高2016级必修1第5章第2节细胞的能量通货-ATP

1、本节聚焦：本节聚焦：1、为什么说、为什么说ATPATP是细胞的能量是细胞的能量“通货通货”？2、ATPATP与与ADPADP是怎样相互转化的？有何意义？是怎样相互转化的？有何意义？3、细胞中的哪些生命活动需要、细胞中的哪些生命活动需要ATPATP提供能量？提供能量？萤火虫发光的生物学意义是什么？萤火虫发光的生物学意义是什么？萤火虫体内有特殊的发光物质吗？萤火虫体内有特殊的发光物质吗？萤火虫发光的过程有能量的转换吗？萤火虫发光的过程有能量的转换吗？主要是相互传递求偶信号，吸引异性，以便交尾，繁衍后代主要是相互传递求偶信号，吸引异性，以便交尾，繁衍后代.腹部后端细胞内的腹部后端细胞内的荧光素荧光素

2、是其特有的发光物质。是其特有的发光物质。 有。其腹部细胞内一些有机物中储存的有。其腹部细胞内一些有机物中储存的化学能化学能，只有在转变成只有在转变成光能光能时，萤火虫才能发光。时，萤火虫才能发光。在生命系统中：在生命系统中：主要的能源物质：主要的能源物质：主要的储能物质：主要的储能物质：思考思考： 是谁是谁直接直接给萤火虫发光提供能量呢？给萤火虫发光提供能量呢？是葡萄糖，脂肪，还是其他物质？是葡萄糖，脂肪，还是其他物质？ 糖类糖类脂肪脂肪细胞细胞生命活动的主要的能源物质：生命活动的主要的能源物质：葡萄糖葡萄糖实验方案：实验方案：用小刀将数十只萤火虫的用小刀将数十只萤火虫的发光器发光器（腹部）割

3、下，干（腹部）割下，干燥后研磨成粉末，取燥后研磨成粉末，取四四等份分别装入等份分别装入A A、B B、C C、D D四支四支试管，各加入少量试管，各加入少量水水使之混合，置于暗处，可见试管使之混合，置于暗处，可见试管内有内有淡黄色荧光淡黄色荧光出现。出现。 实验实验: :探究萤火虫发光的直接能源物质探究萤火虫发光的直接能源物质发光原理发光原理: :能量能量说明水对生物体的正常生命活动有何意义？说明水对生物体的正常生命活动有何意义？参与细胞内的生物化学反应参与细胞内的生物化学反应从从A A、B B、C C、D D试管的实验现象中你试管的实验现象中你得出的结论是得出的结论是? ?葡萄糖、脂肪不能葡

4、萄糖、脂肪不能为萤火虫的为萤火虫的发光器发光器直接供能直接供能，ATPATP能能细胞生命活动所需能量的细胞生命活动所需能量的直接直接来源来源说明发光器研磨成的粉末中就含有说明发光器研磨成的粉末中就含有少量少量ATPATP 思考：思考：如果不把腹部研磨成粉末，而是如果不把腹部研磨成粉末，而是完整的完整的结构结构，继续刚才的实验，结果发现加，继续刚才的实验，结果发现加葡萄糖溶液葡萄糖溶液的试管也有的试管也有荧光荧光产生。请分析什么原因？产生。请分析什么原因？葡萄糖（内有化学能）葡萄糖（内有化学能）被吸收进入发光细胞，在被吸收进入发光细胞，在细胞内细胞内氧化分解产生氧化分解产生ATPATP，ATPA

5、TP供能产生荧光。供能产生荧光。一、一、ATPATP的生理功能：的生理功能： 二、二、ATPATP的结构的结构 1.ATP1.ATP全称：全称：_ 2.ATP 2.ATP的结构简式是的结构简式是:_:_ A:_ P:_ A:_ P:_ :_:_ :_:_ ，ATPATP分子中大量的分子中大量的_储存在其中储存在其中, ,所以所以ATPATP的水解实际上是的水解实际上是_的水解。的水解。高能磷酸键水解时释放的能量多达高能磷酸键水解时释放的能量多达_ kJ/mol_ kJ/mol。因此是一种因此是一种_._. 三磷酸腺苷三磷酸腺苷A AP P P P P P腺苷腺苷磷酸基团磷酸基团普通化学键普通化

6、学键高能磷酸键高能磷酸键化学能化学能高能磷酸键高能磷酸键高能磷酸化合物高能磷酸化合物30.54思考：思考：ATP=能量？能量？细胞生命活动的直接能源物质细胞生命活动的直接能源物质细胞生命活动所需能量的直接来源细胞生命活动所需能量的直接来源ATP是一种物质，不是能量。能量储存在高能磷酸键中。是一种物质，不是能量。能量储存在高能磷酸键中。3、ATP的的 结构式结构式(见见P88)腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸思考思考：ATP是唯一的高能磷是唯一的高能磷酸化合物吗？酸化合物吗？ATP、ADP、磷酸肌酸（、磷酸肌酸（C P）（磷脂、（磷脂、DNA、RNA） C、H、O、N、P4、元素组成：、元素组成

