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1、第第五五章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第5.25.2节节细胞的能量细胞的能量“货币货币”ATP”ATP课堂导入讨论：1、萤火虫发光的生物学意义是什么？2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？3、在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？相互传递信号，以便繁衍后代。有。荧光素。有。化学能转变为光能。荧光素+能量+O2 氧化荧光素+H2O荧光素酶发出荧光发光的化学反应式为：资料资料萤火虫的尾部发光器中有荧光素和荧光萤火虫的尾部发光器中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学
2、反应，形成氧化荧光素并与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。且发出荧光。课堂导入科学家运用这一原理，将荧光素酶基因导科学家运用这一原理，将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的种能发光的“荧光树荧光树”、“荧光烟草荧光烟草”。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萤火虫的发光原理糖类是细胞中主要的能源物质脂肪是细胞中良好的储能物质问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？问题：细胞内
3、哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？【提出【提出问题】：】：是是谁直接直接给萤火虫火虫发光提供能量呢？是光提供能量呢？是葡萄糖，脂肪，葡萄糖，脂肪，还是其他物是其他物质？萤火虫发光器实验加入2ml物质A溶液加入2ml物质A溶液加入2ml物质A溶液萤火虫发光器实验1.本实验的自变量是什么？如何确定实验组与对照组？2.2.为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质？3.实验结果说明什么？本本节目目标 01ATPATP是一种高能磷酸化合物是一种高能磷酸化合物ATPATP与与ADPADP可以相互转化可以相互转化 02 03ATPATP的利用的利用一、一、ATPATP是一种高能磷酸化合物是一种高能磷酸
4、化合物1.ATP1.ATP的功能的功能ATPATP是是驱动细胞生命活胞生命活动的直接能源物的直接能源物质。2.ATP2.ATP的的结构构（1 1）ATPATP的分子的分子组成成：腺腺嘌呤呤AATPATP的元素的元素组成：成：C C、H H、O O、N N、P P 元素元素组成相同的成相同的还有什么？有什么？PPP腺嘌呤 -腺苷腺苷腺嘌呤核糖核苷酸腺苷一磷酸腺苷一磷酸 （AMPAMP）RNARNA的的组成成单位位腺苷二磷酸（腺苷二磷酸（ADPADP）-腺苷三磷酸（腺苷三磷酸（ATPATP）结构构简式：式：ATPATP的的结构构及及ATPATP与与RNARNA的关系的关系特殊的化学键特殊的化学键特
5、殊的化学键特殊的化学键核糖核糖3.ATP3.ATP的供能原理的供能原理两个相邻的两个相邻的磷酸基团都磷酸基团都带带负电荷负电荷而而相互排斥相互排斥等等ATPATP中中特殊化学键不稳特殊化学键不稳定定，末端磷酸基团末端磷酸基团有有一种一种离开离开ATPATP而而与其他与其他分子结合分子结合的趋势，即的趋势，即具有较高的转移势能具有较高的转移势能ATPATP在酶的作用下在酶的作用下水解水解时，脱离下时，脱离下来的来的末端磷酸基末端磷酸基团挟能量团挟能量与其他与其他分子结合，从而分子结合，从而使后者使后者发生变化发生变化ATPATP水解是一个释放能量的过程水解是一个释放能量的过程1molATP1mo
6、lATP水解释放的能量高达水解释放的能量高达30.54kJ30.54kJATPATP是一种高能磷酸化合物是一种高能磷酸化合物活跃的化学能活跃的化学能ATP消耗量大ATP含量很少矛盾矛盾研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。1成人体内ATP总量约210mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩12s。2二、二、ATPATP和和ADPADP可以相互可以相互转化化ATP合成和水解都非常迅速每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解3能量能量A-PA-PP PP P(ATP)
7、(ATP)A-PA-PP P(ADP)(ADP)能量能量ATPATP酶酶IIII 酶酶I IPiPiADP+PiADP+Pi+能量能量酶酶PiPi酶酶1 1、转化过程、转化过程反反应是可逆的是可逆的吗？不是可逆反不是可逆反应：（1 1）反）反应条件不同；（条件不同；（2 2）能量来源和去路不同；）能量来源和去路不同；（3 3）反）反应场所不同。所不同。讨论讨论1 1：在剧烈运动与：在剧烈运动与静止状态时，静止状态时，ATP与与ADP的转化有什么不同的转化有什么不同？讨论讨论2 2：如果：如果ATP与与ADP的转化出现障碍，的转化出现障碍，后果是什么？后果是什么？对细胞的正常生活来说，ATP和A
8、DP的转化是时刻不停地发生且处于动态平衡的。3 3相互转化特点相互转化特点a.a.生物体内生物体内ATPATP转化的总量很大。转化的总量很大。b.b.为了为了高效的利用高效的利用ATPATP，细胞中的，细胞中的ATPATP形成后形成后很快很快就会被就会被分解分解利用，所以细胞中利用，所以细胞中ATPATP的含量并不多。的含量并不多。c.ATPc.ATP与与ADPADP的相互转化的相互转化十分迅速十分迅速，处于，处于动态平衡动态平衡之中。之中。d.d.所有生物细胞内发生，体现生物界的所有生物细胞内发生，体现生物界的统一性统一性ADPADP转化成化成ATPATP时所需能量的主要来源所需能量的主要来
