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第三章 第一节
ATP是细胞内的“能量通货”
讨论:
1.萤火虫发光的原因及生物学意义是什么
2.萤火虫体内特殊的发光物质是什么
3.萤火虫发光的过程是怎样的，有能量的转换吗
问题探讨
萤火虫
探究：萤火虫发光的奥秘
1.萤火虫发光的原因及生物学意义是什么？
生物学意义：求偶信号、警戒作用、照明作用。
3.荧光素发光中过程中的能量发生了怎样的转化？
化学能转化成了光能
探究：萤火虫发光的奥秘
能量
荧光素+氧气 氧化荧光素
荧光素氧化酶
ATP
如何设计实验证明使萤火虫发光的直接能源物质ATP，而不是葡萄糖呢？
萤火虫，试管，滴管，蒸馏水，适宜浓度的葡萄糖溶液，适宜浓度的ATP溶液等需要的材料
实验目的：
探究荧光素发光的直接能源物质
实验材料：
实验步骤：
探究：萤火虫发光的奥秘
1.荧光素提取：用小刀将数十只萤火虫发光器取下，干燥后研磨成粉末备用；
2.取荧光素均分成三等份加入到三只试管中，并同时向每支试管中加入少量（2ml）蒸馏水使之混合成溶液，编号A、B、C，并置于暗处静置15min.；
探究：萤火虫发光的奥秘

刚开始可见试管内淡黄色荧光出现，约过15min后，荧光消失。
置于暗处
A
B
C
①等量且适量的荧光素+2ml蒸馏水
①等量且适量的荧光素+2ml蒸馏水
①等量且适量的荧光素+2ml蒸馏水
3.静置15min后，往A、B、C 中分别加入2ml蒸馏水、2ml适宜浓度的葡萄糖溶液和2ml适宜浓度的ATP溶液；
探究：萤火虫发光的奥秘
4.将3支试管置于暗处，观察记录三支试管发光情况。
置于暗处
A
B
C
②2ml蒸馏水
①等量且适量的荧光素+2ml蒸馏水
①等量且适量的荧光素+2ml蒸馏水
①等量且适量的荧光素+2ml蒸馏水
②2ml适宜浓度的葡萄糖溶液
②2ml适宜浓度的ATP溶液
A
B
C
②2ml蒸馏水
①等量且适量的荧光素+1ml蒸馏水
①等量且适量的荧光素+1ml蒸馏水
①等量且适量的荧光素+1ml蒸馏水
②2ml适宜浓度的葡萄糖溶液
②2ml适宜浓度的ATP溶液
结果预测：
①若只有C试管发出荧光，A、B试管不发光
②若只有B试管发出荧光，A、C试管不发光
③若B、C试管均发出荧光，A试管不发光
荧光素发光的直接能源物质是ATP
荧光素发光的直接能源物质是葡萄糖
荧光素发光的直接能源物质是葡萄糖和ATP
探究：萤火虫发光的奥秘
A
B
蒸馏水2ml
ATP注射液2ml
从A、B、C试管的实验现象中你得出的结论是
ATP能为萤火虫的发光直接提供能量 ，而葡萄糖不能
C
葡萄糖溶液2ml
A
B
C
实 验 结 果
加入等量的荧光素试剂
探究：萤火虫发光的奥秘
ATP是细胞内的“能量通货”
糖类、脂肪储存能量较多
1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870KJ的能量
ATP储存能量较少
1molATP水解释放的能量达30.54KJ
蛋白质也含有较多能量
1g蛋白质可以提供16.7KJ的能量，相当于1g葡萄糖所能提供的能量，但一般不作为能源物质为细胞供能
≈
≈
≈
1、中文名称
2、元素组成
3、结构简式如何书写？
4、简式中A、P、—、～分别代表什么？
5、A具体指什么结构，包含哪几部分，
跟我们以前学过的A有什么区别？
6、ATP中的能量储存在哪儿？
7、为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？
ATP是一种高能磷酸化合物
ATP能直接供能与它的结构密切相关,那么ATP分子的结构有什么特点呢 (自主阅读P86页第三自然段，讨论完成以下问题（理解后记忆）
~
~
~
~
组成元素
C、H、O、N、P
化学组成
1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团
结构简式
A－P～P～P
腺苷(A)
腺苷一磷酸（AMP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷三磷酸（ATP）
结构特点
远离腺苷的特殊化学键易水解，释放出能量，也可以接受能量而重新形成
只有两个特殊的化学键
RNA基本单位之一(腺嘌呤核糖核苷酸)
中文名称
腺苷三磷酸
ATP是一种高能磷酸化合物
A-P~P~P
ATP的两个特殊化学键一样吗
27.6kJ/mol
30.54kJ/mol
能量越高，越不稳定，高能磷酸键越容易水解！
ATP是一种高能磷酸化合物
