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1、第第5 5章章 细胞细胞的能量供应和利用的能量供应和利用第第2节节 细胞细胞的能量的能量“通货通货”ATP生物必修生物必修1 1分子与细胞分子与细胞咏 萤 火李白唐雨 打 灯 难 灭，风 吹 色 更 明。若 非 天 上 去，定 作 月 边 星。萤火虫为什么会发光呢萤火虫为什么会发光呢？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和荧光素酶荧光素酶。荧光素荧光素接受接受能量能量后就被后就被激活，在激活，在荧光素酶荧光素酶的的催化作催化作用下，用下，激活的荧光素与氧发生化学反应激活的荧光素与氧发生化学反应，形成形成氧化荧光素氧化荧光素并且发出并且发出荧光荧光。资料资料1 1：荧光素荧
2、光素 +能量能量 +O+O2 2 氧化氧化荧光素荧光素 +H+H2 2O O荧光素酶荧光素酶发出荧光发出荧光从哪里来从哪里来？细胞生命活动所需要的主要能源细胞生命活动所需要的主要能源物质物质在细胞在细胞内内，哪些哪些物质能够提供物质能够提供能量？能量？细胞良好的储能物质细胞良好的储能物质葡萄糖葡萄糖脂肪脂肪为主动运输提供能量为主动运输提供能量 ATPATP 这些物质能否直接为这些物质能否直接为萤火虫萤火虫发光提供能量？发光提供能量？一一、生命、生命活动的直接能源活动的直接能源物质物质材料：现材料：现磨的萤火虫发光器磨的萤火虫发光器粉末（含荧光素粉末（含荧光素和荧光素和荧光素酶）。酶）。试剂：蒸
3、馏水、脂肪组织样液、葡萄糖溶液、试剂：蒸馏水、脂肪组织样液、葡萄糖溶液、ATPATP溶液。溶液。用具：用具：试管、试管、滴管、量筒。滴管、量筒。探究探究生命活动的直接能源物质生命活动的直接能源物质探探究究 一一使用上述材料、试剂和用具，设计一个实验：使用上述材料、试剂和用具，设计一个实验：探究哪些物质能为生命活动直接提供能量？探究哪些物质能为生命活动直接提供能量？1.实验思路是怎样的？实验思路是怎样的？2.实验自变量和因变量是什么？实验自变量和因变量是什么？2.实验组与对照组怎样设置？实验组与对照组怎样设置？一一、生命、生命活动的直接能源活动的直接能源物质物质实验设计：实验设计：1 12 23
4、 34 4加入等量发光器粉末，加入等量发光器粉末，放置一段时间直至荧光消失放置一段时间直至荧光消失2mL蒸馏水蒸馏水2mL脂肪脂肪2mL葡萄糖葡萄糖2mLATP黑暗环境黑暗环境ATP蛋白质蛋白质脂肪脂肪糖类糖类ATP细细胞胞能能源源物物质质的的比比喻喻“不动产不动产”“定期存款定期存款”“活期存款活期存款”“现金现金”ATPATP是生物体生命活动的是生物体生命活动的直接直接能源物质。能源物质。二、二、ATP的结构的结构P P核糖核糖 腺嘌呤腺嘌呤（A A）一磷酸一磷酸腺苷腺苷腺苷腺苷P PP PADPADP(二磷酸腺苷二磷酸腺苷)ATPATP(三磷酸腺苷三磷酸腺苷)腺苷腺苷2.ATP的结构式的
5、结构式：APPP1.ATP的中文名称：的中文名称：三三磷酸磷酸腺苷腺苷磷酸磷酸基团基团高能磷酸键高能磷酸键资料资料2：在在某细胞培养液中加入某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但，发现其含量变化不大，但部分部分ATP的末端的末端P已带上已带上放射性标记放射性标记。远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放能量。远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放能量。结合资料分析，结合资料分析，推测推测ATP是如何释放能量的？是如何释放能量的？ATP是如何提供能量的？是如何提供能量的？APPP三、三、ATP的水解的水解P P核糖核糖 腺嘌呤
6、腺嘌呤（A A）P PP P水水解解酶酶PiPi远离远离“A”的的断裂，断裂，释放能量释放能量30.54KJ/mol。30.5430.54KJKJATPATP是高能磷酸化合物是高能磷酸化合物。磷酸磷酸ATP ADPPi能量能量水解酶水解酶用途用途？用于各项生命活动。用于各项生命活动。ATPATP水解与吸能反应有关。水解与吸能反应有关。（吸收能量）（吸收能量）四四、ATP的合成的合成ADP合成酶合成酶来源来源？1.ATP1.ATP合成与合成与 （吸能吸能/放放能）反应有关。能量通过能）反应有关。能量通过ATPATP分子在吸能和放能反应之间流通。可形象地把分子在吸能和放能反应之间流通。可形象地把A
