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(共36张PPT)
问题探讨
《秋夕》——杜牧
银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。
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、萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
相互传递求偶信号，以便繁衍后代。
腹部细胞内一些有机物中储存的化学能转变为光能，使其发光。
实验：探究萤火虫发光的直接供能物质
实验设计：用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取四等份分别装入四支试管，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，然后……
1 2 3 4
15min
荧光消失
1 2 3 4
2mL蒸馏水
2mL葡萄糖溶液
2mL脂肪溶液
2mL？溶液
暗处
无荧光出现
有荧光出现
糖类、脂肪等有机物中稳定的化学能，不易被生命活动利用。需要另一种能直接给细胞的生命活动提供能量的有机物。
—— ATP
结论：
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
（教材86页）
ATP中的能量可以被直接利用
葡萄糖、脂肪等含有的能量多不能被直接利用
结构与功能相适应，ATP有什么样的结构可以作为直接的能源物质？
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
第五章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
学习目标
1 .依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点,认同ATP的结构与其功能相适应。(生命观念)
2 .通过对ATP与ADP相互转化的模型构建；理解ATP是细胞生命活动的直接能源物质。（科学思维）
3.关注ATP在医学上的运用。（社会责任）
【合作探究一】阅读P86第三自然段及旁栏“相关信息”，完成以下问题。
一、ATP是一种高能磷酸化合物
ATP的中文名称、元素组成是什么？
ATP的结构简式是什么，结构简式中的A、T、P、～分别代表什么？与碱基中的“A”是同一种物质吗？
请以 构建ATP的结构模型。
为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？
腺嘌呤
核糖
腺苷A
三个磷酸基团
1.ATP的中文名称：
腺苷三磷酸（ATP)
O-
C
O
C
C
H
H
OH
OH
C
C
O
P
O
P
O
P
O-
O
O-
O
O-
O
N
C
N
C
C
C
N
C
N
N
H
H
H
H
H
H
H
H
腺苷三磷酸（ATP)
2.ATP的组成元素：
C、H、O、N、P
3.ATP的结构简式：
A-P～P～P
4.A、T、P、～的含义：
A表示：腺苷（腺嘌呤＋核糖）
T表示：三
P表示：磷酸基团
～表示：特殊的化学键
(RNA的基本组成单位之一)
腺苷一磷酸，AMP
腺苷二磷酸，ADP
腺苷三磷酸，ATP
5.结构模型：
请以 构建ATP的结构模型:
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,因此，β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂
ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低
磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合
H2O
ADP
腺苷二磷酸
磷酸
能量高达30.54kJ/mol
酶
6.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？
ATP水解的过程就是释放能量的过程，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
注意：ATP是一种物质，不是能量。
化合物 结构简式 “A”含义
ATP
核苷酸
DNA
RNA
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
三磷酸腺苷二钠（片剂）
【适应症】
用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全等的辅助治疗。
【药物原理】
当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时，腺苷三磷酸（ATP）即分解成腺苷二磷酸及磷酸基，同时释放出能量。
与生活联系
资料分析
ATP消耗量大
ATP含量很少
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2-10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。
2
少量的ATP如何实现细胞内能量供应？
二、ATP和ADP的相互转化
1、ATP含量很少，但需求量很大，ATP如何持续供能？
2、从资料中你能得出生物体中的ATP有什么特点？
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.
特点：
1、结构特点：不稳定、能量高！
2、ATP在细胞内的含量及其生成速度：含量少，转化快.
