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1、第第2 2节节 细胞的能量细胞的能量“通货通货”ATP ATP u无锡市第一女子中学无锡市第一女子中学 曹进玲曹进玲 外界摄取的能量外界摄取的能量主要能源物质：主要储能物质：有机物有机物中的中的化学能化学能问题问题1 1：哪种物质为细胞生命活动：哪种物质为细胞生命活动直接直接供能？供能？细胞内细胞内储储存形式存形式生物体生命活动生物体生命活动能量来源能量来源糖类脂肪ATP荧光素荧光素酶能量+O2+氧化荧光素 发出荧光直接来源？问题问题1 1：哪种物质为细胞生命活动：哪种物质为细胞生命活动直接直接供能？供能？资料资料1：科学家利用从萤火虫发光科学家利用从萤火虫发光器中分离出器中分离出荧光素和和荧
2、光素酶荧光素和和荧光素酶，研究出萤火虫发光机理：研究出萤火虫发光机理：哪种物质可为萤火虫发光直接提供能量?提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验实施实验实施实验实验探究实验探究 葡萄糖（或 脂肪 或 ATP）是直接供能物质得出结论得出结论 取若干只萤火虫的发光器，干燥后研取若干只萤火虫的发光器，干燥后研磨成粉末，放入一试管后，加水使之混合磨成粉末，放入一试管后，加水使之混合（萤火虫发光部位提取液）（萤火虫发光部位提取液），在黑暗处，在黑暗处，可见试管内有可见试管内有淡黄色荧光出现，约淡黄色荧光出现，约1515分钟分钟后荧光消失。后荧光消失。资资 料料2ATPATP溶液溶液2mL2mL
3、 萤火虫发光部位提取液萤火虫发光部位提取液、葡萄糖溶液、液、葡萄糖溶液、液体脂肪、蒸馏水、体脂肪、蒸馏水、ATPATP溶液溶液、大小相同的试、大小相同的试管若干、标签纸若干等其他实验所需材料管若干、标签纸若干等其他实验所需材料实验材料实验材料设计实验设计实验实验结论实验结论试管编号试管编号1 1号号2 2号号3 3号号4 4号号实实验验步步骤骤一一二二实验结果实验结果不发荧光不发荧光 不发荧光不发荧光不发荧光不发荧光发荧光发荧光 ATP是萤火虫发光的直接供能物质是萤火虫发光的直接供能物质 分别加入分别加入2mL2mL萤火虫发光部位提取液萤火虫发光部位提取液蒸馏水蒸馏水2mL2mL葡萄糖溶液葡萄
4、糖溶液2mL2mL液体脂肪液体脂肪 2mL2mL各种生物体内各种生物体内都存在都存在ATP吗？吗？（暗处（暗处15min15min）荧光素荧光素酶氧化荧光素(发出荧光)ATP+O2+资料资料3：科学家将荧光素酶基因转入烟草或细菌体科学家将荧光素酶基因转入烟草或细菌体内，使其产生荧光素酶，再用含荧光素的溶液浇灌内，使其产生荧光素酶，再用含荧光素的溶液浇灌烟草或培养细菌，发现烟草、细菌都能发光。烟草或培养细菌，发现烟草、细菌都能发光。ATPATP在动物、植物、微生物细胞内普遍存在在动物、植物、微生物细胞内普遍存在生物界的统一性 u以上实验可证明以上实验可证明ATP是是各种生命活动各种生命活动的直的
5、直接能量来源吗？接能量来源吗？实验探讨实验探讨科学家通过大量的实验证明：科学家通过大量的实验证明：ATP是是各种生命活动各种生命活动的直接供能物质的直接供能物质 问题问题2 2：作为直接供能物质，：作为直接供能物质，ATPATP有何结构特点有何结构特点？uATP的中文名称？的中文名称？uATP的结构简式？的结构简式？uATP的结构简式中分别有几个的结构简式中分别有几个“A”、“P”、“”？其各自代表含义是？其各自代表含义是？任务型阅读任务型阅读问题问题2 2：作为直接供能物质，：作为直接供能物质，ATPATP有何结构特点有何结构特点？模型建构模型建构 假如用假如用 代表腺嘌呤、代表腺嘌呤、代代
6、表核糖表核糖 、代表磷酸基团，尝代表磷酸基团，尝试构建试构建ATPATP的模型。的模型。PATP（adenosine triphosphate)腺嘌呤腺嘌呤PPP？腺苷腺苷腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸ATP核糖核糖（RNA的基本单位之一）的基本单位之一）为何称为何称ATP为高能磷酸化合物？为高能磷酸化合物？高能磷酸键断裂时，大量的能量会释放出来，高能磷酸键断裂时，大量的能量会释放出来，释放的能量多达释放的能量多达30.54kJ/mol.30.54kJ/mol.腺嘌呤核糖PPP三磷酸腺苷（ATP）高能磷酸键ATP结构不稳定APPPPiAPP能量(30.54kJ/mol)lATPATP供能时，
7、供能时，哪个化学键中的能量容易释放？哪个化学键中的能量容易释放？lATPATP供能过程中，可形成哪些产物？供能过程中，可形成哪些产物？(ADP)问题问题3 3：ATPATP如何为生命活动供能？如何为生命活动供能？ATP水解 肌细胞收缩神经传导主动运输生物发光、放电有机物的合成ADP+PiATP水解酶能量（释放）细胞中的吸能反应A-PPP利用ATP在细胞内的含量在细胞内的含量很少很少。每一时刻储存在人体内的ATP总量 为2-10mg；人体安静状态时，肌肉内人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩含量只能供肌肉收缩12s所需的能量。所需的能量。资料资料4 4一个成年人在安静的状态下，一个成年
