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第2节 细胞的能量“货币”ATP
第4章 细胞的能量供应和利用
1.萤火虫发光的生物学意义是什么？
2.萤火虫发光的原理是什么？
相互传递信息，以便繁衍后代
萤火虫的发光原理
荧光素
能量
激活的荧光素
+ 氧气
荧光素酶
荧光
问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量的呢？
糖类是细胞中主要的能源物质
脂肪是细胞中良好的储能物质
糖类、脂肪
ATP
？
直接供能
生命活动
自主学习
阅读教材P86，思考下列问题
1.ATP的中文全称及由来。
2.结合ATP的结构式归纳ATP化学元素组成。
3.写出ATP的结构简式，思考简式中各部分与ATP的结构之间的关系。
4.为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？
任务一：认识ATP（ATP是一种高能磷酸化合物）
C、H、O、N、P
2、ATP的组成元素：
1、ATP的中文名称：
腺苷三磷酸（A代表腺苷，T代表3、P代表磷酸基团）
腺苷
ATP（腺苷三磷酸）
活动一：模型构建
结合所学，小组合作利用“长方形（代表腺嘌呤）”、“正五边形（代表核糖）”和“圆形（代表磷酸基团）”构建ATP的结构模型。
磷酸基团
核糖
腺嘌呤
腺苷（A）
ATP（腺苷三磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
=腺嘌呤核糖核苷酸
P
P
P
核糖
腺嘌呤
AMP（腺苷一磷酸）
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
D
3.ATP的结构简式：
A—P～P～P
为什么特殊？
腺苷
磷酸基团
特殊化学键
普通化学键
ATP结构特点——不稳定性
由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而互相排斥等原因，使得这种特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。
Pi
腺嘌呤
核糖
P
P
ATP水解酶
其他分子
能量
ADP
ATP
P
尝试写出ATP水解的化学反应式。
ATP是一种高能磷酸化合物
Pi
尝试：利用ATP的水解供能机制，结合萤火虫发光的原理，解释萤火虫发光的过程。
能量
P
腺嘌呤
核糖
P
P
ATP水解酶
能量
ADP
ATP
任务二：ATP的利用
结合教材P88图5-7，归纳ATP为主动运输供能的过程。
1．Ca2+载体蛋白（ATP水解酶）被激活。
2.ATP水解使载体蛋白的磷酸化。
3.载体蛋白空间结构变化，Ca2+的结合位点转向膜外侧
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在生活中是很常见的。这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，因而可以参加各种化学反应。
发出荧光
肌肉收缩
物质合成
新知讲解
主动运输
能量
ATP
生物发电
大脑思考
吸能反应
注意：细胞中绝大多数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的。
问题:萤火虫体内ATP的含量多吗？
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。
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。
ATP
消耗量大
ATP
含量很少
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
ATP合成和水解都非常迅速
活动：尝试写出ATP的合成反应式。
问题：萤火虫合成ATP的过程中的能量来源于哪里？
信息：研究发现，当细胞ATP消耗量大时，往往细胞的呼吸作用也相应地增强。
ADP+Pi+
能量
ATP
合成酶
任务三：ATP的合成
ADP+Pi+
能量
ATP
合成酶
萤火虫
呼
吸
作
用
动物、人、真菌和绝大多数细菌
绿色植物
呼
吸
作
用
光
合
作
用
糖类等有机物分解所释放的化学能
光能
思考：糖类、脂肪等有机物中储存的能量与ATP的供能有什么关系？
放能反应
银行存款
现金
ATP中的化学能
糖类等有机物储存的化学能
细胞的能
量“货币”
为生命活动直接供能
吸能反应
放能反应
释放
任务四：ATP与ADP可以相互转化
活动二：模型构建
结合所学，完成“ATP与ADP相互转化”的概念模型的构建。
ADP
ATP
Pi
Pi
能量
能量
合成酶
水解酶
吸能反应
放能反应
思考：ATP与ADP相互转化的机制对萤火虫的意义是什么？
ATP与ADP相互转化的机制能及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。
思考：所有生物的细胞内都有这套功能机制，这说明了什么？
生物界的统一性
科学前沿
荧光素
发出荧光
氧化荧光素
ATP
荧光素酶
发光基因转入
荧光素溶液浇灌
课堂练习
A.过程①需要酶催化，过程②不需要酶催化
B.过程①中需要的能量不是过程②释放的
C.过程①和②不可以发生在同一个细胞内
D.过程①和②分别与吸能反应、放能反应相联系
如图为细胞中ATP与ADP的相互转化示意图，有关叙述正确的是（ ）
THANKS

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