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1、第2节 细胞能量“通货”ATP能量形式和转换能量形式和转换第1页光能光能第2页电鳐电能电鳐电能第3页机械能机械能第4页主动运输渗透能第5页能量转换站能量转换站-叶绿叶绿体体经过绿色植物光合作用，把光能以化学能经过绿色植物光合作用，把光能以化学能形式储存在糖类、脂肪等有机物中。形式储存在糖类、脂肪等有机物中。光能光能电能电能活跃化学能活跃化学能稳定化学能稳定化学能第6页动力工厂动力工厂-线粒线粒体体 生物体经过呼吸作用分解体内有机物，生物体经过呼吸作用分解体内有机物，释放其中能量，用于生命活动。释放其中能量，用于生命活动。稳定化学能稳定化学能活跃化学能活跃化学能+热能热能第7页无氧呼吸和有氧第一
2、阶段：细胞质基质无氧呼吸和有氧第一阶段：细胞质基质稳定化学能稳定化学能活跃化学能活跃化学能+热能热能第8页是生物体进行生命活动主要能源物质。是生物体进行生命活动主要能源物质。糖类糖类是生物体内贮存能量物质。是生物体内贮存能量物质。脂肪脂肪这其中能量能不能直接这其中能量能不能直接被生物体利用呢？被生物体利用呢？不能。从有机物中释放出来能量需要转化成一个不能。从有机物中释放出来能量需要转化成一个活跃化学能以后才能用于各项生命活动，这种活跃化活跃化学能以后才能用于各项生命活动，这种活跃化学能就是学能就是三磷酸腺苷三磷酸腺苷，简称为，简称为ATP。能量蕴藏在营养物质之中能量蕴藏在营养物质之中蛋白质：能
3、源物质能源物质第9页什么是什么是ATP？ATP是三磷酸腺苷是三磷酸腺苷(a adenosine denosine t tri rip phosphatehosphate)英文英文缩写符号，缩写符号，A-腺苷、腺苷、T-三、三、P-磷酸基。磷酸基。ATP分子结构简式是：分子结构简式是：APP P。ATP是一个高能磷酸化合物。不但因为是它分子是一个高能磷酸化合物。不但因为是它分子结构中含有磷酸，还因为它在水解时释放能量是结构中含有磷酸，还因为它在水解时释放能量是3054kJmol（千焦每摩尔）（千焦每摩尔）（普通将水解时，（普通将水解时，能够释放能够释放2092kJmol能量化合物都叫做高能化能量
4、化合物都叫做高能化合物）。合物）。ATP水解释放能量是普通磷酸键水解时释放能量水解释放能量是普通磷酸键水解时释放能量两倍以上。两倍以上。第10页纯净纯净ATP是白色粉未状，能够溶于水，是白色粉未状，能够溶于水，可作为一个药品，可作为一个药品，ATP片剂能够口服，而片剂能够口服，而ATP注射液能够肌肉注射或静脉滴注。主要注射液能够肌肉注射或静脉滴注。主要是用于是用于辅助辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病，起到改进患者新陈代谢情况心肌炎等疾病，起到改进患者新陈代谢情况作用。作用。一、一、ATP分子中含有高能磷酸键分子中含有高能磷酸键第11页ATP结构简式ATP
5、结构简式为AP P P腺苷磷酸基团高能磷酸键 ATP ATP即三磷酸腺苷，是各种活细胞内普遍存在一即三磷酸腺苷，是各种活细胞内普遍存在一个高能磷酸化合物。个高能磷酸化合物。第12页ATP与ADP相互转化A-PPPA-PP+Pi+能量酶酶第13页ATPADP酶酶能量PiPi能量ATP与ADP转化关系第14页ATP转化成ADP时所需能量主要起源第15页美研制出世界第一台纳米发动机美研制出世界第一台纳米发动机 美国康奈尔大学科学家已研制出世界上第一台生美国康奈尔大学科学家已研制出世界上第一台生物分子纳米发动机。它仅一个病毒般大小，由物分子纳米发动机。它仅一个病毒般大小，由ATP提提供能量、供能量、A
6、TP合成酶驱动发动机运转。每加一次能量，合成酶驱动发动机运转。每加一次能量，纳米发动机可连续工作一小时。科学家高度评价此项纳米发动机可连续工作一小时。科学家高度评价此项科技结果，认为生物分子纳米发动机在医学领域将大科技结果，认为生物分子纳米发动机在医学领域将大有用武之地。比如，它能够充当一个有用武之地。比如，它能够充当一个“小护士小护士”，巡，巡视全身。视全身。分子马达分子马达第16页生物将ADP转化成ATP时所需能量根原来源是什么？是是光能光能。绿色植物经过光合作用，将光能转。绿色植物经过光合作用，将光能转化成化成ATP中化学能，并将中化学能，并将ATP中化学能最终中化学能最终储存在糖类等有
7、机物中。储存在糖类等有机物中。第17页能能源源物物质质能源物质能源物质糖类（主要能源物质）糖类（主要能源物质）、脂类、蛋白质、脂类、蛋白质储能物质储能物质脂肪、淀粉（植物细胞）脂肪、淀粉（植物细胞）、糖元（动物细胞）、糖元（动物细胞）l能量直接起源（三磷酸腺苷）（三磷酸腺苷）l最终能量起源太阳光能太阳光能第18页三、ATP利用第19页ATP是生物体新陈代谢所需能量直接起源。是生物体新陈代谢所需能量直接起源。A物质运输物质运输B物质合成物质合成C细胞分裂细胞分裂D肌肉收缩肌肉收缩E生物发光等生物发光等第20页直接能源物质 分子简式分子简式 l 与l 关系 l在酶作用下，ATP中远离A高能磷酸键水