7、：磷酸基团磷酸基团腺苷腺苷三个三个:A:A:T:T:P:P腺嘌呤腺嘌呤+核糖核糖ATP水水解时脱去两个磷酸集团即得到了解时脱去两个磷酸集团即得到了RNA的基本单位之一：的基本单位之一：腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸ATP和和DNA、RNA中的中的“A”是同一物质吗？是同一物质吗？DNA、RNA、ATP彻底水解产物分别是？彻底水解产物分别是？1 1、肌肉收缩的直接能源物质是、肌肉收缩的直接能源物质是ATPATP。在人体安静状。在人体安静状态时，态时，肌肉内肌肉内ATPATP含量只能供肌肉收缩含量只能供肌肉收缩1 12s2s所需的所需的能量能量。 2 2、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有、一个

8、人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg0.5kg的的ATPATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在分解释放能量，供运动所需。一个成年人在2h2h，竟有竟有60kg60kg的的ATPATP被水解被水解。通过以上资料，你能得到什么信息？通过以上资料，你能得到什么信息？ATPATP在细胞内的含量是在细胞内的含量是很少很少的，细胞内的消耗量是的，细胞内的消耗量是很大很大的。的。为满足能量的需要，生物体内解决这矛盾的可能途径是为满足能量的需要，生物体内解决这矛盾的可能途径是什么？什么？ATPATP和和ADPADP不断快速地相互转化，保证了生物所需能不断快速地相互转化，保证了生物所需能量的及时供应。

9、量的及时供应。三、三、ATPATP与与ADPADP的相互转化的相互转化: :1、（、（1）ATPATP水解：在有关酶的催化作用下，水解：在有关酶的催化作用下，ATPATP分子中分子中 腺苷腺苷(A)的的 很容易水解，很容易水解，并释放并释放_。远离远离高能磷酸键高能磷酸键（2）ATPATP形成：在有关酶的催化作用下，形成：在有关酶的催化作用下，ADPADP可以接受可以接受_，同时与一个，同时与一个 结合，重新形成结合，重新形成ATPATP。游离的磷酸游离的磷酸(Pi)ATPATP水解的反应式水解的反应式: ADPADPPiPi能量能量 ATPATP酶酶酶酶ATP ADPATP ADPPiPi能

10、量能量ATPATP的特点：的特点：_腺苷的高能磷酸键容易腺苷的高能磷酸键容易_容易容易_.能量能量能量能量ATPATP形成的反应式形成的反应式:断裂断裂形成形成远离远离A AP P P P P P内存有活跃的化学能内存有活跃的化学能2 2、ATPATP与与ADPADP相互转化示意图相互转化示意图A-PPP(ATP)(ATP)A-PP(ADP)(ADP)能量能量PiPi酶酶酶酶图中的两种酶图中的两种酶是否相同是否相同 ？能量能量PiPiATPATP ADP +PiADP +Pi + +能量能量合成合成水解水解 酶酶酶酶3 3、 ATP ATP与与ADPADP相互转化特点相互转化特点 ATPATP

11、与与ADPADP的相互转化时刻不停地发生并且处于的相互转化时刻不停地发生并且处于_。 ATP ATP与与ADPADP的相互转化非常的相互转化非常_,_,在细胞在细胞内的存在量内的存在量_._. 细胞内的细胞内的ATPATP与与ADPADP的相互转化的能量供应机制，的相互转化的能量供应机制，是生物界的是生物界的_。动态平衡动态平衡迅速迅速少少共性共性所以细胞代谢时，所以细胞代谢时，ATPATP和和ADPADP的含量不会显著增加。的含量不会显著增加。人、动物、人、动物、真菌、多数细菌等真菌、多数细菌等绿绿 色色 植植 物物呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP + Pi +ATP

12、酶酶糖类、脂肪糖类、脂肪等有机物氧等有机物氧化分解化分解 能能 量量 ADP ADP转化成转化成ATPATP时所需能量的时所需能量的主要来源主要来源人和动物：有机物中的化学能人和动物：有机物中的化学能四、形成四、形成ATPATP的途径的途径: :细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体、叶绿体细胞质基质、线粒体、叶绿体叶绿体、线粒体叶绿体、线粒体植物：有机物中的化学能和光能植物：有机物中的化学能和光能（1）ATP 形成的能量来源：形成的能量来源：（2）ATP 形形成的生理过程：成的生理过程：呼吸作用和呼吸作用和光合作用光合作用（3）ATP 形成的场所：形成的场所：（4）产生）产生

13、ATP 的细胞器：的细胞器：用于大脑思考：用于大脑思考：电能电能 用于主动运输用于主动运输:渗透能渗透能用于各种运动，如用于各种运动，如肌肉收缩：肌肉收缩：机械能机械能葡萄糖葡萄糖+果糖果糖 蔗糖蔗糖酶酶用于细胞内各种吸能反应用于细胞内各种吸能反应: :化学能化学能用于生物发电：用于生物发电：电能电能 发光：发光：光能光能ATPATP水解时所释放能量的水解时所释放能量的去向去向五、五、ATPATP的利用的利用: :ATP ATP ADP+PiADP+Pi+ +能量能量酶酶（用于各种需要（用于各种需要能量的生命活动）能量的生命活动） 细胞内的细胞内的吸能吸能反应总是与反应总是与ATPATP _的

