资源简介

(共32张PPT)
第
5
章
第2节细胞的能量“货币”ATP
问题探讨
银烛秋光冷画屏，
轻罗小扇扑流萤.
天街夜色凉如水，
卧看牛郎织女星。
——杜牧《秋夕》
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.萤火虫发光的过程需要消耗能量吗？
传递求偶信号，以便交尾繁衍后代
腹部后端细胞有荧光素和荧光素酶
化学能 →光能
4.细胞内哪些物质可能为萤火虫发光提供
能量呢？
糖类
脂肪
ATP
糖类、脂肪这些物质能为萤火虫发光直接供能吗
实验材料：将离体荧光虫发光器研磨成粉末，然后制成荧光素试剂
实验试剂：蒸馏水、脂肪溶液、葡萄糖溶液、ATP注射液等
实验工具：烧杯、量筒、试管、玻璃棒等
实验原理：
实验探究
1
4
3
2
暗处理15分钟
２ｍL
蒸馏水
２ｍL葡萄糖溶液
２ｍL
脂肪溶液
２ｍL
ATP溶液
1.本实验的变量是什么？
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？
自变量：
因变量：
无关变量：
添加的物质
是否发光
温度等
ATP是细胞内直接的能源物质。
使细胞内储存的能源物质消耗殆尽，排除自身能量的干扰。
实验过程：
驱动细胞生命活动的直接能源物质。
ATP的功能：
01
ATP是一种高能磷酸化合物
腺嘌呤 ＋ 核糖 ＋ 3分子磷酸
腺苷三磷酸（ ATP ）的结构式
腺苷
普通化学键
特殊化学键
– P ~ P ~ P
▲ATP 的结构简图
▲ATP 的结构简式
A
ATP是一种高能磷酸化合物
A :
P :
～:
—:
组成元素：
中文名称：
左图中的A：
C、H、O、N、P
腺苷三磷酸
腺嘌呤
A—P～P～P
腺苷
磷酸基团（3个）
普通的化学键
特殊的化学键（2个）
ATP结构式
ATP模型图
ATP结构简式
~
~
P
P
P
A
ATP是一种高能磷酸化合物
~
~
P
P
P
A
ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷（A）
AMP（腺苷一磷酸）
腺嘌呤核糖核苷酸
RNA的组成单位
ADP（腺苷二磷酸）
ATP（腺苷三磷酸）
普通的磷酸键
特殊的磷酸键
两个相邻的磷酸基团都带负电荷，相互排斥使得这种化学键不稳定。
资料
α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液：
①甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，
②乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，
然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶
液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸
基团带有放射性。
α 位 β位 γ位
从实验结果ATP中哪一个化学键更容易断裂？为什么？
ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。
ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低
β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂
磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合
+H2O
酶
1molATP水解释放的能量高达30.54kJ
ATP≠能量，ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中
A–P～P～P
A C G T
T G C A
U G A G
A
①
②
③
④
①:腺苷
②：腺嘌呤
③：腺嘌呤脱氧核苷酸
④：腺嘌呤脱氧核苷酸
注意
(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。
总结
1.如图是ATP结构示意图，其中①②③表示化学键。下列有关ATP的叙述，正确的是
A.①断裂后形成的是ADP
B.①最容易断裂和重新形成
C.②断裂后可作为合成RNA的原料
D.ATP中的T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
C
习题检测
2.ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，下列有关叙述错误的是
A.一分子的ATP中含有的腺苷、磷酸基团和特殊化学键数目依次是1、3、2
B.ATP中的两个特殊化学键储存的能量基本相同，稳定性基本相同
C.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
D.ATP末端磷酸基团具有较高的转移势能
B
02
ATP与ADP可以相互转化
若ATP分子去掉1个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？
ATP消耗量大
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。
习题检测
成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。
ATP含量很少
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。
