高三生物一轮复习课件第7讲(3)ATP

第7讲酶和ATP第二单元细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖知识点七

细胞的能量货币--ATP萤火虫银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。——唐代杜牧问题探讨1、萤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、发光的过程有能量的转换吗？腹部后端细胞内有荧光素。传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。能量来源于什么物质？实验探究：什么物质为萤火虫尾部细胞发光直接提供能量？1、材料和试剂：现磨的萤火虫发光器粉末(含荧光素和荧光素酶)、蒸馏水、脂肪组织样液、葡萄糖溶液、ATP溶液。2、用具：试管、滴管、量筒。3、实验原理：萤火虫发光器实验本实验的自变量是什么？为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质？自变量：因变量：无关变量：添加的物质是否发光温度等使细胞内储存的能源物质消耗殆尽，排除自身能量的干扰。ADCB暗处理15分钟２ｍL蒸馏水２ｍL葡萄糖溶液２ｍL脂肪溶液２ｍLATP溶液２ｍLATP溶液萤火虫发光器实验实验结果说明什么？ATP为萤火虫尾部细胞发光直接提供能量ATP的功能：ADCB暗处理15分钟２ｍL蒸馏水２ｍL葡萄糖溶液２ｍL脂肪溶液２ｍLATP溶液２ｍLATP溶液驱动细胞生命活动的直接能源物质腺苷（A）（一）ATP的结构和功能1、中文名称:2、元素组成:腺苷三磷酸C、H、O、N、P3、结构组成:1分子腺苷或（核糖+腺嘌呤）3分子磷酸基团腺苷ＡＰ

ＰＰ–—~~腺苷三磷酸腺嘌呤核糖磷酸普通化学键12.5千焦/摩尔特殊化学键30.54千焦/摩尔1ATP：高能磷酸化合物（一）ATP的结构和功能4、结构简式:这个特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团易脱离，含较高的转移势能。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

现有甲、乙、丙三组ATP溶液甲组：用32P标记ATP的α位的磷酸基团，即：A－Pα～Pβ

～Pγ乙组：用32P标记ATP的β位的磷酸基团，即：A－Pα～Pβ

～Pγ

丙组：用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，即：A－Pα～Pβ～Pγ然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团实验结果：结果发现只有丙组中游离的磷酸基团带有放射性。【资料】思考：从上述资料来看，ATP中哪根化学键最不稳定？为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ;水解时释放能量在以上的化合物叫作高能化合物远离A的高能磷酸键最不稳定，容易断裂（1）ATP化学性质不稳定（2）ATP是一种高能磷酸化合物ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。（一）ATP的结构和功能5、结构特点:腺苷（A）AMP腺苷一磷酸ADP腺苷二磷酸ATP腺苷三磷酸AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，RNA的基本单位之一

腺嘌呤核糖PPP~~6、结构式:是驱动细胞生命活动的直接能源物质。生物体内的能源物质总结：(1)主要能源物质：糖类。(2)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。(3)主要储能物质：脂肪。(4)直接能源物质：ATP。(5)最终能量来源：太阳能。7、ATP的功能:（一）ATP的结构和功能ATP不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸基团后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示：拓展这四种物质中，ATP是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。拓展OOHOHCH2APαPγPβ～～若其中的核糖换成脱氧核糖呢？脱氧腺苷一磷酸(dAMP、腺嘌呤脱氧核苷酸)脱氧腺苷二磷酸(dADP)脱氧腺苷三磷酸(dATP)脱氧核糖此外还有：dGTP、dCTP、dTTP,统称为dNTP。在DNA合成时既能作为原料，也能提供能量。拓展有关DNA分子的研究常用32P标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα

～Pβ

～Pγ）。回答下列问题：

（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。如果要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。γα

化合物结构简式“A”含义共同点ATP DNA RNA 核苷酸

不同化合物中“A”的辨析腺苷(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拓展ATP消耗量大ATP含量很少矛盾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。

23资料分析ATP合成

和水解都非常

迅速1．从该资料可看出生物体内ATP有什么特点？消耗大，含量低，不能长时间储存。2．ATP会不会出现供不应求的情况？不会。ATP和ADP可以时刻不停地发生相互转化。（二）ATP和ADPD的相互转化ATPADP+Pi+能量ATP水解酶ATP合成酶酶酶A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)加Pi、能量脱去Pi、释放能量来源？去路？储存在高能磷酸键中呼吸、光合、化能合成作用用于各项生命活动ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性（二）ATP和ADPD的相互转化四、ATP和ADP可以相互转化反应式ATP→ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量→ATP物质变化

能量变化能量来源场所特点酶1酶2ATP水解吸收能量ATP合成释放能量末端磷酸基团的转移势能光能、化学能时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中生物体的需能部位细胞质基质、线粒体、叶绿体（二）ATP和ADPD的相互转化【思考】ATP与ADP的相互转化是可逆反应吗？不是（酶种类不同、发生场所不同，能量来源去向不同）物质可逆，能量不可逆。（二）ATP和ADPD的相互转化教材隐性知识：源于必修1P87“图5－4”：①ATP与ADP的相互转化

(填“是”或“不是”)一个可逆反应。分析原因：_______________________________________________________。②人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：_______________________________________________________________源于必修1P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源____________不是

从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中.ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理(P一89)，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。荧光素+O2+ATP氧化荧光素(发出荧光)荧光素酶荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多应用：ATP荧光检测仪归纳总结转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段；消耗ATP：一些需能反应叶绿体产生ATP：光反应；消耗ATP：暗反应，自身DNA复制、转录和蛋白质合成等线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段；消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等甲乙（1）甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系①A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。与ATP有关的坐标图甲乙③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。（2）乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中ATP来自无氧呼吸，与O2无关。与ATP有关的坐标图大脑思考（电能）肌肉收缩（机械能）物质的合成（化学能）生物放电（电能）生物发光（电能）主动运输（渗透能）1.ATP的利用举例（三）ATP的利用2.ATP为主动运输供能Ca2+ATPCa2+ADPCa2+ADP以主动运输为例分析ATP供能过程1.膜内Ca2+

与相应位点结合，酶活性被激活。2.酶的作用下，末端磷酸基团脱离,与载体蛋白结合(载体蛋白磷酸化)3.空间结构改变，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，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。糖类、脂肪等有机物ＡＴＰ储存有大量的能量，但不能被直接利用储存的能量相对来说少，但能被直接利用据计算，一分子葡萄糖所含的能量是一分子ＡＴＰ所含的能量的９４倍。能量≈≈细胞内的能量流通的“货币”放能反应：大部分以热能形式散失，少部分储存在远离A的特殊化学键中:ATP合成：C6H12O6+6H2O+6O6

CO2+12H2O+能量

酶热能ADP+PiATP酶吸能反应:

ATP水解:葡萄糖+果糖蔗糖酶ATPADP+PiATP合成放能反应所释放的能量用于ATP的合成。水解ATP水解所产生的能量用于吸能反应。ADP+Pi放能反应与吸能反应放能反应葡萄糖、脂肪等合成水解ATPADP能量能量放能反应与

反应联系，释放的能量储存在

中；吸能反应与

联系，需要吸收的能量由

提供；能量通过AT