高2016級(jí)必修1第5章第2節(jié)細(xì)胞的能量通貨-ATP

1、本節(jié)聚焦：本節(jié)聚焦：1、為什么說(shuō)、為什么說(shuō)ATPATP是細(xì)胞的能量是細(xì)胞的能量“通貨通貨”？2、ATPATP與與ADPADP是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？有何意義？是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？有何意義？3、細(xì)胞中的哪些生命活動(dòng)需要、細(xì)胞中的哪些生命活動(dòng)需要ATPATP提供能量？提供能量？螢火蟲(chóng)發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？螢火蟲(chóng)發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？螢火蟲(chóng)體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？螢火蟲(chóng)體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？螢火蟲(chóng)發(fā)光的過(guò)程有能量的轉(zhuǎn)換嗎？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)，吸引異性，以便交尾，繁衍后代主要是相互傳遞求偶信號(hào)，吸引異性，以便交尾，繁衍后代.腹部后端細(xì)胞內(nèi)的腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素?zé)晒馑?/p>

2、是其特有的發(fā)光物質(zhì)。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)存的有。其腹部細(xì)胞內(nèi)一些有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成只有在轉(zhuǎn)變成光能光能時(shí)，螢火蟲(chóng)才能發(fā)光。時(shí)，螢火蟲(chóng)才能發(fā)光。在生命系統(tǒng)中：在生命系統(tǒng)中：主要的能源物質(zhì)：主要的能源物質(zhì)：主要的儲(chǔ)能物質(zhì)：主要的儲(chǔ)能物質(zhì)：思考思考： 是誰(shuí)是誰(shuí)直接直接給螢火蟲(chóng)發(fā)光提供能量呢？給螢火蟲(chóng)發(fā)光提供能量呢？是葡萄糖，脂肪，還是其他物質(zhì)？是葡萄糖，脂肪，還是其他物質(zhì)？ 糖類糖類脂肪脂肪細(xì)胞細(xì)胞生命活動(dòng)的主要的能源物質(zhì)：生命活動(dòng)的主要的能源物質(zhì)：葡萄糖葡萄糖實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)方案：用小刀將數(shù)十只螢火蟲(chóng)的用小刀將數(shù)十只螢火蟲(chóng)的發(fā)光器發(fā)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，取四四等份分別裝入等份分別裝入A A、B B、C C、D D四支四支試管，各加入少量試管，各加入少量水水使之混合，置于暗處，可見(jiàn)試管使之混合，置于暗處，可見(jiàn)試管內(nèi)有內(nèi)有淡黃色熒光淡黃色熒光出現(xiàn)。出現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn): :探究螢火蟲(chóng)發(fā)光的直接能源物質(zhì)探究螢火蟲(chóng)發(fā)光的直接能源物質(zhì)發(fā)光原理發(fā)光原理: :能量能量說(shuō)明水對(duì)生物體的正常生命活動(dòng)有何意義？說(shuō)明水對(duì)生物體的正常生命活動(dòng)有何意義？參與細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)參與細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)從從A A、B B、C C、D D試管的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中你試管的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中你得出的結(jié)論是得出的結(jié)論是? ?葡萄糖、脂肪不能葡

4、萄糖、脂肪不能為螢火蟲(chóng)的為螢火蟲(chóng)的發(fā)光器發(fā)光器直接供能直接供能，ATPATP能能細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的直接直接來(lái)源來(lái)源說(shuō)明發(fā)光器研磨成的粉末中就含有說(shuō)明發(fā)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，而是完整的完整的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，繼續(xù)剛才的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加，繼續(xù)剛才的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加葡萄糖溶液葡萄糖溶液的試管也有的試管也有熒光熒光產(chǎn)生。請(qǐng)分析什么原因？產(chǎn)生。請(qǐng)分析什么原因？葡萄糖（內(nèi)有化學(xué)能）葡萄糖（內(nèi)有化學(xué)能）被吸收進(jìn)入發(fā)光細(xì)胞，在被吸收進(jìn)入發(fā)光細(xì)胞，在細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)氧化分解產(chǎn)生氧化分解產(chǎn)生ATPATP，ATPA