9、源动物、人、真菌及大多数细菌等绿色植物能 量呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP+Pi+ATP ATP ATP合成酶合成酶糖类、脂肪等有糖类、脂肪等有机物氧化分解机物氧化分解ATP的合成ATP的水解反应式所需酶能量来源能量去路反应场所ATP合成酶ATP水解酶光能（光合作用）、化学能（细胞呼吸）储存在特殊化学键中的能量储存于形成的特殊化学键中用于各项生命活动细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位ADPPi能量 ATP酶ATP ADPPi能量酶ATPATP与与ADPADP相互相互转化的比化的比较三、ATP的利用绝大部分细胞生命活动 大脑思考 生物发光 肌肉收缩 物质合成 主动
10、运输ATP的供能方式1.钙离子运输方向？2.Ca2+载体蛋白另一身份？什么时候启动？3.Pi结合后什么改变？ATP ATP水解水解释放的放的 使使 等分子等分子 化。化。这些分子被些分子被 后，后，发生生 变化，化，也被改也被改变，因而可以参与各种，因而可以参与各种 。磷酸基团磷酸基团磷酸磷酸蛋白质蛋白质空间结构空间结构活性活性化学反应化学反应磷酸化磷酸化22 吸能反应吸能反应放能反应放能反应 ATPATP的水解的水解ATPATP的合成的合成化学反应化学反应（释放能量）（释放能量）（吸收能量）（吸收能量）（所吸收的能量由（所吸收的能量由ATPATP水解提供）水解提供）（所释放的能量储存在（所释
11、放的能量储存在ATPATP中）中）能量通过能量通过ATPATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，所以，所以ATPATP被喻为细胞内流通的能量被喻为细胞内流通的能量“通货通货”例如：葡萄糖氧化分解例如：葡萄糖氧化分解例如：蛋白质合成例如：蛋白质合成问题：细胞为什么不直接利用葡萄糖等有机物中问题：细胞为什么不直接利用葡萄糖等有机物中的能量，的能量，而是要将能量转移至而是要将能量转移至ATP中再利用？中再利用？1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放能量2870kJ1 mol ATP水解可以释放能量30.54kJ。对ATP认识上的易错点ATP的功能：是驱动细胞生命
12、活动的直接能源物质。生物体内的能源物质总结(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。(2)主要能源物质：糖类。(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。(4)主要储能物质：脂肪。(5)直接能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。课堂小结课堂小结课堂精练课堂精练判断题判断题（1 1）ATPATP是高能磷酸化合物，含有是高能磷酸化合物，含有3 3个特殊化学键（个特殊化学键（）（2 2）细胞中的生命活动所需要的能量都是由）细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATPATP直接提供的（直接提供的（）（3 3）1 1个个ATPATP分子由分子由1 1个腺嘌呤和个腺嘌呤和3 3个磷酸基
13、团组成个磷酸基团组成 （）（4 4）细胞内）细胞内ATPATP与与ADPADP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（）（5 5）活细胞内）活细胞内ATPATP与与ADPADP的转化只能单向进行（的转化只能单向进行（）ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义1、如图是生命活动的直接能源物质ATP的结构式，其中能作为RNA基本单位的是（）A.B.C.D.B应用探究2、下列对ATP水解与合成的叙述，错误的是（）A.ATP与ADP相互快速转化依赖酶的高效性B.细胞分裂时ATP水解和合成都加快C.ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与
14、ADP时刻不停地进行相互转化D.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加E.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应F.磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物D应用探究5 5、人的骨骼肌细胞中，、人的骨骼肌细胞中，ATPATP的含量仅够剧烈运动时的含量仅够剧烈运动时3 3秒钟以内秒钟以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中肌细胞中的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中肌细胞中ATPATP的含的含量变化如下图。据图完成问题：量变化如下图。据图完成问题：（1 1）a ab b的变化过程，说的变化过程，说明明ATPATP被水解，释放的能量被水解，释放的能量用于用于 。（2 2）b bc c过程中过程中ATPATP含量含量增加说明增加说明 加加强，释放更多强，释放更多 ，供供ADPADP形成形成ATPATP，以补充细，以补充细胞中胞中ATPATP含量的不足。含量的不足。（3 3）从整个曲线来看，肌细胞中）从整个曲线来看，肌细胞中ATPATP的含量不会降低为零，的含量不会降低为零，说明说明 。肌肉收缩肌肉收缩呼吸作用呼吸作用能量能量细胞中细胞中ATPATP有一定的储存有一定的储存03t（秒）（秒）abATP的的相相对对含含量量c