細(xì)胞的能量通貨——ATP_ppt綜述

1、細(xì)胞的能量“通貨”ATP螢火蟲(chóng)銀燭秋光冷畫(huà)屏，銀燭秋光冷畫(huà)屏，輕羅小扇撲流螢。輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，天街夜色涼如水，臥看牽?？椗?。臥看牽?？椗?。讓我們重溫唐代詩(shī)人杜牧情景交融的詩(shī)句，想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，思考有關(guān)生物學(xué)問(wèn)題。螢火蟲(chóng)螢火蟲(chóng)螢火蟲(chóng)螢火蟲(chóng)1. 螢火蟲(chóng)發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？2. 螢火蟲(chóng)體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？3. 螢火蟲(chóng)發(fā)光的過(guò)程有能量的轉(zhuǎn)換嗎？主要是相互傳遞求偶信號(hào)，以便交尾，繁衍后代。腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素是其特有的發(fā)光物質(zhì)。有。其腹部細(xì)胞內(nèi)一些有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成光能時(shí)，螢火蟲(chóng)才能發(fā)光。一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)兩支試管兩支試管置于暗處置于暗處可見(jiàn)熒光

2、可見(jiàn)熒光15分鐘后，分鐘后，熒光消失熒光消失A醫(yī)用葡萄糖溶液醫(yī)用葡萄糖溶液2mlBATP注射液注射液2ml兩支試管兩支試管置于暗處置于暗處觀察觀察無(wú)熒光出現(xiàn)無(wú)熒光出現(xiàn)有熒光出現(xiàn)有熒光出現(xiàn)討論：上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？討論：上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？數(shù)十只螢火蟲(chóng)的發(fā)光器干燥后，數(shù)十只螢火蟲(chóng)的發(fā)光器干燥后，研磨成粉末，取等量加入試管，研磨成粉末，取等量加入試管， 再各加入少量水混合再各加入少量水混合AB 新陳代謝所需要的能量是由細(xì)胞新陳代謝所需要的能量是由細(xì)胞內(nèi)內(nèi)ATP提供的，提供的，ATP是生物新陳代謝是生物新陳代謝所需能量的直接來(lái)源。所需能量的直接來(lái)源。 糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物中糖類(lèi)、脂肪、

3、蛋白質(zhì)等有機(jī)物中的能量不能直接被生物體利用，只有的能量不能直接被生物體利用，只有在細(xì)胞中隨有機(jī)物逐步分解而釋放出在細(xì)胞中隨有機(jī)物逐步分解而釋放出來(lái)，并且儲(chǔ)存在來(lái)，并且儲(chǔ)存在ATP中才能被利用。中才能被利用。 ATP是新陳代謝所需能是新陳代謝所需能量的量的。AP P P腺苷腺苷磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)高能磷酸鍵高能磷酸鍵特點(diǎn)特點(diǎn)1、ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：2、ATP的分子式：的分子式： C10H16O13N5P3腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖腺苷（腺苷（A）（3個(gè)）個(gè)）磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)3、ATP分子結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)：三磷酸腺苷（三磷酸腺苷（ATP）核糖核苷酸核糖核苷酸 核糖核糖磷酸磷酸含含N堿基堿基回顧回顧:

4、 :RNARNA的基本組成單位的基本組成單位 核糖核糖核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸一分子含一分子含N堿基堿基一分子一分子五碳糖五碳糖一分子磷酸一分子磷酸一磷酸腺苷一磷酸腺苷(AMP)是是RNA的基本組成單位之一的基本組成單位之一1、DNA和和RNA的組成中的的組成中的A表示腺嘌呤這種表示腺嘌呤這種堿基，而在堿基，而在ATP中中A代表的是腺苷，即核糖代表的是腺苷，即核糖與腺嘌呤的組合體。與腺嘌呤的組合體。2、ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中的“”是普通的化學(xué)鍵，是普通的化學(xué)鍵，所含能量較少，所含能量較少，“”表示的是高能磷酸表示的是高能磷酸鍵，水解時(shí)釋放的能量較多。鍵，水解時(shí)釋放的能量較多。3、 ATP