5、TP供能產(chǎn)生熒光。供能產(chǎn)生熒光。一、一、ATPATP的生理功能：的生理功能： 二、二、ATPATP的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 1.ATP1.ATP全稱：全稱：_ 2.ATP 2.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是:_:_ A:_ P:_ A:_ P:_ :_:_ :_:_ ，ATPATP分子中大量的分子中大量的_儲(chǔ)存在其中儲(chǔ)存在其中, ,所以所以ATPATP的水解實(shí)際上是的水解實(shí)際上是_的水解。的水解。高能磷酸鍵水解時(shí)釋放的能量多達(dá)高能磷酸鍵水解時(shí)釋放的能量多達(dá)_ kJ/mol_ kJ/mol。因此是一種因此是一種_._. 三磷酸腺苷三磷酸腺苷A AP P P P P P腺苷腺苷磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)普通化學(xué)鍵普通化

6、學(xué)鍵高能磷酸鍵高能磷酸鍵化學(xué)能化學(xué)能高能磷酸鍵高能磷酸鍵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？細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源ATP是一種物質(zhì)，不是能量。能量?jī)?chǔ)存在高能磷酸鍵中。是一種物質(zhì)，不是能量。能量?jī)?chǔ)存在高能磷酸鍵中。3、ATP的的 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式(見(jiàn)見(jiàn)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嗎？酸化合物嗎？ATP、ADP、磷酸肌酸（、磷酸肌酸（C P）（磷脂、（磷脂、DNA、RNA） C、H、O、N、P4、元素組成：、元素組成

7、：磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)腺苷腺苷三個(gè)三個(gè):A:A:T:T:P:P腺嘌呤腺嘌呤+核糖核糖ATP水水解時(shí)脫去兩個(gè)磷酸集團(tuán)即得到了解時(shí)脫去兩個(gè)磷酸集團(tuán)即得到了RNA的基本單位之一：的基本單位之一：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”是同一物質(zhì)嗎？是同一物質(zhì)嗎？DNA、RNA、ATP徹底水解產(chǎn)物分別是？徹底水解產(chǎn)物分別是？1 1、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ATPATP。在人體安靜狀。在人體安靜狀態(tài)時(shí)，態(tài)時(shí)，肌肉內(nèi)肌肉內(nèi)ATPATP含量只能供肌肉收縮含量只能供肌肉收縮1 12s2s所需的所需的能量能量。 2 2、一個(gè)人在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，每分鐘約有、一個(gè)

8、人在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg0.5kg的的ATPATP分解釋放能量，供運(yùn)動(dòng)所需。一個(gè)成年人在分解釋放能量，供運(yùn)動(dòng)所需。一個(gè)成年人在2h2h，竟有竟有60kg60kg的的ATPATP被水解被水解。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？ATPATP在細(xì)胞內(nèi)的含量是在細(xì)胞內(nèi)的含量是很少很少的，細(xì)胞內(nèi)的消耗量是的，細(xì)胞內(nèi)的消耗量是很大很大的。的。為滿足能量的需要，生物體內(nèi)解決這矛盾的可能途徑是為滿足能量的需要，生物體內(nèi)解決這矛盾的可能途徑是什么？什么？ATPATP和和ADPADP不斷快速地相互轉(zhuǎn)化，保證了生物所需能不斷快速地相互轉(zhuǎn)化，保證了生物所需能量的及時(shí)供應(yīng)。

9、量的及時(shí)供應(yīng)。三、三、ATPATP與與ADPADP的相互轉(zhuǎn)化的相互轉(zhuǎn)化: :1、（、（1）ATPATP水解：在有關(guān)酶的催化作用下，水解：在有關(guān)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，并釋放并釋放_(tái)。遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離高能磷酸鍵高能磷酸鍵（2）ATPATP形成：在有關(guān)酶的催化作用下，形成：在有關(guān)酶的催化作用下，ADPADP可以接受可以接受_，同時(shí)與一個(gè)，同時(shí)與一個(gè) 結(jié)合，重新形成結(jié)合，重新形成ATPATP。游離的磷酸游離的磷酸(Pi)ATPATP水解的反應(yīng)式水解的反應(yīng)式: ADPADPPiPi能量能量 ATPATP酶酶酶酶ATP ADPATP ADPPiPi能

10、量能量ATPATP的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：_腺苷的高能磷酸鍵容易腺苷的高能磷酸鍵容易_容易容易_.能量能量能量能量ATPATP形成的反應(yīng)式形成的反應(yīng)式:斷裂斷裂形成形成遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離A AP P P P P P內(nèi)存有活躍的化學(xué)能內(nèi)存有活躍的化學(xué)能2 2、ATPATP與與ADPADP相互轉(zhuǎn)化示意圖相互轉(zhuǎn)化示意圖A-PPP(ATP)(ATP)A-PP(ADP)(ADP)能量能量PiPi酶酶酶酶圖中的兩種酶圖中的兩種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與與ADPADP相互轉(zhuǎn)化特點(diǎn)相互轉(zhuǎn)化特點(diǎn) ATPATP

