖的1/94；ATP中所含的是活跃的化学能，葡萄糖分子中所中所含的是活跃的化学能，葡萄糖分子中所含有的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能含有的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。具有统一性，生物有着共同的起源具有统一性，生物有着共同的起源含有C、H、O、N、P的化合物有：核酸核酸ATP磷脂磷脂延伸阅读核苷三磷酸（核苷三磷酸（NTP）脱氧核苷三磷酸（脱氧核苷三磷酸（dNTP）水解提供材料分类分类水解提供材料腺嘌呤核糖核苷酸ATPdATP腺嘌呤脱氧核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸GTPdGTP鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸CTPdCTP胞嘧啶脱氧核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸UTPdTTP胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸在PCR技术中，所加原料实为dNTP，由它们水解后产生相应合成DNA的原料