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(共35张PPT)
第1节 降低化学反应活化能的酶(第1课时)
第5章 细胞的能量供应和利用
问题探讨
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？
相互传递信号，以便繁衍后代。
尾部的发光细胞内含有的荧光素是其特有的发光物质。
有。尾部细胞内的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。
探究一:萤火虫发光的直接能源物质
【材料用具】
【作出假设】
【提出问题】
ATP是直接的能源物质
萤火虫发光的直接能源物质是什么？
【实验设计】
活萤火虫数只，生理盐水，葡萄糖，脂肪、ATP
荧光素+能量+O2 氧化荧光素+H2O
荧光素酶
（发出荧光）
【实验原理】
荧光消失
A
B
C
D
２ｍL葡萄糖溶液
２ｍL脂肪溶液
２ｍL生理盐水
有荧光
出现
无荧光
出现
无荧光
出现
无荧光
出现
2ml荧光素溶液
15min
暗处
观察
暗处
结论: 萤火虫发光的直接供能物质是 。
ATP
２ｍL ATP溶液
自变量
因变量
对照组
实验组
实验组
实验组
a
b
c
d
f
探究二: ATP的其结构式如下图所示，观察图示思考讨论:
腺嘌呤
核糖
腺苷（Adenosine）
磷酸基团
（triphosphate）
1. 组成元素:
C、H、O、N、P
2. ATP的全称是什么
腺苷三磷酸
一. ATP是一种高能磷酸化合物
探究二: ATP的其结构式如下图所示，观察图示思考讨论：
腺嘌呤
核糖
腺苷（Adenosine）
磷酸基团
（triphosphate）
3. 请用 表示腺嘌呤，用 表示核糖，用 表示磷酸，构建ATP分子的结构模型
P
一. ATP是一种高能磷酸化合物
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
腺苷
4. ATP的结构简式:
A－P～P～P
A:
P:
～:
—:
腺苷
磷酸基团
普通的化学键
特殊的化学键
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
腺苷
腺嘌呤核糖核苷酸(AMP，RNA的组成单位)
腺苷二磷酸 （ADP）
腺苷三磷酸 （ATP） A- P~P~P
A
P
P
P
5. ATP的特点
②ATP水解的过程就是 的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种 。
①ATP不稳定的原因是ATP中两个相邻的磷酸基团都 ，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团有较高的 。
带有负电荷而相互排斥
转移势能
释放能量
高能磷酸化合物
(1)ATP是能量吗？
ATP不等于能量，ATP是一种高能磷酸化合物
(2)ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，“A”表示的含义有什么不同？
可见，它们的共同点是都含有 。
ATP中的A为 ，
DNA分子中的
A为 ，
RNA分子中的
A为 ，
核苷酸中的A为 ,
腺苷
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
腺嘌呤
【易混易错】　
P
P
P
~
~
核糖
腺嘌呤
P
核糖
腺嘌呤
腺嘌呤核糖核苷酸
ATP
P
P
~
核糖
腺嘌呤
ADP
AMP
辨析
(腺苷三磷酸)
(腺苷二磷酸)
(腺苷一磷酸)
是构成RNA的基本单位之一
1个ATP分子中有 个腺苷， 个高能磷酸键， 个磷酸基团。
A—P ~ P ~ P
1
2
3
在各种条件都适宜的情况下，20个腺苷和90个磷酸分子最多可以合成的ATP分子数和形成的高能磷酸键数分别为( )
A. 20、30 B. 30、90
C. 20、60 D. 20、40
变式训练
D
思考
二. ATP与ADP可以相互转化
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量
Pi
酶
酶
能量
Pi
ATP ADP+ Pi+能量
ATP水解酶
这里的能量用于各项生命活动。
ATP合成酶
这里的能量从哪里来？
从动物和人等来看：
呼吸作用
能量
ATP的形成途径
分解有机物释放的能量
从绿色植物来看：
ATP的形成途径
呼吸作用
能量
光合作用吸收光能
动物和人
绿色植物
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
ADP+ Pi+能量
ATP合成酶
ATP
ATP的形成途径(总结)
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量
Pi
酶
酶
能量
Pi
ATP ADP+ Pi+能量
ATP水解酶
这里的能量用于各项生命活动。
ATP合成酶
这里的能量从哪里来？
呼吸作用
光合作用
细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
这种转化是否为可逆反应？
不是可逆反应。
(物质是可逆的，能量是不可逆)
二. ATP与ADP可以相互转化
【思考】ATP与ADP的相互转化是否可逆？
反应式 ATP ADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量 ATP
场所 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体
物质变化 反应 反应
能量变化 能量 能量
能量来源 特殊化学键的断裂
特点 时刻不停地发生，并且处于 之中 水解
吸收