5、結(jié)構(gòu)組成可以用結(jié)構(gòu)組成可以用“1、2、3”來(lái)總結(jié)：來(lái)總結(jié)：1個(gè)腺苷通過(guò)個(gè)腺苷通過(guò)2個(gè)高能磷酸鍵與個(gè)高能磷酸鍵與3個(gè)磷酸基團(tuán)個(gè)磷酸基團(tuán)結(jié)合而成。結(jié)合而成。4、ATP的性質(zhì)：的性質(zhì)：水解時(shí)釋放的能量在水解時(shí)釋放的能量在20.92kJ/mol以以上的磷酸化合物叫上的磷酸化合物叫1分子分子ATP水解時(shí)釋放的能量高達(dá)水解時(shí)釋放的能量高達(dá)30.54kJ/mol，是一種，是一種ATP的水解實(shí)際上是的水解實(shí)際上是ATP分子中分子中的水解。的水解。1、一個(gè)人在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，每分鐘約有、一個(gè)人在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的的ATP分解釋放能量，供運(yùn)動(dòng)所需。一個(gè)成年人在安靜的分解釋放能量，供運(yùn)動(dòng)所需。一

6、個(gè)成年人在安靜的狀態(tài)下，狀態(tài)下，24h內(nèi)竟有內(nèi)竟有40kg的的ATP被水解。被水解。2、 肌肉收縮的直接能源物質(zhì)是肌肉收縮的直接能源物質(zhì)是ATP。在人體安靜狀態(tài)。在人體安靜狀態(tài)時(shí)，肌肉內(nèi)時(shí)，肌肉內(nèi)ATP只含有供肌肉收縮只含有供肌肉收縮12s所需的能量。所需的能量。 通過(guò)以上資料，你能得到什么信息？通過(guò)以上資料，你能得到什么信息？資料資料ATP和和ADP可以可以相互轉(zhuǎn)化相互轉(zhuǎn)化, 這種轉(zhuǎn)化是這種轉(zhuǎn)化是不停地不停地發(fā)生發(fā)生并且處于并且處于動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡當(dāng)中當(dāng)中ATP酶酶1ADP + Pi +能量能量酶酶2思考：思考：ATP與與ADP間的轉(zhuǎn)化過(guò)程是間的轉(zhuǎn)化過(guò)程是否為可逆反應(yīng)？否為可逆反應(yīng)？ 1、從

7、、從反應(yīng)的時(shí)間反應(yīng)的時(shí)間上分析：上分析：ATP的合成的合成與與ATP的水解并不是同時(shí)發(fā)生的，總的來(lái)說(shuō)，的水解并不是同時(shí)發(fā)生的，總的來(lái)說(shuō)，細(xì)胞中能量供應(yīng)充足時(shí)，更多地發(fā)生細(xì)胞中能量供應(yīng)充足時(shí)，更多地發(fā)生ATP的的合成反應(yīng)；細(xì)胞中耗能反應(yīng)多時(shí)，更多地進(jìn)合成反應(yīng)；細(xì)胞中耗能反應(yīng)多時(shí)，更多地進(jìn)行行ATP的水解反應(yīng)。的水解反應(yīng)。2、從、從反應(yīng)的空間反應(yīng)的空間上分析：上分析：ATP合成的合成的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體，而場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體，而ATP分解發(fā)生在需要分解發(fā)生在需要ATP供能的地方，范圍供能的地方，范圍廣。廣。 3、從、從反應(yīng)的能量變化反應(yīng)的能量變化上分析：上分析：ATP水

8、解釋水解釋放的能量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，被各放的能量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，被各項(xiàng)生命活動(dòng)所利用。而合成項(xiàng)生命活動(dòng)所利用。而合成ATP的能量主要來(lái)自的能量主要來(lái)自有機(jī)物分解釋放的化學(xué)能和光合作用中吸收的太有機(jī)物分解釋放的化學(xué)能和光合作用中吸收的太陽(yáng)能。陽(yáng)能。 4、從、從反應(yīng)的性質(zhì)反應(yīng)的性質(zhì)上分析：上分析：ATP的分解為水的分解為水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶1屬于屬于水解酶水解酶；而；而ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶2屬于屬于合成酶合成酶。酶具有專(zhuān)一性，因此反應(yīng)條件不同。酶具有專(zhuān)一性，因此反應(yīng)條件不同。通過(guò)上面的分析