11、與與ADPADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于_。 ATP ATP與與ADPADP的相互轉(zhuǎn)化非常的相互轉(zhuǎn)化非常_,_,在細(xì)胞在細(xì)胞內(nèi)的存在量?jī)?nèi)的存在量_._. 細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的ATPATP與與ADPADP的相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，的相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的是生物界的_。動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡迅速迅速少少共性共性所以細(xì)胞代謝時(shí)，所以細(xì)胞代謝時(shí)，ATPATP和和ADPADP的含量不會(huì)顯著增加。的含量不會(huì)顯著增加。人、動(dòng)物、人、動(dòng)物、真菌、多數(shù)細(xì)菌等真菌、多數(shù)細(xì)菌等綠綠 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、酶酶糖類、脂肪糖類、脂肪等有機(jī)物氧等有機(jī)物氧化分解化分解 能能 量量 ADP ADP轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成ATPATP時(shí)所需能量的時(shí)所需能量的主要來(lái)源主要來(lái)源人和動(dòng)物：有機(jī)物中的化學(xué)能人和動(dòng)物：有機(jī)物中的化學(xué)能四、形成四、形成ATPATP的途徑的途徑: :細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體葉綠體、線粒體葉綠體、線粒體植物：有機(jī)物中的化學(xué)能和光能植物：有機(jī)物中的化學(xué)能和光能（1）ATP 形成的能量來(lái)源：形成的能量來(lái)源：（2）ATP 形形成的生理過(guò)程：成的生理過(guò)程：呼吸作用和呼吸作用和光合作用光合作用（3）ATP 形成的場(chǎng)所：形成的場(chǎng)所：（4）產(chǎn)生）產(chǎn)生

13、ATP 的細(xì)胞器：的細(xì)胞器：用于大腦思考：用于大腦思考：電能電能 用于主動(dòng)運(yùn)輸用于主動(dòng)運(yùn)輸:滲透能滲透能用于各種運(yùn)動(dòng)，如用于各種運(yùn)動(dòng)，如肌肉收縮：肌肉收縮：機(jī)械能機(jī)械能葡萄糖葡萄糖+果糖果糖 蔗糖蔗糖酶酶用于細(xì)胞內(nèi)各種吸能反應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)各種吸能反應(yīng): :化學(xué)能化學(xué)能用于生物發(fā)電：用于生物發(fā)電：電能電能 發(fā)光：發(fā)光：光能光能ATPATP水解時(shí)所釋放能量的水解時(shí)所釋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（用于各種需要（用于各種需要能量的生命活動(dòng)）能量的生命活動(dòng)） 細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的吸能吸能反應(yīng)總是與反應(yīng)總是與ATPATP _的

14、反應(yīng)相聯(lián)的反應(yīng)相聯(lián)系，能量來(lái)自系，能量來(lái)自ATPATP的的水解。水解。 放能放能反應(yīng)總是與反應(yīng)總是與ATPATP的的_相聯(lián)系相聯(lián)系,釋放的能量貯存在釋放的能量貯存在ATPATP中。中。 能量通過(guò)能量通過(guò)ATPATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。因此，可以形象地把流通。因此，可以形象地把ATPATP比喻成細(xì)胞內(nèi)流通的比喻成細(xì)胞內(nèi)流通的。合成合成水解水解能量能量“通貨通貨”糖類、脂肪等糖類、脂肪等有機(jī)物有機(jī)物中有大量的中有大量的化學(xué)能化學(xué)能，但是較，但是較穩(wěn)定穩(wěn)定不能被直接不能被直接利用，通過(guò)氧化分解將能量轉(zhuǎn)換到利用，通過(guò)氧化分解將能量轉(zhuǎn)換到ATPATP中，

15、儲(chǔ)存為中，儲(chǔ)存為活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能才能被直接利用。才能被直接利用。所以：所以：你現(xiàn)在知道為何只有你現(xiàn)在知道為何只有ATP才是直接能源物質(zhì)，而才是直接能源物質(zhì)，而糖類、脂肪等有機(jī)物不是了嗎？糖類、脂肪等有機(jī)物不是了嗎？比喻：比喻：糖類和脂肪是糖類和脂肪是大額支票大額支票，ATP相當(dāng)于相當(dāng)于現(xiàn)金現(xiàn)金。1mol葡萄糖葡萄糖徹底氧化分解釋放的能量相當(dāng)于徹底氧化分解釋放的能量相當(dāng)于94molATP釋放的能量釋放的能量.P90：思考和討論：思考和討論呼吸作用產(chǎn)生的呼吸作用產(chǎn)生的ATP用于各項(xiàng)需能生命活動(dòng)，除光合作用的用于各項(xiàng)需能生命活動(dòng)，除光合作用的_；光合作用暗反應(yīng)所需的；光合作用暗反應(yīng)所需的AT

