资源简介

5.2 细胞的能量”货币”ATP
理解ATP是细胞内生命活动的直接能源物质
能阐述ATP的结构及特点
能阐述细胞内哪些生命活动需要ATP提供能量
“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
萤火虫发光的生物学意义是什么？
萤火虫的荧光怎么形成的呢？
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。
荧光素 + 能量
激活的荧光素+ ???????? 氧化荧光素 + ?????????????+ 荧光
?
荧光素酶
1934年，恩格尔哈特注意到肌肉收缩需要一种由焦磷酸盐(?????????????)和腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)相联系的化合物。同年的罗曼确定这种物质为腺苷三磷酸(ATP)。
?
腺嘌呤
核糖核苷酸
焦磷酸
提出问题：使萤火虫发光的直接能源物质是葡萄糖还是ATP ?
做出假设：使萤火虫发光的直接能源物质是ATP
探究使萤火虫发光的直接能源物质
实验设计：
（1）捣碎的发光器+生理盐水
（2）捣碎的发光器+生理盐水
试管1
捣碎的发光器
+
生理盐水
+
5mlATP制剂
试管2
捣碎的发光器
+
生理盐水
+
5ml葡萄糖溶液
试管3
捣碎的发光器
+
生理盐水
+
5ml蒸馏水
+5mlATP制剂
+5ml葡萄糖溶液
（3）捣碎的发光器+生理盐水
+5ml蒸馏水
能为萤火虫发光提供可直接利用的能量的物质是ATP而不是葡萄糖
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
1.本实验的自变量是什么？
加入的能源物质的种类
2.本实验的因变量是什么？
（反应体系）是否发出荧光？
3.比较三支试管出现的不同现象,我们可以得到怎样的结论？
ATP的结构
~
磷酸
O
核糖
A
腺苷三磷酸
（ATP）
磷酸
磷酸
~
1.组成元素：
2.化学组成：
1分子腺嘌呤+1分子核糖+3分子磷酸
C、H、O、N、P
腺苷
(用“A”表示)
ATP的结构
~
磷酸
O
核糖
A
腺苷一磷酸
（AMP）
腺苷三磷酸
（ATP）
特殊化学键(磷酸酐键)
腺嘌呤核糖核苷酸
~
腺苷二磷酸
（ADP）
磷酸
磷酸
?????
?
?????
?
?????
?
（ATP是一种含有2个特殊化学键的高能磷酸化合物）
3.ATP分子的结构简写：
A—P～P～P
1.下列关于ATP的说法正确的是（ ）
A. 1分子ATP由1分子腺嘌呤、1分子脱氧核糖和3分子磷酸构成
B. ATP脱去外侧的2个磷酸基团以后可参与RNA的合成
C. 1分子ATP含有3个特殊的化学键
D. ATP中的“A”表示腺嘌呤
E. ATP分子的结构可以简写为A~P~P~P
2.下列结构可以表示腺苷的是（ ）
A.
B.
C.
D.
~
ATP的水解过程
O
核糖
磷酸
腺苷三磷酸
（ATP）
磷酸
~
磷酸
磷酸
能量
腺苷二磷酸
（ADP）
?????????????
?
酶
A
当ATP在酶的作用下水解时。脱离下来的末端磷酸基团携能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
X
X
-
其他物质
请尝试写出ATP水解的反应式：
ATP
ADP + Pi + 能量
酶
其他物质
磷酸化
ATP的利用
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能的，如物质合成、物质运输、肌肉收缩、电鳐发电等，都需要消耗ATP。
ATP
物质合成
肌肉收缩
电鳗放电
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。
ATP的利用——主动运输为例
资料一：
生物体的生命活动在不断地消耗能量，意味着ATP在不断地水解，成人体内ATP的总量只有2~10mg,安静状态下一天消耗的ATP却可以达到48Kg。在活动状态下，ATP的消耗量可达0.5Kg/min；在安静状态时，肌肉内ATP释放的能量只能维持肌肉收缩1~2 s 。
通过资料一你能得出什么结论？
①人体内ATP的存量有限
②人体内ATP的消耗量很大
③人体内的ATP在不断水解的同时，也在源源不断地合成
合成ATP的原料哪里来的呢？
ATP水解后转化为比ATP更稳定的化合物——ADP。
脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就会成为游离的磷酸。在有关酶的作用下。ADP可以接受能量。同时与磷酸结合，重新形成ATP。
ATP
ADP
能量
Pi
水解
酶
（ ？）
（用于物质运输、物质合成等各项吸能反应）
能量
合成
酶
Pi
合成ATP所需要的能量哪里来的呢？
资料二：
（1）细胞呼吸是指细胞通过氧化分解细胞内的葡萄糖等有机物，并释放能量合成ATP的过程。
（2）植物在光照条件下，叶绿体能合成ATP并制造糖类。
对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，合成ATP所需的能量均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量
对于绿色植物来说，合成ATP所需的能量既可以来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量；
ATP
ADP
能量
Pi
水解
酶
（来源于呼吸作用和光合作用中的放能反应）
（用于物质运输、物质合成等各项吸能反应）
能量
合成
酶
Pi
ATP和ADP持续地相互转化，满足了细胞各项生命活动对能量的需求; ATP-ADP的快速循环使细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平
（ ？）
合成ATP所需要的能量哪里来的呢？
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此可以形象地把ATP比喻成细胞中流通的能量”货币”。
而糖类、脂肪等能源物质就相当于能量的“存折”，储存有大量的能量，却不能被直接利用，其能量只有转移到ATP中才用于能驱动细胞的生命活动。
ATP的合成与水解是可逆的吗？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
ATP水解
ATP合成
反应场所
反应条件
物质
能量
ATP酶
ATP合酶
细胞中需要能量的场所
细胞中释放能量的场所
ADP、Pi
ATP
来源于呼吸作用和光合作用中的放能反应
用于物质运输、物质合成等各项吸能反应
ATP的合成与水解过程不尽相同，是两个截然不同的生理过程，故ATP的合成与水解不可逆。
“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
请说一说萤火虫发光过程中能量的转化情况是怎样的？
ATP和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.
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
D
B
一、概念检测
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
一、概念检测
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
C
二、典型例题
(2022汇编)下列对ATP水解与合成的叙述，错误的是（ ）　
A.ATP与ADP相互快速转化依赖酶的高效性
B.细胞分裂时ATP水解和合成都加快
C.ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，
ATP与ADP时刻不停地进行相互转化
D.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
E.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应
F.磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物
D
二、典型例题
(2022汇编)下列对ATP水解与合成的叙述，错误的是（ ）　
A.ATP与ADP相互快速转化依赖酶的高效性
B.细胞分裂时ATP水解和合成都加快
C.ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，
ATP与ADP时刻不停地进行相互转化
D.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
E.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应
F.磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物
D
二、典型例题
(多选)(2022汇编)下列有关ATP的叙述，正确的是( )
A.1分子ATP由1分子腺苷和3分子磷酸组成
B.DNA与ATP中所含元素的种类相同
C.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
D.ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质
E.ATP的分子简式可以表示为A—P～P～P，任意一高能磷酸键断裂，都能形成ADP
ABD

展开更多......

收起↑