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(共35张PPT)
5.2细胞的能量“货币”ATP
⒈萤火虫发光的生物学意义是什么？
⒉萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
⒊萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。
腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。
有。其腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。
问题探讨
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，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。
资料1：
荧光素 + 能量 + O2 氧化荧光素 + H2O
荧光素酶
发出荧光
从哪里来？
细胞生命活动所需要的主要能源物质——
在细胞内，哪些物质能够提供能量？
细胞良好的储能物质——
葡萄糖
脂肪
主要能源物质——
糖类
这些物质能否直接为萤火虫发光提供能量？
请问萤火虫尾部细胞发光的直接能源物质是什么？
一、 ATP是一种高能磷酸化合物
ATP
探究萤火虫发光的直接能源物质
荧光细胞提取液
小资料：
科学家用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失后备用
（即：荧光细胞提取液）。
消耗掉原有的能量
如果向提取液加入新的物质后又重新发光，那一定是新加入的物质提供的能量！新加入的物质就是直接供能物质
具备发光的条件
根据资料，你获取了哪些信息？请你分享！
【探究活动一】
荧光消失
暗处
A
B
C
D
２ｍｌ葡萄糖溶液
２ｍｌATP溶液
２ｍｌ脂肪溶液
２ｍｌ蒸馏水
15min
暗处
有荧光
无荧光
无荧光
无荧光
结论：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
(葡萄糖、脂肪不能为萤火虫的发光器直接供能)
萤火虫发光器的经典实验
一、 ATP是一种高能磷酸化合物
一、 ATP是一种高能磷酸化合物
1、ATP的生理功能：ATP是驱动细胞生命活动的
直接能源物质
有机物中的化学能
ATP中的化学能
耗能的生命过程
细胞中流通的能量“货币”
【探究活动二】 ：阅读课本P86页思考以下问题，小组合作运用正确的化学键构建ATP的结构模型、标注结构名称并回答下列问题
磷酸
核糖
腺嘌呤
磷酸
磷酸
1、ATP的中文名称是什么？
2、ATP的结构简式如何书写？
3、ATP的元素有哪些？
4、ATP简式中A、P、～分别代表什么？
5、为什么ATP可以提供能量？
6、ATP的结构特点？
一、 ATP是一种高能磷酸化合物
2、ATP的中文名称
:腺苷三磷酸
1个腺苷（1个核糖+1个腺嘌呤)+3个磷酸基团
3、组成元素：
一、ATP分子是一种高能磷酸化合物
C、Ｈ、O、N、P
1、ATP的生理功能
~
~
腺嘌呤
核糖
腺苷(A)
磷酸基团
（P）
A—P~P~P
P
P
P
4、结构简式：
特殊的化学键
一、 ATP是一种高能磷酸化合物
P
P
P
~
~
核糖
腺嘌呤
P
核糖
腺嘌呤
腺嘌呤核糖核苷酸
（构成RNA的基本单位）
②腺苷三磷酸（ATP)与腺嘌呤核糖核苷酸的区别：
ATP（去掉2个磷酸基团）
类比腺苷三磷酸的简图，腺苷连接两个磷酸基团和连接一个磷酸基团形成的化合物又分别叫什么？
A
P ~ P ~ P
核糖
腺嘌呤
腺苷（A）
AMP（腺苷一磷酸）
ADP （腺苷二磷酸）
ATP （腺苷三磷酸）
（RNA的基本组成单位之一）
① ATP的水解产物
ATP中带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的势能
ADP中相互排斥的磷酸基团减少，势能降低
+ HO-C-C-
-O-C-C-
磷酸基团携带着转移的“势能”与其他分子结合，使其变得活跃
5.为什么ATP可以提供能量呢？
一、 ATP是一种高能磷酸化合物
高能磷酸化合物：是指水解1mol该物质能释放20.92千焦以上能量的磷酸化合物。
高能磷酸化合物：除了ATP，还有ADP；磷酸肌酸等
1molATP水解时释放的能量高达30.54千焦
6、结构特点：1）不稳定
2）高能量：
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
注意：ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP的化学键中。
除了ATP以外，还有其他的能源物质吗？
GTP、UTP、CTP和dATP、dGTP、dTTP、dCTP
dATP
ATP
化合物 结构简式 “A”含义 共同点
ATP
核苷酸 DNA RNA ③不同化合物中“A”的辨析
腺苷
(由腺嘌呤和核糖组成)
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
二、ATP和ADP的相互转化
结论：ATP在细胞内的含量少，转化快
ATP
消耗量大
ATP
含量很少
矛盾
ATP合成 和水解都非常 迅速
二、ATP和ADP的相互转化
【探究活动三】阅读课本P86页最后一段和P87页，以小组为单位完成以下任务：
1.根据ATP结构模型,请同学们构建ATP和ADP相互转化的结构模型，并写出转化方程式。
2.在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量从哪里来？
3.在ATP转化成ADP的过程中，所产生的能量用于哪里？
4.ATP与ADP的相互转化是可逆反应吗？
光合作用
呼吸作用
放能反应
主动
运输
电鳐
发电
肌肉
收缩
大脑
思考
萤火虫
发光
各项生命活动
物质
合成
吸能反应一般与ATP的水解反应有关
放能反应一般与ATP的合成反应有关
ATP合成：
ATP水解：
提供
用于
二：ATP和ADP可以相互转化
1、转化的过程
吸能反应
化学中可逆反应的特点是：正逆反应都能在同一条件下同时进行。
　　请思考：ATP与ADP之间的相互转化是可逆反应吗？
思考讨论
第二节
二 ATP与ADP可以相互转化
合成酶
ADP
能量1
ATP
水解酶
　　1. 从反应条件看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。
　　2. 从能量来源看：ATP水解释放的能量是储存在特殊化学键中的化学能，用于生命活动；合成ATP的能量来自生物体内有机物中的化学能和太阳光能。因此能量来源不同(能量不可逆，而物质可逆)。