根据视频回答以下问题
ATP
ADP
ATP
合成酶
水解酶
ADP +Pi
+能量
ATP和ADP可以相互转化。
ATP合成的能量来源及ATP水解的能量去路？
3、请写出ATP水解反应式、ATP合成反应式
注意：ATP的形成过程有水生成
1、ATP合成过程中能量来源
ADP
+
动物和人等
绿色植物
呼吸作用
呼吸作用
光
合
作
用
酶
能量
+ Pi
资料：对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，合成ATP的能量来自于呼吸作用时有机物的分解释放能量（化学能）；对于绿色植物来说，除了依赖呼吸作用所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。
ATP
产生ATP的场所：
细胞质基质、
线粒体、叶绿体
（1）对于正常的细胞来说，ATP和ADP这种相互转化，时刻不停的发生并处于动态平衡当中。（ATP和ADP相互转化的速率越快，单位时间供能越多。细胞中ATP的含量降为0即意味着细胞的死亡。）
转化的特点
能量
能量
能量
能量
平静状态：
剧烈运动状态：
（2）ATP与ADP的转化机制，在所有细胞中
都是一样的，体现了生物界的统一性。
反应
反应类型
酶的类型
场所
能量来源
能量去向
ATP ADP+ Pi+能量
ATP水解酶
ATP合成酶
ADP + Pi +能量 ATP
水解反应
合成反应
ATP水解酶
ATP合成酶
活细胞所有部位
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
特殊的化学键
有机物中的化学能、光能
用于各项生命活动
储存于特殊的化学键中
ATP与ADP的相互转化过程是可逆反应吗？
（3）ATP与ADP相互转化过程中，物质可逆，能量不可逆，催化的酶 和反应场所不同，因此，不是可逆反应。
完成下列表格并回答相应问题：
用于各种运动，如肌细胞收缩
用于大脑思考
用于细胞内各种物质合成
生物发光、发电
主动运输
A
B
C
+
ATP
反应物
生成物
运动蛋白
蛋白质发生移动
ATP
ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的？
三、ATP的利用
2、ATP水解的能量去路：
实例：ATP为主动运输供能
催化ATP水解的酶
载体蛋白的磷酸化
载体蛋白空间结构变化，释放运输的物质
载体蛋白的功能？
催化
运输
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。
这些分子被磷酸化后，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。
ATP用于主动运输
载体蛋白的磷酸化。
载体蛋白空间结构发生变化
ATP 水解酶被激活。
Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外
在ATP酶的作用下，ATP水解。
磷酸基团与载体蛋白结合
Ca2+ 与其运输的载体蛋白相应位点结合
（主动运输为例看图5-7排序)
答案：
7-3-5-6-1-2-4
ATP用于主动运输
吸能反应总是与____________相联系，由ATP水解提供能量；
放能反应总是与____________相联系，释放的能量贮存在ATP中。
ATP的水解
ATP的合成
呼吸作用（葡萄糖等氧化分解）
释放能量(放能反应)
合成
ATP
蛋白质的合成
吸收能量(吸能反应)
水解
ATP
ATP的合成－－放能反应
ATP的水解－－吸能反应
笔记(89页)：
三、ATP的利用
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
ATP是细胞的能量“货币”。
糖类、脂肪等有机物
ＡＴＰ
储存有大量的能量，
但不能被直接利用
储存的能量相对来说少，但能被直接利用
能量
≈
≈
注意：ATP中的能量叫做活跃的化学能
有机物中的化学能叫做稳定的化学能
荧光素
能量
激活的荧光素
荧光素酶
+氧
氧化
荧光素
发出
荧光
萤火虫发光原理
思维拓展
培育出一种发光的“荧光树”需要哪些物质呢？
荧光素、能量、荧光素酶、氧
科学家们是如何提供这些物质的呢？
科学家运用萤火虫发光的原理，将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物再黑暗中发光，从而培育出一种发光的“荧光树”。
思维拓展
资料：ATP荧光检测仪，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。提示：几乎所有生物活细胞中含有的ATP的量都很少可看作一个定值。
你认为ATP荧光检测仪有何用途？
四、ATP的应用
ATP生物荧光检测仪对食品卫生的保证
为什么可以根据ATP的含量判断样品中微生物的多少呢？
能量来源 直接的能源物质
主要的能源物质
生物体内重要储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
最终的能量来源
ATP
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
糖类
总结
A—P~P~P
①
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
（DNA的基本单位）
腺嘌呤核糖核苷酸（RNA的基本单位）
T
A
C
G
A
T
G
C
②
A
H
④
A
OH
⑤
A
U
G
C
③
辨一辨：
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
课堂小结
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
练习与应用
B
D
一、概念检测
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
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。
练习与应用
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。
二、拓展应用
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。
练习与应用
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 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。
二、拓展应用
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？这对你理解生物的进化有什么启示？
练习与应用
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。

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