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5.2 细胞的能量“ 货币”ATP（学案）
【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。
思考： ——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.萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
资料 1：萤火虫的尾部发光器中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作
用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。
资料 2：1934 年, 罗曼在研究肌肉细胞收缩的生理过程发现了 ATP。ATP 可用于治疗进行性肌萎缩等疾病， 其药理毒理为：本品为一种辅酶。腺苷三磷酸二钠是核苷酸衍生物，参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸 以及核苷酸的代谢。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团，同时释放出能量。
【探究实验】用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取六等份分别装入六支试管，
各加入少量生理盐水使之混合，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,然后进
行如下操作：
思考：
1.本实验的自变量/因变量/无关变量是什么？属于哪种对照实验？
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？
一、ATP 是一种高能磷酸化合物
1. ATP 的功能：是生命活动的 物质。
PS:生物体内的能源物质总结
(1)能源物质： (2)主要能源物质： (3)储能物质： (4)主要储能物质：
(5)直接能源物质： (6)最终能量来源：
2. ATP 的结构
(1) 元素组成：
(2)化学组成：
(3)中文名：
(4)ATP 的特点：
①不稳定性。由于两个相邻的 基团都带 电荷而互相排斥等原因，使得 键不稳定。
因而也使得细胞中 ATP 含量极 。
②ATP 是一种 化合物。 磷酸基团有一种 ATP 而与其他分子结合的趋势，使后 者发生变化，也就是具有较高的 。当 ATP 在酶的催化作用下水解时，脱离下来的 基
团携带 与其他分子结合，使得后者发生变化。
(5)结构简式：
（其中 A 代表 ；P 代表 ；—代表 ；～代表 ）
(6)结构式：
PS:关于“A” 的辨析
二、ATP 与 ADP 可以相互转化
1. 转化过程：
资料 3:
（1）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。
（2）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 1~2 秒。
（3）在某细胞培养液中加入 32P 标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的 ATP ，发现其含量变化不大,但
部分 ATP 的末端 P 已带上放射性标记。
（4）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。
2 、转化特点：
PS:生物界统一性
资料 4:
①生物由 组成
②生命活动离不开
③以 为遗传物质
④以 为直接能源物质
⑤以 方式增殖
（1）医生给术后不能进食的病人注射葡萄糖补充能量；人们的主食往往是米饭、面食等富含淀粉的食物。
(
呼吸作用
光合作用
生物范围
能量来源
场所
) (
4.
ATP
水解释放的
能量去路：用于
。
（
1
）
ATP
水解的场所：
。
（
2
）
ATP
水解后释放的能量转化成
。
总结：
) (
5.
ATP
的供能方式：
(1)
ATP
为主动运输供能的方式：
) (
①参与
Ca
2+
主动运输的载体蛋白是一种能
的酶。当膜内侧的
Ca
2+
与其相应位点结合时，
其酶活性就被
。
②在载体蛋白这种酶的作用下，
ATP
分子的
基团脱离下来与
结合，这一过程伴随着
的转移，这就是载体蛋白的
。
)
（2）细胞呼吸中 1 分子葡萄糖彻底氧化分解理论上能产生 32 个 ATP。
（3）植物在光照条件下，叶绿体能合成 ATP ，也能制造糖类；在无光情况下，叶绿体不能合成 ATP ，也
不能制造糖类。
3. 合成 ATP 的能量来源：
(
ATP
的合成
) (
ATP
的水解
)
(
反应式
)
(
酶的种类
)
场所
(
能量来源
) (
末端磷酸基团的转移势能
)
(
能量去向
) (
末端磷酸基团的转移势能
)
③载体蛋白磷酸化导致其 发生变化，使 Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将 Ca2+ 释放到膜外。
（2）ATP 的供能方式总结：
ATP 水解释放的 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
发生变化， 也被改变，因而可以参与各种化学反应。
总结 1:ATP 是细胞的 。
① 反应一般与 ATP 水解反应相联系， 由 ATP 水解提供能量。
② 反应一般与 ATP 合成反应相联系，释放的能量储存在 ATP 中。
③能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。
总结 2:ATP 与 ADP 的相互转化是可逆反应吗？
总结 3:ATP 是唯一的直接供能物质吗？
【探讨】荧光检测仪是基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶-荧光素体系”研制而成；发光的能量来源就
是 ATP ，可以根据发光强度可以测算细菌（微生物）的数量，推理：发光强度与细菌（微生物）总数成
比，依据是什么？
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