9、可知，通過(guò)上面的分析可知，ATP與與ADP的相互轉(zhuǎn)的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)并不是可逆的，化反應(yīng)并不是可逆的，反應(yīng)中物質(zhì)是可逆的，能反應(yīng)中物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的量是不可逆的。但由于。但由于 ATP-ADP循環(huán)在活細(xì)胞循環(huán)在活細(xì)胞中是永無(wú)止境地進(jìn)行著，即不斷地有中是永無(wú)止境地進(jìn)行著，即不斷地有ATP在合成，在合成，以補(bǔ)充機(jī)體所消耗的以補(bǔ)充機(jī)體所消耗的ATP，正是這兩種物質(zhì)的往，正是這兩種物質(zhì)的往復(fù)循環(huán)，從而保證生命過(guò)程能量的需求。復(fù)循環(huán)，從而保證生命過(guò)程能量的需求。ATP中能量的來(lái)源和去向中能量的來(lái)源和去向細(xì)胞中細(xì)胞中ATP能的轉(zhuǎn)換能的轉(zhuǎn)換能的轉(zhuǎn)換能的轉(zhuǎn)換發(fā)生部位發(fā)生部位腎腎肌細(xì)胞、纖毛上皮細(xì)胞肌細(xì)胞

10、、纖毛上皮細(xì)胞螢火蟲(chóng)發(fā)光細(xì)胞螢火蟲(chóng)發(fā)光細(xì)胞神經(jīng)、腦、味覺(jué)及嗅覺(jué)感受器神經(jīng)、腦、味覺(jué)及嗅覺(jué)感受器葉綠體葉綠體內(nèi)耳內(nèi)耳視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜ATP化學(xué)能化學(xué)能 滲透能滲透能ATP化學(xué)能化學(xué)能 機(jī)械能機(jī)械能ATP化學(xué)能化學(xué)能 光能光能ATP化學(xué)能化學(xué)能 電能電能ATP化學(xué)能化學(xué)能 化學(xué)能化學(xué)能ATP化學(xué)能化學(xué)能 電能電能ATP化學(xué)能化學(xué)能 電能電能 呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用動(dòng)物和人動(dòng)物和人微生物：微生物：植物植物能量來(lái)源能量來(lái)源應(yīng)用：綠色植物根毛細(xì)胞中應(yīng)用：綠色植物根毛細(xì)胞中ATP的形成途徑是的形成途徑是什么？什么？有氧呼吸有氧呼吸無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸包括包括（形成（形成大量大量ATP）（

11、形成（形成少量少量ATP）五五 、ATP的利用的利用 細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有些需要吸收能量，細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有些需要吸收能量，有些需要釋放能量。有些需要釋放能量。吸能反應(yīng)：吸能反應(yīng)：放能反應(yīng)：放能反應(yīng)：一般與一般與ATP水解反應(yīng)相聯(lián)系，水解反應(yīng)相聯(lián)系，由由ATP水解供能水解供能一般與一般與ATP合成反應(yīng)相聯(lián)系，釋合成反應(yīng)相聯(lián)系，釋放的能量?jī)?chǔ)存在放的能量?jī)?chǔ)存在ATP中。中。能量通過(guò)能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。循環(huán)流通。ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“通貨通貨”?？偨Y(jié)總結(jié)1.用于熒火蟲(chóng)發(fā)光熒光素ATP激活的熒光素+ O2熒光素酶熒光素酶氧

12、化熒光素2.用于細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸（Ca2+、Mg2+等）3.用于生物發(fā)電4.用于肌細(xì)胞收縮5.用于細(xì)胞內(nèi)各種吸能反應(yīng)（脫水縮合等）6.用于大腦思考規(guī)律方法規(guī)律方法判斷某一反應(yīng)為放能反應(yīng)還是吸能反應(yīng)的兩判斷某一反應(yīng)為放能反應(yīng)還是吸能反應(yīng)的兩種方法種方法方法一根據(jù)反應(yīng)物分子和產(chǎn)物分子中所含能量的大小方法二熟記常見(jiàn)的吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)(1)如常見(jiàn)的吸能反應(yīng)有光合作用、脫水縮合等，常見(jiàn)的放能反應(yīng)有細(xì)胞呼吸等。(2)有機(jī)物(如蛋白質(zhì)、糖類(lèi)和脂質(zhì))的合成為吸能反應(yīng)，其氧化分解則為放能反應(yīng)。能量大小結(jié)論產(chǎn)物反應(yīng)物吸能反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)物放能反應(yīng)1、1分子葡萄糖所含的能量，約是分子葡萄糖所含的能量，約是1分子分子AT