ATP合成和水解都非常迅速
结论：ATP在细胞内的含量少，ATP与ADP的相互转化
是时刻不停地发生并且处于动态平衡
（1）ATP的水解
酶
A-P~P
+
Pi
+
ADP
能量
为各项生命活动提供能量
不稳定,易断裂,也易形成
游离的磷酸
A–P～P P
～
ATP
ATP与ADP可以相互转化
易错提示：ATP转化为ADP是水解反应，需要消耗水
葡萄糖等能源物质
ATP
含有能量多
含有能量相对少
据研究，1mol葡萄糖彻底氧化分解释放能量2870kJ。1molATP 水解所释放能量30.54kJ。
不能被直接利用
能被直接利用
氧化分解
释放能量
问题：细胞为什么不直接利用葡萄糖等有机物中的能量， 而是要将能量转移至ATP中再利用？
（2）ATP的合成
ADP
+
Pi
+
能量
酶
ATP
能量从哪里来呢？
ATP与ADP可以相互转化
能量
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量
Pi
酶
Pi
酶
动态平衡
ATP与ADP可以相互转化
ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
探究：ATP、ADP的相互转化过程是可逆的吗？
反 应 ATP → ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 → ATP
反应类型
酶的类型
场　　所
能量来源
能量去向
酶
水解反应
合成反应
水解酶
合成酶
活细胞多种场所
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
特殊化学键
有机物中的化学能、光能
用于各项生命活动
储存于特殊化学键中
结论 ：物质是可逆的，能量是不可逆的
酶
03
ATP的利用
细胞中哪些生命活动需要ATP提供能量
肌肉收缩（机械能）
生物发光（光能）
物质合成（化学能）
主动运输（渗透能）
生物放电（电能）
ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的？
ATP的利用
请同学们观看视频后，描述Ca2＋主动运输载体是如何利用ATP的
图为Ca2+主动运输过程，请观察图示，对下列内容进行排序：
④磷酸基团与载体蛋白结合
⑤磷酸化导致载体蛋白空间结构改变
⑥Ca2+结合位点转向膜另一侧，将Ca2+释放
Ca2+与载体蛋白结合位点结合
载体蛋白催化ATP水解的活性被激活
ATP水解
主动运输的很多载体蛋白，在结合被运输的物质之外，同时还兼具ATP（水解）酶的作用，水解ATP之后自身结构由于结合了磷酸基团发生磷酸化（与磷酸基团结合）而改变，物质运输完成后又可通过去磷酸化恢复原有结构，以此反复循环。
葡萄糖
氧化分解
等
释放能量
放能反应
蛋白质
合成
等
吸收能量
吸能反应
能量通过ATP分子在放能反应和吸能反应之间流通。
荧光素
ATP能量
激活的荧光素
荧光素酶
+氧气
氧化
荧光素
发出
荧光
萤火虫的发光原理及利用
通过本节课的学习你能解释萤火虫发光的原理吗？
发挥你的想象利用萤火虫发光原理，如何利用到生活实践中？
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”。
拓展延伸
ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下列关于ATP的叙述，错误的是（　 ）
Ａ. ATP的元素组成与磷脂、核苷酸一样
Ｂ. ATP可以水解为ADP和磷酸，这个过程消耗水
Ｃ. 正常细胞中ATP和ADP的比值相对稳定
Ｄ. ATP合成是放能反应
D
C
一分ATP中含有的腺苷、磷酸基团和特殊化学键数目依次是（ ）
A. 1，2，2 B. 1，2，3 C. 1，3，2 D. 2，3，1
习题检测
D
3.下列有关ATP的叙述，正确的是 ( )
A. 线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所
B. 光合作用产物中的化学能全部来自ATP
C. ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
D. 细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化
4. 下列过程中ADP含量增加的是（　　）
Ａ. Ｋ＋进入小肠上皮细胞　 Ｂ. 苯进入生物细胞
Ｃ. 氧气进入组织细胞　　　 Ｄ. 甘油进入小肠上皮细胞
A
ATP是细胞内流通的能量“货币”，如图表示ATP与ADP相互转化的示意图。下列有关叙述正确的是
A.人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
B.不同生物体中ATP与ADP相互转化的供能机制不同，体现了生物的多样性
C.植物根尖细胞中ATP合成所需的能量可来自线粒体、叶绿体和细胞质基质
D.ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质分子磷酸化，蛋白质活性发生改变
D
习题检测
如图为ATP与ADP相互转化的关系式，下列说法正确的是
ATP ADP＋Pi＋能量
A.在此转化过程中物质和能量均不可重复利用
B.叶肉细胞在白天能产生ATP，在晚上不能产生ATP
C.图中所示的过程在心肌细胞中比在口腔上皮细胞中进行得更快
D.图中的反应向右进行时，常伴随着放能反应的进行
C
感
谢
您
的
聆
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