8、解，释放出其中能量，同时生成ADP和Pi；在另一个酶作用下，ADP接收能量与一个Pi结合转化成ATP。l 合成时l 能量起源 植光合作用和呼吸作用 动呼吸作用l 分解时 l能量利用 细胞分裂、根吸收矿质元素、肌肉收缩等生命活动。磷酸肌酸(CP)小结：小结：腺苷普通化学键高能磷酸键磷酸基团第21页磷酸肌酸磷酸肌酸ATP是细胞内主要磷酸载体或能量传递体，是细胞内主要磷酸载体或能量传递体，人体储存能量方式不是人体储存能量方式不是ATP而是磷酸肌酸。肌酸而是磷酸肌酸。肌酸主要存在于肌肉组织中，骨骼肌中含量多于平滑主要存在于肌肉组织中，骨骼肌中含量多于平滑肌，脑组织中含量也较多，肝、肾等其它组织中肌，脑
9、组织中含量也较多，肝、肾等其它组织中含量极少。含量极少。第22页 每个人生活都需要能量、使用能量，运动时每个人生活都需要能量、使用能量，运动时更需要为肢体活动连续地提供能量。各种化学能更需要为肢体活动连续地提供能量。各种化学能(碳水化合物、脂肪和蛋白质碳水化合物、脂肪和蛋白质)贮存在体内，最终贮存在体内，最终转化成三磷酸腺苷转化成三磷酸腺苷(ATP)。ATP是人体运动时直是人体运动时直接供能物质。问题在于接供能物质。问题在于ATP数量有限。数量有限。运动时有四种不一样代谢过程向人体提供能运动时有四种不一样代谢过程向人体提供能量，两种是无氧，两种是有氧。终究是哪种代谢量，两种是无氧，两种是有氧。
10、终究是哪种代谢被用来提供能量，取决于运动强度和连续时间被用来提供能量，取决于运动强度和连续时间。运动能量从哪里来？运动能量从哪里来？第23页无氧能量系统无氧能量系统是三磷酸腺苷是三磷酸腺苷磷酸肌酸磷酸肌酸(ATP-CP)系统和糖酵解系统和糖酵解系统。肌肉运动时，首先由系统。肌肉运动时，首先由ATP分解，将能量直接供给分解，将能量直接供给肌肉收缩。若运动很猛烈，则肌肉收缩。若运动很猛烈，则CP马上将能量转移到二马上将能量转移到二磷酸腺苷磷酸腺苷(ADP)分子上，生成分子上，生成ATP，ATP又继续分解供又继续分解供给能量。肌细胞中给能量。肌细胞中ATP存量极少，但存量极少，但CP量却比量却比AT
11、P约约多三倍，故二者总和大致可供给多三倍，故二者总和大致可供给30秒钟激烈运动。该系秒钟激烈运动。该系统非常快速。如要继续运动，就得由糖元分解生成乳酸，统非常快速。如要继续运动，就得由糖元分解生成乳酸，同时释放能量以生成同时释放能量以生成ATP。尽管乳酸会造成肌肉酸痛，尽管乳酸会造成肌肉酸痛，但它所产生能量却是但它所产生能量却是ATP-CP系统两倍。糖酵解系统对系统两倍。糖酵解系统对应是高强度、连续时间在应是高强度、连续时间在30秒秒3分钟之间运动。分钟之间运动。这两个系统适应于短跑、跳跃、举重运动等。这两个系统适应于短跑、跳跃、举重运动等。第24页有氧能量系统有氧能量系统进行进行3分钟以上运
12、动，能量需要有氧分钟以上运动，能量需要有氧代谢系统提供。它也同运动强度和连续时代谢系统提供。它也同运动强度和连续时间直接相关。强度较低、连续时间大于间直接相关。强度较低、连续时间大于3分钟小于分钟小于20分钟运动，是氧化糖产生大量分钟运动，是氧化糖产生大量ATP来供能。长于来供能。长于20分钟低强度运动则主分钟低强度运动则主要靠氧化脂肪来供能了。要靠氧化脂肪来供能了。在这一代谢过程中因为氧气能基本满在这一代谢过程中因为氧气能基本满足需要，所以不会产生乳酸，肌肉不会酸足需要，所以不会产生乳酸，肌肉不会酸痛。教授们认为，中、老年人参加体育锻痛。教授们认为，中、老年人参加体育锻炼以有氧代谢运动项目为
13、主，因为这对增炼以有氧代谢运动项目为主，因为这对增强体质、延缓衰老有利。强体质、延缓衰老有利。第25页l连续l时间运动强度运动强度运动类型运动类型无无氧氧能能量量系系统统ATP-CP系统系统 30秒钟秒钟高强度高强度短跑、投掷、短跑、投掷、跳跃、举重跳跃、举重等等糖酵解系统糖酵解系统30秒秒3分钟分钟有有氧氧能能量量系系统统氧化糖类氧化糖类3分钟分钟-20分分钟钟低强度低强度长跑、做体长跑、做体操、打太极操、打太极拳等运动拳等运动氧化脂肪氧化脂肪长于长于20分钟分钟第26页ATP是细胞内能量转换是细胞内能量转换“中转站中转站”，可，可形象地把它比喻细胞内流通形象地把它比喻细胞内流通“能量货币能量货币”，是生物体内能量代谢是生物体内能量代谢中心中心，在生物能量代谢，在生物能量代谢中占有中占有关键关键地位。生物体内新陈代谢正是因地位。生物体内新陈代谢正是因为细胞中为细胞中ATP才能顺利地完成。才能顺利地完成。ATP和核酸关系和核酸关系第27页