13、P所含能量的所含能量的94倍（指倍（指ATP轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋時(shí)釋放的能量）。放的能量）。2、有道理。糖類(lèi)和脂肪分子中的能量很多而、有道理。糖類(lèi)和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定，不能被細(xì)胞直接利用。這些穩(wěn)且很穩(wěn)定，不能被細(xì)胞直接利用。這些穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成ATP分子中活躍的分子中活躍的化學(xué)能，才能被細(xì)胞直接利用?；瘜W(xué)能，才能被細(xì)胞直接利用。能源物質(zhì)能源物質(zhì)主要能源物質(zhì)主要能源物質(zhì)直接能源物質(zhì)直接能源物質(zhì)儲(chǔ)能物質(zhì)儲(chǔ)能物質(zhì)脂肪脂肪動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì) 糖原糖原植物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)植物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì) 淀粉淀粉生命活動(dòng)的最終能源生命活動(dòng)的最終能源 太陽(yáng)

14、能太陽(yáng)能糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)等糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)等糖類(lèi)糖類(lèi)ATP生物體內(nèi)的生物體內(nèi)的重要能源物質(zhì)重要能源物質(zhì) 葡萄糖葡萄糖磷酸肌酸磷酸肌酸 在肌肉或其他興奮性組織（如腦和神在肌肉或其他興奮性組織（如腦和神經(jīng)）中的一種經(jīng)）中的一種高能磷酸化合物高能磷酸化合物，是高能磷，是高能磷酸基的酸基的暫時(shí)貯存形式暫時(shí)貯存形式。磷酸肌酸能在肌酸。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，將其磷酸基轉(zhuǎn)移到激酶的催化下，將其磷酸基轉(zhuǎn)移到ADP分分子中。當(dāng)一些子中。當(dāng)一些ATP用于肌肉收縮，就會(huì)產(chǎn)用于肌肉收縮，就會(huì)產(chǎn)生生ADP。這時(shí)，通過(guò)肌酸激酶的作用，磷。這時(shí)，通過(guò)肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供給酸肌酸很快供給ADP以磷酸基，

15、從而恢復(fù)以磷酸基，從而恢復(fù)正常的正常的ATP高水平。由于肌肉細(xì)胞的磷酸高水平。由于肌肉細(xì)胞的磷酸肌酸含量是其肌酸含量是其ATP含量的含量的34倍，前者可倍，前者可貯存供短期活動(dòng)用的、足夠的磷酸基團(tuán)。貯存供短期活動(dòng)用的、足夠的磷酸基團(tuán)。在活動(dòng)后的恢復(fù)期中，積累的肌酸又可被在活動(dòng)后的恢復(fù)期中，積累的肌酸又可被ATP磷酸化，重新生成磷酸肌酸。磷酸化，重新生成磷酸肌酸。 在脊椎動(dòng)物中，肌酸與在脊椎動(dòng)物中，肌酸與ATP反應(yīng)可逆地反應(yīng)可逆地生成磷酸肌酸，這個(gè)反應(yīng)是由肌酸激酶催生成磷酸肌酸，這個(gè)反應(yīng)是由肌酸激酶催化的?；?。 課后練習(xí)：基礎(chǔ)題2、吸能反應(yīng)：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)，需要、吸能反應(yīng)：如葡萄

16、糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)，需要消耗能量，是吸能反應(yīng)。這一反應(yīng)所需要的能量是由消耗能量，是吸能反應(yīng)。這一反應(yīng)所需要的能量是由ATP水解為水解為ADP時(shí)釋放能量來(lái)提供的。放能反應(yīng)：如時(shí)釋放能量來(lái)提供的。放能反應(yīng)：如丙酮酸的氧化分解，能夠釋放能量，是放能反應(yīng)。這丙酮酸的氧化分解，能夠釋放能量，是放能反應(yīng)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于ADP轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng)，儲(chǔ)存在的反應(yīng)，儲(chǔ)存在ATP中。中。3、在儲(chǔ)存能量方面，、在儲(chǔ)存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下兩個(gè)同葡萄糖相比具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是特點(diǎn)：一是ATP分子中含有的化學(xué)能比較少，一分子分子中含有的化學(xué)能比較少，一分子ATP轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋放的化學(xué)能大約只是一分子葡萄時(shí)釋放的化學(xué)能大約只是一分子葡萄糖的糖的1/94；二是；二是ATP分子中所含的是活躍的化學(xué)能，分子中所含的是活躍的化學(xué)