合成
释放
细胞呼吸释放的能量
光能
动态平衡
酶1
酶2
注: ATP和ADP相互转化的过程应判断为不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看“物质是可逆的，能量是不可逆的”因为(1)所需的酶种类不同；(2)能量的来源和去向不同。(3)反应发生的场所不同；
(1)观察下图思考讨论: 所有生命活动都由ATP直接供能
主动运输
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，如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP
吸能
四. ATP的利用
ATP为主动运输提供能量
①参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
①
②
③
②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移，这就是载体蛋白磷酸化。
①
②
③
ATP为主动运输提供能量
③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外侧。
①
②
③
ATP为主动运输提供能量
(2)ATP是如何为生命活动供能的呢？
ATP ATP水解 Ca2＋释放到膜外
Ca2＋主动运输载体
Pi与载体结合
载体空间结构改变
(3)ATP的供能机制
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，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。
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
1. 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
2. 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
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储存的能量相对较少，但能被直接利用。
释放
储存
ATP是细胞的能量“货币”
(4)放能反应与吸能反应
注意: ATP并非细胞生命活动唯一的直接供能物质，只是绝大多数生命活动的直接供能物质。(GTP)
培育出转基因荧光树
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”。
萤火虫的发光原理
荧光素酶
＋氧气
荧光素
激活的荧光素
荧光
氧化荧光素
发出
能量
应用:
白天，阳光照射，公园与普通公园一模一
样。晚上，这些树就自动发光。公园里不需要路灯，一片通明。而且，光照非常柔和。
未来，夜间发光的树可能会成为街灯的天然替代品。
学习小结
ATP
功能: 细胞的直接能源物质
　　细胞的能量“货币”
结构
光合作用
细胞呼吸
ADP转化成ATP时所需能量的主要来源
与RNA的关系
含量少转化快
利用
光能
电能
机械能
化学能
吸能反应
水解
合成
元素: C H O N P
能量直接来源
主要能源物质
细胞内良好的储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
最终能量来源
ATP
糖类
脂肪
糖原 脂肪
淀粉 脂肪
太阳能
归 纳
课堂巩固
1. 下列关于ATP的叙述，正确的是( )
A. ATP中A代表腺嘌呤
B. ATP分子结构式可以简写为A～T～P
C. ATP可水解为1个核苷酸和2个磷酸
D. ATP水解产生的能量，可用于合成ATP
C
2. 如图为ATP分子结构式。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 图中五碳糖为核糖
B. 图中虚线框中的基团是腺苷
C. 该分子中有2个特殊化学键
D. 该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸
B
3. 以下对生物体ATP的叙述中，正确的是(　　)
A. ATP与ADP是同一种物质的两种形态
B. 动物细胞中，产生ATP的过程为呼吸作用
C. ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核苷酸
D. ATP和ADP的相互转化是两个完全可逆的过程
B
4. 以下为ATP和ADP相互转化的示意图，对这一过程的叙述不正确的是(　　)
A．存在着能量的释放和储存
B．保证了生命活动的顺利进行
C．持续不断地在生物活细胞中进行
D．此过程物质与能量变化都是可逆的
D
ATP ADP+Pi+能量
合成酶
水解酶
5. 在如图所示的四种化合物的化学组成中，与圆圈中“A”所对应的名称相符合的是(　　)
A. ①—腺嘌呤核糖核苷酸 B. ②—腺苷
C. ③—腺嘌呤脱氧核苷酸 D. ④—腺嘌呤
D
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
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
B
C
4. 对于反应式: ATP ADP+Pi+能量，以下提法正确的是（ ）
A. 物质是可逆的，能量是不可逆的
B. 物质和能量都是可逆的
C. 物质和能量都是不可逆的
D. 物质是不可逆的，能量是可逆的
5. ATP在细胞内的含量及其转化是（ ）
A. 很多，很快 B. 很少，很慢
C. 很多，很慢 D. 很少，很快
A
D

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