14、反应相联的反应相联系，能量来自系，能量来自ATPATP的的水解。水解。 放能放能反应总是与反应总是与ATPATP的的_相联系相联系,释放的能量贮存在释放的能量贮存在ATPATP中。中。 能量通过能量通过ATPATP分子在吸能反应和放能反应之间循环分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把流通。因此，可以形象地把ATPATP比喻成细胞内流通的比喻成细胞内流通的。合成合成水解水解能量能量“通货通货”糖类、脂肪等糖类、脂肪等有机物有机物中有大量的中有大量的化学能化学能，但是较，但是较稳定稳定不能被直接不能被直接利用，通过氧化分解将能量转换到利用，通过氧化分解将能量转换到ATPATP中，

15、储存为中，储存为活跃的化学能活跃的化学能才能被直接利用。才能被直接利用。所以：所以：你现在知道为何只有你现在知道为何只有ATP才是直接能源物质，而才是直接能源物质，而糖类、脂肪等有机物不是了吗？糖类、脂肪等有机物不是了吗？比喻：比喻：糖类和脂肪是糖类和脂肪是大额支票大额支票，ATP相当于相当于现金现金。1mol葡萄糖葡萄糖彻底氧化分解释放的能量相当于彻底氧化分解释放的能量相当于94molATP释放的能量释放的能量.P90：思考和讨论：思考和讨论呼吸作用产生的呼吸作用产生的ATP用于各项需能生命活动，除光合作用的用于各项需能生命活动，除光合作用的_；光合作用暗反应所需的；光合作用暗反应所需的AT

16、P来源于来源于_ 。暗反应暗反应思考：思考：（1）细胞中所有的生命活动都需要能量吗？）细胞中所有的生命活动都需要能量吗？（2）细胞中）细胞中全部全部需要能量的生命活动都是由需要能量的生命活动都是由ATP直直接提供能量吗？接提供能量吗？（3）呼吸作用产生的）呼吸作用产生的ATP会用于所有的需能反应吗？会用于所有的需能反应吗？不是，还有不是，还有GTP、CTP、UTP这些能源物质这些能源物质并不是。并不是。常见的不耗能的生理过程：自由扩散、协助扩常见的不耗能的生理过程：自由扩散、协助扩散、渗透作用、蒸腾作用散、渗透作用、蒸腾作用光反应光反应反反 应应ATPADP+Pi+能量能量ADP+Pi+能量能

17、量ATP酶的类型酶的类型场所场所能量来源能量来源能量去向能量去向酶酶2酶酶1水解酶水解酶合成酶合成酶活细胞所有部位活细胞所有部位线粒体、叶绿体、线粒体、叶绿体、细胞质基质等细胞质基质等高能磷酸键高能磷酸键有机物中的化学能有机物中的化学能、光能、光能用于各项需能生命用于各项需能生命活动活动储存于高能磷酸键中储存于高能磷酸键中结论结论 ：物质是可逆的，酶、场所、能量是不可逆的物质是可逆的，酶、场所、能量是不可逆的 思考思考：ATPATP与与ADPADP相互转化过程是可逆反应吗？相互转化过程是可逆反应吗？可逆反应的特点：可逆反应的特点：正逆反应都在同一条件下进行正逆反应都在同一条件下进行ATP水解水

18、解ATP合成合成思考：思考：1. 能源物质：能源物质：2.主要能源物质：主要能源物质：3.细胞生命活动的主要的能源物质：细胞生命活动的主要的能源物质：4.良好的储能的物质：良好的储能的物质：5.动物细胞中特有的储能物质：动物细胞中特有的储能物质：6.植物细胞中特有的储能物质：植物细胞中特有的储能物质：7. 直接能源物质：直接能源物质：8. 最终能源：最终能源：糖类、脂肪、蛋白质糖类、脂肪、蛋白质葡萄糖葡萄糖淀粉淀粉糖原糖原脂肪脂肪糖类糖类ATPATP光能光能1 1、ATPATP转化为转化为 ADP ADP 可表示如下，式中可表示如下，式中X X代表（代表（ ）A A、H H2 2O BO B、H CH C、P DP D、PiPiD2 2、关于关于“ “ ATP ADP+Pi+ATP ADP+Pi+能量能量”的叙述，不正确的叙述，不正确 的是（的是（ ) ) A A、上述反应存在着能量的释放和贮存、上述反应存在着能量的释放和贮存 B B、所有生物体内、所有生物体内ADPADP转变成转变成ATPATP所需的能量都来所需的能量都来 自呼吸作用自呼吸作用 C C、这一反应无休止地在活细胞内进行、这一反应无休止地在活细胞内进行 D D、这一过程保