8、人在安静的状态下，24h内有内有40kg的的ATP被水解。一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有被水解。一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的的ATP分解释放能量，供运动所需。分解释放能量，供运动所需。生物体如何解决细胞生物体如何解决细胞ATPATP含量很少、含量很少、但需求量很大的矛盾？但需求量很大的矛盾？资料资料5 5资料6.将用将用3232P P标记的磷酸盐加入细胞培养液中，并在标记的磷酸盐加入细胞培养液中，并在短时间短时间内内快速分离出细胞内的快速分离出细胞内的ATPATP，结果，结果ATPATP浓度变化不大浓度变化不大，但部，但部分分ATPATP的末端的末端磷酸基团磷酸基团已经已
9、经带有放射性标记。带有放射性标记。思考：部分思考：部分ATPATP末端磷酸基团带有放射性标记，说明了末端磷酸基团带有放射性标记，说明了 什么？但为什么浓度变化不大？什么？但为什么浓度变化不大？ATP快速合成和分解，保证细胞能量供应快速合成和分解，保证细胞能量供应ATPATP和和ADPADP时刻时刻相互转化，保持相互转化，保持动态平衡动态平衡A-PPP(ATP)(ATP)A-PP、Pi(ADP)(ADP)生物界普遍存在的能量供应机制生物界普遍存在的能量供应机制思考：这反映生物界的什么特点？这对你理解生物进化有什思考：这反映生物界的什么特点？这对你理解生物进化有什么启示？么启示？ATP水解酶ATP
10、合成酶释放释放能量能量吸能反应吸能反应放能反应放能反应提供提供能量能量 ATP与与ADP的相互转化是可逆反应吗？的相互转化是可逆反应吗？思维提升思维提升ATP ADP+Pi+能量能量ATP水解酶水解酶ADP+Pi+能量能量 ATPATP合成酶合成酶ATP水解：水解：ATP合成：合成：ATP ATP水解水解 ATP ATP合成合成酶酶能量来源能量来源能量去向能量去向反应场所反应场所用于各项生命活动用于各项生命活动储存在储存在ATPATP高能磷酸键中高能磷酸键中有机物中的化学能或光能有机物中的化学能或光能ATPATP水解酶水解酶ATPATP合成酶合成酶细胞质基质、线粒体、细胞质基质、线粒体、叶绿体
11、叶绿体高能磷酸键的化学能高能磷酸键的化学能广泛存在于细胞各个部位广泛存在于细胞各个部位物质可逆，能量不可逆物质可逆，能量不可逆 反应不可逆科学思维科学思维 若将若将“现金现金”、“活期存款活期存款”、“定期存款定期存款”来打来打比方，比方，ATPATP、糖类、脂肪分别可比喻成什么较合适？、糖类、脂肪分别可比喻成什么较合适？直接能源物直接能源物质质主要能源物主要能源物质质主要储能物主要储能物质质 最终能量来最终能量来源源“现金现金”“活期存款活期存款”“定期存款定期存款”ATP糖类糖类脂肪脂肪太阳能太阳能ATP的应用：lATPATP片剂、针剂片剂、针剂用于进行性肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌疾患及
12、用于进行性肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌疾患及肝炎等的辅助治疗肝炎等的辅助治疗l以以ATPATP为动力的纳米发动机为动力的纳米发动机 美国康奈尔大学的科学家首次成功美国康奈尔大学的科学家首次成功与病毒颗粒大小相仿，依靠与病毒颗粒大小相仿，依靠ATP ATP 提供能量，提供能量，ATPATP合成酶驱动合成酶驱动运转。运转。可用于医学领域可用于医学领域安装在纳米机器人体内，驱动它们安装在纳米机器人体内，驱动它们 在病人体内穿梭，把药物放置在活细胞在病人体内穿梭，把药物放置在活细胞 。ATPATP中文全称：中文全称：结构简式：结构简式：ATPATP的形成的形成途径：途径：ATPATP的功能：的功能：直接为各种生命活动供能直接为各种生命活动供能光合作用光合作用、呼吸作用、呼吸作用ATPATP ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量ATP分解酶分解酶 课堂小结这节课你学到了什么？正是由于ATP这种直接能源物质，才使各项生命活动正常进行。ATP合成酶合成酶 三磷酸腺苷三磷酸腺苷A-PA-PP PP P与与ADPADP相互转化：相互转化：是细胞的直接能源物质，在运动之前是细胞的直接能源物质，在运动之前服用服用 ，能起到能起到兴奋剂的作用吗兴奋剂的作用吗？请同学们搜集有关资料，证明自己的观点。请同学们搜集有关资料，证明自己的观点。课外课题延伸课外课题延伸