资源简介

5.2 细胞的能量“货币”ATP
必修一 第5章 细胞的能量供应和利用
1. 通过对ATP化学组成和结构特点的学习，初步建立物质与能量相联系，
结构与功能相适应的观点（生命观念）。2. 通过资料分析，归纳、概述ATP形成所需能量的主要来源及意义（科学思维）。3. 通过ATP是萤火虫发光的直接能源物质的探究，掌握观察、提问和实验设计能力（科学探究）。
4.感受与ATP相关的科学技术在生活中的实际运用（社会责任）。
学习目标
银烛秋光冷画屏，
轻罗小扇扑流萤。
——《秋夕》唐·杜牧
问题：什么物质直接为萤火虫发光提供能量呢？
荧光素 + 能量 + O2 氧化荧光素 + H2O
荧光素酶
葡萄糖
脂肪
ATP
【资料卡】
1934年, 罗曼在研究肌肉细胞的收缩机理时，发现了一种化合物。在肌肉细胞耗能的生理过程中总伴随该物质的分解放能。1935年, 罗曼确定了这种化合物的分子式为腺苷三磷酸（英文缩写为ATP）。
【作出假设】
【实验方案】
萤火虫发光的直接能源物质是 。
【实验结果】
【实验结论】
ATP 是使萤火虫发光的直接能源物质。
加入2mL
葡萄糖溶液
加入2mL
脂肪溶液
加入2mL ATP溶液
加入2mL
蒸馏水
无荧光
有荧光
无荧光
无荧光
探究活动1：萤火虫发光的直接能源物质是什么？
【自变量】物质种类
【因变量】是否发出荧光
腺苷（A）
ATP（腺苷三磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
AMP（腺苷一磷酸）
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
ATP的结构
腺苷三磷酸结构简式：
腺苷
磷酸基团
特殊的化学键
A—P～P～P
1 molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ;
水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物
ATP的结构
某研究小组利用32P标记ATP中的特定磷酸基团，将标记后的ATP加入到酵母提取液中，一段时间后检测液体中游离磷酸（Pi）放射性的有无。
32P标记的位置
培养液中游离磷酸（Pi）放射性
A-P~P~32P
有
A-P~32P~P
无
2．写出ATP的水解反应式。
资料分析：ATP的水解方式
1．ATP水解时，哪一个特殊化学键断裂?
某研究小组利用32P标记ATP中的特定磷酸基团，将标记后的ATP加入到酵母提取液中，一段时间后检测液体中游离磷酸（Pi）放射性的有无。
32P标记的位置
培养液中游离磷酸（Pi）放射性
A-P~P~32P
有
A-P~32P~P
无
2. 写出ATP的水解反应式。
ATP
酶
ADP + Pi
+能量
P
P
P
水
解
能量
Pi
ATP
ADP
P
P
酶
资料分析：ATP的水解方式
1. ATP水解时，哪一个特殊化学键断裂?
直接提供能量的物质：ATP
细胞中绝大多数需要能量的生命活动
电鳐发电
大脑思考
物质合成
肌肉收缩
A
B
+
C
ATP的利用
ATP的供能方式（原理）
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
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。
思考：为什么对照组ATP和ADP含量没有变化，但实验组ATP含量减少，ADP含量上升？
ATP和ADP可以时刻不停地发生相互转化。
磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激，检测对照组和实验组（肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理）肌肉收缩前后ATP和ADP的含量，结果如表所示。
资料分析：ATP与ADP可以相互转化
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}磷酸腺苷
对照组（10-6mol/g）
实验组（10-6mol/g）
测定时间
收缩前
收缩后
收缩前
收缩后
ATP
1.30
1.30
1.30
0.75
ADP
0.60
0.60
0.60
0.95
实验组的肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理后，ADP不能用于合成ATP。
P
P
P
水
解
能量
Pi
ATP
ADP
能量
Pi
合
成
P
P
酶
酶
呼吸作用
光合作用
放能反应
吸能反应
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
生物发光、发电
细胞分裂、生长
肌细胞收缩
主动运输
神经传导
有机物的合成
......
ATP与ADP可以相互转化
ATP
ADP
+Pi
+ 能量
酶
酶
糖类、脂肪等有机物
ATP
细胞中绝大多数生命活动
能量
能量
荧光素(常态)
荧光素(活跃态)
荧光素酶
+O2
氧化荧光素
：发光
ATP供能
转基因
荧光树
链接科学
ATP
全称：腺苷三磷酸
形成途径：
利用：细胞内绝大多数生命活动
光合作用
呼吸作用
ATP ADP+Pi+能量
酶1
酶2
本课小结
结构简式：A—P～P～P
ATP与ADP相互转化:
总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，
细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。
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
达标练习
B
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
D
3.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
B
达标练习
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
达标练习
C
B
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。
拓展应用
吸能反应：
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。
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：
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。
拓展应用
在储存能量方面,ATP 同葡萄糖相比具有以下两个特点：
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;
一是：
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?
这对你理解生物的进化有什么启示?
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。
拓展应用

展开更多......

收起↑