7、TPATP比喻成细比喻成细胞内流通的胞内流通的_。呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用人和动物等人和动物等呼呼吸吸作作用用绿色植物绿色植物2.2.合成合成ATPATP所需能量来源：动物、真菌和大多数细菌所需能量来源：动物、真菌和大多数细菌_绿色植物和光合细菌绿色植物和光合细菌_放能放能Pi能量能量ATP+能量能量“通货通货”呼吸作用呼吸作用呼吸作用和光合作用呼吸作用和光合作用四四、ATP与与ADP的转化的转化资料资料3：人体中人体中ATP的总的总量只有大约量只有大约50.7g。人体每天的能量需人体每天的能量需要水解要水解5075kg ATP。1.从从可得出什么结论？可得出什么结论？ATPATP与与
8、ADPADP不断进行转化。不断进行转化。ATPATP的含量的含量少少。2.ATP含量少，如何满足含量少，如何满足？ADPPi能量能量 ATP合成酶合成酶水解酶水解酶 ATP与与ADP的转化有何特点的转化有何特点？资料资料4：激烈运动时，每分钟约有激烈运动时，每分钟约有0.5kg ATP转化成转化成ADP。在在某细胞培养液中加入某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的间内分离出细胞的ATP，发，发现其含量变化现其含量变化不大。不大。ATPATP与与ADPADP的转化较迅速。的转化较迅速。1.从从可得出什么结论？可得出什么结论？2.从从可得出什么结论？可得出
9、什么结论？ATPATP与与ADPADP的转化处于动态平衡。的转化处于动态平衡。四四、ATP与与ADP的转化的转化四四、ATP与与ADP的转化的转化ADPPi能量能量 ATP合成酶合成酶水解酶水解酶讨论：讨论：ATP与与ADP的转化是否为可逆反应？的转化是否为可逆反应？否。原因：否。原因：酶不同。酶不同。能量不同。能量不同。反应场所：反应场所：ATPATP合成在合成在细胞质基质、线粒体、叶绿体细胞质基质、线粒体、叶绿体；ATPATP的分解在细胞多种场所。的分解在细胞多种场所。五、五、ATP的利用的利用用于主动运输用于主动运输 （渗透能）渗透能）用于生物放电用于生物放电（电电能能）用于大脑思考用于
10、大脑思考（电电能能）用于细胞内各种用于细胞内各种吸能反应吸能反应（电能）（电能）葡萄糖葡萄糖+果糖果糖 蔗糖蔗糖酶酶用于各种用于各种运动，如肌细胞收缩运动，如肌细胞收缩（机械能）（机械能）成都餐具检测引入成都餐具检测引入ATPATP检测仪检测仪1515秒知结果秒知结果用于进行性肌萎缩、脑出血后用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全、心肌疾患遗症、心功能不全、心肌疾患及肝炎等的辅助治疗。及肝炎等的辅助治疗。小结小结ATPATP功能功能：直接能源物质直接能源物质比喻：比喻：名称名称：反应式：反应式：结构简式：结构简式：水水解解反应式反应式：细胞的能量细胞的能量“通货通货”三三磷酸磷酸腺苷腺苷腺
11、苷腺苷APPP磷酸磷酸基团基团高能磷酸键高能磷酸键断键：断键：远离远离“A A”的的释释能能：30.54KJ/mol高能磷酸化合物高能磷酸化合物ATP ADPPi能量能量水解酶水解酶与吸能反应有关与吸能反应有关ADPPi能量能量 ATP合成酶合成酶合合成成 能量来源能量来源：呼吸作用、光合作用呼吸作用、光合作用用途：各种生命活动用途：各种生命活动与放能反应与放能反应有关有关下列关于下列关于ATPATP的叙述中，正确的是（的叙述中，正确的是（）DA酶的组成元素与酶的组成元素与ATP的组成元素相同的组成元素相同B人体在剧烈运动时人体在剧烈运动时ATP的合成速度大于分解速度的合成速度大于分解速度C放
12、能反应一般与放能反应一般与ATP的水解相联系，释放的能量的水解相联系，释放的能量用于各项生命用于各项生命活动活动DATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能转化为光能和化学能 图图1 1表示表示ATPATP的的结构，图结构，图2 2表示表示ATPATP与与ADPADP之间的转化图。之间的转化图。下列相关说法正确的是（下列相关说法正确的是（）B BA.A.图图1 1中的中的3 3表示表示ATPATP中的字母中的字母A AB.B.图图1 1中的中的1 1、2 2、3 3各一分子形成的物质是组成各一分子形成的物质是组成RNARNA的基的基本单位本单位C.C.图图2 2中能量中能量1 1和能量和能量2 2来源来源相同，酶相同，酶1 1和酶和酶2 2是同一种酶是同一种酶 D.D.图图2 2中整个转化反应是可逆反应中整个转化反应是可逆反应图图1 1 图图2 2 下列过程会使细胞中下列过程会使细胞中ADP的含量增加的是（的含量增加的是（）D胰腺细胞分泌胰腺细胞分泌胰岛素胰岛素肺泡中的氧气进入血液肺泡中的氧气进入血液葡萄糖进入红细胞葡萄糖进入红细胞 K K+进入小肠绒毛上皮细胞进入小肠绒毛上皮细胞A A B B C C D D