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主讲老师：
§5-2 细胞的能量“货币”ATP
高中生物必修一
问题探讨
萤火虫发光的生物学意义是什么？
“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，想象夜空中与星媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
讨论
萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号，以便繁衍后代。
萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？
有。萤火虫腹部细胞内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。
荧火虫
萤火虫发光的生物学意义是什么？
“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，想象夜空中与星媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
讨论
萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号，以便繁衍后代。
萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
问题探讨
在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？
有。萤火虫腹部细胞内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。
荧火虫
思考
萤火虫发光需要细胞提供能量
细胞内物质的主动运输需要能量
物质的合成需要能量
肌纤维的收缩也需要能量
思考
Thinking
这些能量从哪里来呢？
细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞生命活动提供能量的却是另外一种有机物：
ATP
ATP的作用
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
ATP的结构及名称
CH
O
H
H
H
OH
H
OH
HC
N
N
N
C
C
C
NH2
C
H
H
O
P
O－
O
O
P
O－
O
～
O
P
O－
O
～
O－
P
P
P
～
～
腺嘌呤
核糖
A
腺苷三磷酸
腺苷
3个
磷酸基团
腺苷(用A表示)
磷酸基团
磷酸基团
磷酸基团
A
－
P
P
P
～
～
P
T
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
磷酸基团
磷酸基团
3个(用T表示)
化学结构
结构简图
分子简式
名 称
特殊的化学键
特殊的化学键
ATP是一种高能磷酸化合物
两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等。
原 因
具有较高的转移势能。
特 点
末端的磷酸基团有一种脱离下来与其他分子结合的趋势。
结 果
其他分子
O
P
O－
O
O－
CH
O
H
H
H
OH
H
OH
HC
N
N
N
C
C
C
NH2
C
H
H
O
P
O－
O
O
P
O－
O
～
O－
ADP
CH
O
H
H
H
OH
H
OH
HC
N
N
N
C
C
C
NH2
C
H
H
O
P
O－
O
O
P
O－
O
～
O
P
O－
O
～
O－
ATP
比ATP稳定
酶
ATP是一种高能磷酸化合物
A－P～P～P
ATP是一种高能磷酸化合物
30.54kJ/mol
放能
该过程是释放能量的过程
脱落，挟能量与其他分子结合。
ATP水解
ATP与ADP的相互转化
P
P
P
～
～
P
P
～
Pi
能量
水解
合成
Pi
能量
ATP与ADP的相互转化
ATP与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，这体现了生物界的统一性。
特 点
转化时刻不停进行，且处于动态平衡中，该机制是生物界的共性。
意 义
举 例
据测算，一个人在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kgATP转化为ADP，释放能量，供运动之需。生成的ADP又可在一定条件下转化成ATP。
合成ATP的能是来源
Pi
能量
绿色植物
人和动物
真菌、大多数细菌
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
P
P
～
P
P
P
～
～
酶
ATP
ADP
ATP的利用
大脑思考
主动运输
肌肉收缩
运动蛋白
蛋白质发生移动
ATP
A
B
C
+
ATP
物质合成
反应物
生成物
电鳐发电
ATP
ATP为主动运输供能的过程
P
P
P
A
Ca2+
参与Ca2+主动运输的载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶。
ATP为主动运输供能的过程
P
P
P
A
Ca2+
载体蛋白酶活性的激活
膜内侧的Ca2+与相应位点结合，可激活载体蛋白的酶活性。
ATP为主动运输供能的过程
P
P
P
A
Ca2+
载体蛋白的磷酸化
在载体蛋白这种酶的作用下，ATP末端的磷酸基团脱离，挟能量与载体蛋白结合。
P
P
P
A
ATP为主动运输供能的过程
Ca2+
载体蛋白空间结构改变
P
P
P
A
载体蛋白的磷酸化导致其空间结构改变。
ATP为主动运输供能的过程
Ca2+
P
P
P
A
载体蛋白空间结构改变
载体蛋白的磷酸化导致其空间结构改变。
ATP为主动运输供能的过程
Ca2+
P
P
P
A
载体蛋白空间结构改变
使Ca2+的结合位点转向膜外
，释放Ca2+。
ATP为主动运输供能的过程
吸能反应和放能反应
P
P
P
～
～
P
P
～
Pi
能量
Pi
能量
水解
合成
含义：
细胞内需要吸收能量的化学反应
举例：
蛋白质的合成
吸能反应
放能反应
含义：
细胞内释放能量的化学反应
举例：
葡萄糖的氧化分解
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
ATP是细胞内流通的能量“货币”
荧火虫发光的原因
荧火虫发光的原因
发光细胞
荧光素
荧光素酶
ATP
激活
发生氧化反应
氧化荧光素
发出荧光
萤火虫
O2
应用
应用
荧光树
发光细胞
荧光素
荧光素酶
ATP
激活
与氧发生氧化反应
氧化荧光素
发出荧光
萤火虫
将荧光素酶基因导入植物，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”。
应 用

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