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(共30张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”ATP
问题1：萤虫发光的生物学意义是什么？
《秋夕》
杜牧（唐）
银烛秋光冷画屏，
轻罗小扇扑流萤。
天街夜色凉如水，
卧看牵牛织女星。
相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。
问题探讨
问题2：萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
腹部后端细胞内有荧光素。
荧光
【资料1】萤火虫的尾部发光细胞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，激活的荧光素与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。
萤火虫的发光原理
思考：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？
？
氧气
荧光素
激活的荧光素
能量
荧光素酶
氧化荧光素
发出
葡萄糖
细胞中的主要能源物质：
【资料2】前苏联生物学家发现ATP也能作为能源物质参与肌肉收缩。
相关知识回顾
生物体内良好的储能物质：
植物细胞中的储能物质：
动物细胞中的储能物质：
糖原
淀粉
脂肪
合作探究1：萤火虫发光需要的能量靠谁直接提供呢 葡萄糖？脂肪？或？
请小组合作设计实验来探究哪些物质是萤火虫生命活动的直接能源物质。
萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP制剂等
荧光素+能量+O2 氧化荧光素
荧光素酶
（发出荧光）
自变量：
因变量：
无关变量：
添加的物质（葡萄糖/脂肪/ATP）
是否发光
温度等
实验 探究生命活动的直接能源物质
1.实验材料
2.实验原理
3.实验变量
4.实验过程
发光器粉末加入试管暗处理15分钟
加试剂
黑暗条件下观察
A
B
C
ATP制剂2ml
0.1%葡萄糖2ml
脂肪溶液2ml
ATP是驱动细胞活动的直接能源物质（ATP的功能）
5.实验结论
实验 探究生命活动的直接能源物质
4.实验过程
发光器粉末加入试管暗处理15分钟
加试剂
黑暗条件下观察
一、ATP是一种高能磷酸化合物
请同学们自主阅读课本P86，找出以下问题答案。
1.ATP的中文名称是什么？名称由来？
2.ATP由哪些化学元素组成？
3.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？
ATP是一种高能磷酸化合物
腺苷（A）
ATP （腺苷三磷酸）
~
~
C、H、O、N、P
1.组成元素
2.ATP的含义
含有三个磷酸基团的腺苷，简称腺苷三磷酸。
A代表腺苷
T代表3
P代表磷酸
ATP的分子结构
ATP是一种高能磷酸化合物
学习任务：假如用 表示腺嘌呤、 表示核糖、 代表磷酸基团，尝试构建ATP模型。
腺嘌呤
核糖
P
P
P
3.ATP的结构简式：
A—P～P～P
(A：腺苷 P：磷酸基团 —：普通磷酸键 ~：特殊磷酸键)
思考： ~特殊磷酸键和ATP是一种高能磷酸化合物有什么关系？
ATP是一种高能磷酸化合物
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。
ATP
H2O
H
ADP
腺苷二磷酸
O
P
OH
O-
O-
能量高达30.54kJ/mol
水解酶
磷酸
水
P
P
P
P
P
P
α位
负 电
ATP水解的过程就是 的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种 。
释放能量
高能磷酸化合物
ATP是一种高能磷酸化合物
β位
γ位
负 电
负 电
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
腺苷三磷酸 （ATP） A- P~P~P
腺嘌呤核糖核苷酸 (AMP）
腺苷二磷酸 （ADP）
AMP是RNA组成单位之一
腺嘌呤
核糖
P
P
~
腺嘌呤
核糖
P
ATP是一种高能磷酸化合物
ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于细胞内的UTP、GTP、CTP等。
资料3：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。
资料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。
资料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1~2s。
ATP消耗量大
ATP含量很少
思考： ATP的含量很少需要量却很多，生物体是如何解决这一矛盾？
ATP和ADP可以发生快速的相互转化。
资料分析
ATP合成和水解都非常迅速
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP结构式：
我相当脆弱，水解时容易断裂。
ADP结构式:
核糖
P
P
P
腺嘌呤
~
~
核糖
P
P
腺嘌呤
~
~
合作探究2：ATP和ADP如何发生相互转化？请结合所学知识尝试写出ATP水解和生成ATP的反应式。
ATP与ADP可以相互转化
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量
Pi
水
解
酶
Pi
合
成
酶
ATP
合成酶
水解酶
ADP+Pi
+能量
能量
动态平衡
物质是可逆的，能量是不可逆的，酶也不相同，
因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。
思考： ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？
ATP与ADP可以相互转化
ATP与ADP转化是生物界的共性：
ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性。
ATP与ADP可以相互转化
ATP
合成酶
水解酶
ADP+Pi
光
合
作
用
呼
吸
作
用
人、动物、
真菌、多数细菌等
绿色植物
能量
ADP + Pi +
ATP
酶
有机物氧化分解
化
能
合
成
硝化细菌
ATP合成：
储存在特殊的化学键中
合成ATP的能量来源：
ATP与ADP可以相互转化
呼
吸
作
用
三、ATP的利用
用于大脑思考（电能）
用于主动运输
用于生物发光(光能)
用于生物发电（电能）
用于物质合成（化学能）
用于肌肉收缩（机械能）
思考： ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？
ATP的利用
ATP的利用——ATP为主动运输供能的原理
胞外
胞内
胞内
ATP
ADP
P
P
Pi
H2O
1.参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
2.在载体蛋白这种酶的作用下，ATP的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。
3. 载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。
ATP的利用——ATP为主动运输供能的原理
ATP的利用—— ATP与吸能反应和放能反应之间的联系
ATP水解伴随细胞发生吸能反应
ATP合成伴随细胞发生放能反应
放能反应
需要吸收能量，由ATP水解提供能量。如主动运输、蛋白质合成、大脑思考、胞吞胞吐等。
释放能量，储存在ATP中，为吸能反应直接供能。如葡萄糖的氧化分解等。
吸能反应
ATP
合成酶
水解酶
ADP+Pi
ATP
ADP
水解
合成
（各项生命活动）吸能反应
放 能 反 应
能量
能量
葡萄糖、脂肪等
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”。
ATP的利用—— ATP与吸能反应和放能反应之间的联系
如果将萤火虫的荧光素酶基因转入植物细胞中，再用含有荧光素的溶液浇灌植物，这样的转基因植物能在黑暗中发光，这样培育的“发光树”可用做行道树。
拓展创新
荧光
氧气
荧光素
激活的荧光素
能量
荧光素酶
氧化荧光素
发出
ATP
全称：腺苷三磷酸
结构简式： A-P～P～P
ATP的来源：
ATP与ADP相互转化:
ATP的利用：用于各种生命活动
光合作用
呼吸作用
ATP ADP+Pi+能量
酶1
酶2
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。
如主动运输、发光、发电
课堂总结
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
B
D
习题检测
3.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，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
习题检测
4.如图是ATP分子的结构式，相关叙述正确的是(　 )
A.ATP水解的过程常伴随放能反应的发生
B.③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化
C.所有生物体都存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制
D.①②③脱离后，ATP剩下的部分成为RNA分子的基本单位之一
B
习题检测
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