1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
ATP水解酶
+
Pi
+
能量
A-P~P~P
A-P~P
ADP
磷酸分子
ATP作为生命活动的直接能源物质，在供能时，如何释放能量？其产物又是什么？
ATP与ADP可以相互转化
资料1：一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg,在紧张活动的情况下,ATP的消耗可达0.5kg/min。而细胞内ATP、ADP的总量仅有2-10mg，只能供肌肉收缩1~2S所需的能量。
ATP在体内含量低，但需求量大！
通过阅读资料1，我们知道ATP在体内的含量有怎样的特点？
ATP与ADP可以相互转化
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。
反应式：ATP ADP＋Pi＋能量
酶1
酶2
①ATP与ADP可以相互转化时刻不停的发生且处于动态平衡之中
ATP、ADP在细胞内含量少，但是转化迅速。从而实现细胞大量能量的需求。
②ATP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，体现了生物界的统一性。
ATP与ADP可以相互转化
合成ATP需要的能量来自哪里
ATP合成 ATP水解
反应式
所需酶 ATP合酶 ATP水解酶
能量来源 光合作用的光能、呼吸作用将有机物分解释放的能量 特殊化学键中的转移势能
能量去路 形成特殊的化学键 一些生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体； 生物体内需能部位，如细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等。
ATP ADP＋Pi＋能量
ATP水解酶
ADP＋Pi＋能量 ATP
ATP合成酶
ATP与ADP可以相互转化
能量
ATP水解酶
ATP
ADP
+
Pi
+
ATP合成酶
思考：ATP与ADP之间的转化反应是可逆反应吗？
可逆反应：指在相同的条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应
物质可逆，能量不可逆！
合成ATP的能量来源：
呼吸作用（释放的化学能）、光合作用（吸收的光能）
ATP水解的能量来源：
高能磷酸键的水解
ATP与ADP可以相互转化
ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁
①细胞中的放能反应与ATP合成相联系。
放能反应
吸能反应
②细胞中的吸能反应与ATP水解相联系。
③能量通过ATP分子在吸能反应放能反应之间流通。
细胞呼吸(有机物氧化分解)、光合作用的光反应
有机物合成、主动运输、
胞吞胞吐、
蛋白质磷酸化、肌肉收缩等
一般的合成代谢反应是吸能反应
一般的分解代谢反应是放能反应
肌细胞收缩（机械能）
电鳐 放电（电能）
A-P～P ～P
酶
能量
A-P～P + Pi +
ATP水解：
萤火虫发光（光能）
维持体温、肌细胞收缩、大脑思考......
主动运输
ATP水解释放的能量可用于各项生命活动
ATP水解释放的能量是如何用于各项生命活动的呢？
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。
~
~
鸟嘌呤(GTP)
尿嘧啶(UTP)
胞嘧啶(CTP)
替换
拓展：
ATP不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸基团后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示：
这四种物质中，ATP是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)。
拓展：
1、细胞中的许多反应是吸能反应，例如氨基酸合成蛋白质的反应。（√ ）
2、ATP是由一个脱氧核糖、一个腺苷和三个磷酸基团组成的高能磷酸化合物。（×）
3、ATP和核酸都是由C、H、O、N、P元素组成。（√）
4、ATP的水解是放能反应，ATP水解成ADP的过程中放出的能量来自于连接在腺苷上的高能磷酸键的断裂。（×）
5、ATP与ADP之间的相互转化过程是可逆的。（×）
随堂测验

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