　　3. 从合成与分解场所看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体；ATP分解的场所相对较多。因此合成与分解的场所不同。
不是可逆反应
第二节
二 ATP与ADP可以相互转化
思考讨论
Pi
能量2
Pi
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ______________ ______________
__________
________________
所需酶 _________________
________________
能量来源 ________(光合作用)、_________ (细胞呼吸)
储存在_____________中的能量
能量去路 储存于形成的______________中
用于___________________
反应场所 _____________________________
生物体的需能部位
ADP+Pi+能量
ATP合成酶
ATP水解酶
酶
ATP
ADP+Pi+能量
酶
ATP
光能
化学能
特殊化学键
特殊化学键
各项生命活动
细胞质基质、线粒体、叶绿体
第二节
二 ATP与ADP可以相互转化
ATP合成与ATP水解的比较：
二 ATP与ADP可以相互转化
（2）ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所用生物细胞内都是一样
的，这体现了生物界的统一性
（1）ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处在动态平衡之中。
3.ATP与ADP转化的特点
O2供给量
ATP 生成量
无氧呼吸
O2供给增多，有氧呼吸增强
ATP产生量不再增加
限制:酶, ADP, Pi, etc
ATP产生量与O2供给量之间的关系
用于大脑思考（电能）
用于肌细胞收缩（机械能）
葡萄糖+果糖 蔗糖
酶
用于细胞内各种吸能反应
用于生物放电（电能）
用于生物发光（电能）
用于主动运输 （渗透能）
电鳐
三、ATP的利用
1、ATP利用举例
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。
三 ATP的利用
ATP水解释放的磷酸基团使膜转运蛋白（蛋白质分子）等磷酸化，导致膜转运蛋白的空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应，这在细胞中是常见的。
参与主动运输的载体蛋白，本身具备催化ATP水解的能力。
ATP
ADP
水解
合成
吸能反应等
放能反应等
能量
能量
2、放能反应与吸能反应
三、 ATP的利用
2）放能反应：一般与ATP的合成反应相联系，释放的能量储存在ATP中
1）吸能反应：一般与ATP的水解反应相联系，由ATP水解提供能量
3、能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
ATP是细胞内流通能量的“货币”
糖类、脂肪等有机物
储存有大量的能量
但不能被直接利用
ATP
储存的能量相对
来说少，但能被
直接利用
三、 ATP的利用
能源来源 直接能源物质
主要能源物质
生物体内主要储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
最终能源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
能源物质小结：
应用：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，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。
荧光素酶
氧化荧光素
能量
（发出荧光）
激活性荧光素+O2
荧光素
科技前沿
ATP
中文名称：三磷酸腺苷
结构简式： A-P～P～P
ATP的能量来源：
ATP与ADP相互转化:
ATP的利用：用于各项生命活动
光合作用
呼吸作用
课堂小结
总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。
元素组成： C、H、O、N、P
（不是可逆反应）
练习与应用
一、概念检测1. 能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是 （ ）
A.A-P-P~P B.A-P~P~P C.A~P~P-P D.A~P~P~P
2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是
A.脂肪酸 B.氨基酸 C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸
第二节
B
D
3.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于ATP的叙述，错误的是 （ ）
A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C.ATP可以水解为ADP和磷酸
D.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是（ ）
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
第二节
练习与应用
B
C
二、拓展应用1.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什么关系。
【答案】吸能反应，如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量，是吸能反应，这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应，如丙酮酸的氧化分解能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。
2.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。
【答案】在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性？这你理解生物的进化有什么启示？
【答案】植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同起源。
第二节
练习与应用

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