16、P來(lái)源于來(lái)源于_ 。暗反應(yīng)暗反應(yīng)思考：思考：（1）細(xì)胞中所有的生命活動(dòng)都需要能量嗎？）細(xì)胞中所有的生命活動(dòng)都需要能量嗎？（2）細(xì)胞中）細(xì)胞中全部全部需要能量的生命活動(dòng)都是由需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直直接提供能量嗎？接提供能量嗎？（3）呼吸作用產(chǎn)生的）呼吸作用產(chǎn)生的ATP會(huì)用于所有的需能反應(yīng)嗎？會(huì)用于所有的需能反應(yīng)嗎？不是，還有不是，還有GTP、CTP、UTP這些能源物質(zhì)這些能源物質(zhì)并不是。并不是。常見(jiàn)的不耗能的生理過(guò)程：自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)常見(jiàn)的不耗能的生理過(guò)程：自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、滲透作用、蒸騰作用散、滲透作用、蒸騰作用光反應(yīng)光反應(yīng)反反 應(yīng)應(yīng)ATPADP+Pi+能量能量ADP+Pi+能量能

17、量ATP酶的類型酶的類型場(chǎng)所場(chǎng)所能量來(lái)源能量來(lái)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細(xì)胞所有部位活細(xì)胞所有部位線粒體、葉綠體、線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)等細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)等高能磷酸鍵高能磷酸鍵有機(jī)物中的化學(xué)能有機(jī)物中的化學(xué)能、光能、光能用于各項(xiàng)需能生命用于各項(xiàng)需能生命活動(dòng)活動(dòng)儲(chǔ)存于高能磷酸鍵中儲(chǔ)存于高能磷酸鍵中結(jié)論結(jié)論 ：物質(zhì)是可逆的，酶、場(chǎng)所、能量是不可逆的物質(zhì)是可逆的，酶、場(chǎng)所、能量是不可逆的 思考思考：ATPATP與與ADPADP相互轉(zhuǎn)化過(guò)程是可逆反應(yīng)嗎？相互轉(zhuǎn)化過(guò)程是可逆反應(yīng)嗎？可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：正逆反應(yīng)都在同一條件下進(jìn)行正逆反應(yīng)都在同一條件下進(jìn)行ATP水解水

18、解ATP合成合成思考：思考：1. 能源物質(zhì)：能源物質(zhì)：2.主要能源物質(zhì)：主要能源物質(zhì)：3.細(xì)胞生命活動(dòng)的主要的能源物質(zhì)：細(xì)胞生命活動(dòng)的主要的能源物質(zhì)：4.良好的儲(chǔ)能的物質(zhì)：良好的儲(chǔ)能的物質(zhì)：5.動(dòng)物細(xì)胞中特有的儲(chǔ)能物質(zhì)：動(dòng)物細(xì)胞中特有的儲(chǔ)能物質(zhì)：6.植物細(xì)胞中特有的儲(chǔ)能物質(zhì)：植物細(xì)胞中特有的儲(chǔ)能物質(zhì)：7. 直接能源物質(zhì)：直接能源物質(zhì)：8. 最終能源：最終能源：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)糖類、脂肪、蛋白質(zhì)葡萄糖葡萄糖淀粉淀粉糖原糖原脂肪脂肪糖類糖類ATPATP光能光能1 1、ATPATP轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為 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、關(guān)于關(guān)于“ “ ATP ADP+Pi+ATP ADP+Pi+能量能量”的敘述，不正確的敘述，不正確 的是（的是（ ) ) A A、上述反應(yīng)存在著能量的釋放和貯存、上述反應(yīng)存在著能量的釋放和貯存 B B、所有生物體內(nèi)、所有生物體內(nèi)ADPADP轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成ATPATP所需的能量都來(lái)所需的能量都來(lái) 自呼吸作用自呼吸作用 C C、這一反應(yīng)無(wú)休止地在活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行、這一反應(yīng)無(wú)休止地在活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行 D D、這一過(guò)程保