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(共23张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”atp
第5章 细胞的能量供应和利用
能简述ATP的化学组成和特点。
能概述ATP和ADP相互转化的过程。
通过列举合成ATP和利用ATP的实例，能阐明ATP是细胞的能量“货币”。
看视频，回答以下问题
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
萤火虫发光的过程需要消耗能量吗？
传递求偶信号，以便交尾繁衍后代
腹部后端细胞有荧光素和荧光素酶
化学能 →光能
萤火虫的发光原理
荧光素
荧光
激活的荧光素
氧化荧光素
能量
荧光素酶
+氧气
发出
？
问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光直接提供能量呢？
细胞良好的储能物质——
细胞生命活动所需要的主要能源物质——
为主动运输提供能量——
葡萄糖
脂肪
ATP
这些物质能否直接为萤火虫发光提供能量？
【任务①】 设计实验：探究细胞生命活动的直接能源物质
一、驱动细胞生命活动的直接能源物质
1.实验变量：
①自变量：
②因变量：
③无关变量：
添加的物质（葡萄糖 / 脂肪 / ATP）
是否发光
温度……
【任务①】 设计实验：探究细胞生命活动的直接能源物质
发光器粉末加入试管暗处理一段时间，直至不发光
加试剂
黑暗条件下观察
ATP是驱动细胞活动的直接能源物质！
2.实验过程：
3.实验结论：
现提供：萤火虫发光器干燥后研成粉末、蒸馏水、葡萄糖，脂肪，ATP制剂等实验材料。
ATP 制剂
三磷酸腺苷二钠，为细胞代谢改善药（为细胞提供能量），常用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全、心肌疾患及肝炎等辅助治疗的作用。
结构与功能相适应，ATP为啥可以作为直接的能源物质？
【任务②】 阅读课本，回答以下问题：
1.ATP的中文名称？
2.ATP的元素组成？
3.腺苷由什么组成？
4.(模型构建)
①ATP含有几个腺苷？
②几个磷酸基团？
③它们是如何连接的？
④结构简式？
C、H、O、N、P
腺苷三磷酸
腺嘌呤+核糖
A–P～P～P
腺嘌呤
核糖
腺苷
磷酸
磷酸
磷酸
特殊的化学键
▲ （ ATP ）的结构
普通化学键
腺苷三磷酸
1个
3个
二、ATP是一种高能磷酸化合物
【任务③】 阅读以下资料，回答问题：
现有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团。之后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团。结果只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。
1.从上述资料看，ATP中哪个化学键最不稳定？
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。
其他分子
P
腺嘌呤
核糖
P
P
~
~
能量
ATP
ADP
（腺苷二磷酸）
ATP水解酶
最不稳定
资料1：用α、β 和 γ 表示 ATP 上三个磷酸基团所处的位置，即： A－Pα ～ Pβ ～ Pγ
2.当ADP继续失去一个磷酸时，形成什么？（联系之前所学内容）
腺嘌呤核糖核苷酸
3.ATP水解的过程就是 的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ,所以说 。
释放能量
ATP是一种高能磷酸化合物
化合物 结构简式 “A”含义 共同点
ATP
DNA RNA 核苷酸 腺苷
(由腺嘌呤和核糖组成)
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
不同化合物中“A”的辨析：
资料2：成年人体内ATP的总量约为2~10 mg，在安静状态时，肌肉内ATP的所放能量只能维持肌肉收缩1~2 s；成年人在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40 kg，在活动的状态下ATP的消耗可达0.5 kg/min。
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与ADP互相转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的。
1.从上述资料来看，ATP在细胞中有什么特点？
2.细胞是如何解决这一矛盾的？
3.通过以上资料，你还能得到什么信息？
含量少、需求大
迅速转化，且处于动态平衡之中
体现了生物界的统一性。
【任务④】 阅读以下资料，回答问题：
三、ATP与ADP可以相互转化
【任务④】继续阅读资料，回答问题：
资料3：催化ATP合成的酶主要分布在线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上。ADP接受细胞呼吸中有机物氧化分解释放的能量或光合作用中捕获的光能，与游离的Pi结合，重新合成ATP。
根据上述材料，请完善ATP与ADP相互转化的模型图。
ADP
Pi
Pi
能量
能量
光合作用
呼吸作用
生物发光
主动运输
物质合成
肌肉收缩
……
ATP
合成酶
水解酶
细胞内的化学反应可以分为吸能反应与放能反应。吸能反应与ATP的水解相联系，放能反应与ATP的合成相联系。
吸能反应，如蛋白质的合成
放能反应，如葡萄糖的氧化分解
糖类等有机物中的化学能
ATP中的化学能
直接用于各种生命活动
呼吸作用
ATP水解
ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内流通的能量“货币”，满足细胞各项生命活动对能量的需求。
项目 ATP的水解 ATP的合成
反应式
所需酶
能量来源
能量去向
反应场所
联系 物质可逆，能量不可逆
ATP水解酶
ATP合成酶
储存于ATP中的化学能
光能（光合作用）
化学能（细胞呼吸）
用于各项生命活动
储存于ATP中
生物体的需能部位
细胞质基质、线粒体、叶绿体
ADP＋Pi＋能量
ATP
水解酶
ADP＋Pi＋能量
ATP
合成酶
【知识小结】
用于大脑思考（电能）
用于主动运输（渗透能）
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）
四、ATP的利用
ATP用于肌肉收缩（视频）
ATP为主动运输功能
请同学们观看视频后，描述Ca2＋主动运输载体是如何利用ATP的
1.参与Ca2+ 主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+ 与其相应位点结合时，其酶活性就被激活。
2.在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子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。
1
2
3
ATP的供能机制
ATP
Ca2＋主动运输载体
ATP水解
Pi与载体结合
Ca2＋释放到膜外
载体空间结构改变
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。
1.ATP只能作为能源物质吗？
2.有其他的直接能源物质吗？
资料5：如果将ATP中的碱基A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子组成dNTP家族，均为高能化合物。
资料4：20世纪50年代，研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞质膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。
ATP是一种能源物质，也是能在细胞间传递信息的信号分子。
结论：
结论：
除了ATP外，鸟苷三磷酸GTP、尿苷三磷酸UTP和胞苷三磷酸CTP，也可以直接供能。
知识拓展
勇于质疑
如果将萤火虫发光基因转入道路两旁的树中，那么……
与生活的联系
萤火虫发光原理的生活应用
　　
1. 如图是ATP的分子结构式，下列叙述错误的是（　　）
A. ATP中含有C、H、O、N、P五种元素
B. 图中虚线框中部分代表腺苷
C. ATP分子中①处断裂后形成了ADP
D. ATP水解释放的能量可直接用于各项生命活动
C
2. 细胞内ATP合成与分解的过程如图所示。下列分析不正确的是（　　）
A. 过程①需要的能量只能来源于细胞呼吸
B. 过程②释放的能量可用于吸收营养物质
C. 过程①中的磷酸基团会使蛋白质分子磷酸化
D. 过程①②的转化机制是生物界普遍存在的
A
3.下列是细胞内的化学反应,其中需要消耗ATP的有(　　)
①细胞通过主动运输吸收K+　②肌肉收缩　③蛋白质的分泌　
④萤火虫发光　⑤大脑思考　⑥蔗糖的合成　
⑦植物细胞的质壁分离和复原过程
A.①②③④⑤⑥⑦　　　　 B.①②④⑤⑥
C.①②③④⑤⑥ D.①②④⑤⑦
C

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