5.2細(xì)胞的能量“貨幣”ATP高一上學(xué)期生物人教版必修1

第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP

問題探討銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如冰，臥看牽?？椗??！?杜牧華南植物園杭州千島湖問題探討資料：螢火蟲的發(fā)光是生物發(fā)光的一種。螢火蟲的發(fā)光原理是：螢火蟲有專門的發(fā)光細(xì)胞，在發(fā)光細(xì)胞中有兩類化學(xué)物質(zhì)，一類被稱作螢光素，另一類被稱為熒光素酶。熒光素能在熒光素酶的催化下消耗ATP，并與氧氣發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的氧化熒光素，當(dāng)氧化熒光素從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)釋放出光子。

反應(yīng)中釋放的能量幾乎全部以光的形式釋放，只有極少部分以熱的形式釋放，反應(yīng)效率為95%，甲蟲也因此而不會過熱灼傷。人類到目前為止還沒辦法制造出如此高效的光源。討論：1.螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？2.螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？3.在螢火蟲發(fā)光的過程中有能量轉(zhuǎn)化嗎？主要是相互傳遞信號，以便繁衍后代。

熒光素等。有，細(xì)胞中有機(jī)物儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能。問題探討一、ATP是一種高能磷酸化合物腺嘌呤＋核糖＋3分子磷酸ATP的結(jié)構(gòu)腺苷普通化學(xué)鍵特殊化學(xué)鍵ATP的結(jié)構(gòu)簡式：A—P~P~P由于兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶有負(fù)電，相互排斥等原因，所以ATP中的特殊化學(xué)鍵不穩(wěn)定，處于末端的磷酸基團(tuán)有一種離開ATP而與其他分子（如水分子）結(jié)合的勢能，即具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。ATP是高能磷酸化合物一、ATP是一種高能磷酸化合物

A—P~P~PA—P~P酶酶Pi能量Pi能量ADP＋Pi＋能量ATP水解酶ATP合成酶圖中的酶的種類相同嗎？二、ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP的轉(zhuǎn)化ATP思考如果ATP與ADP的轉(zhuǎn)化出現(xiàn)障礙，后果是什么？劇毒物質(zhì)氰化鉀就是一種抑制呼吸酶，阻止人體合成新的ATP的毒藥，人中毒后在3~6min內(nèi)會死亡。二、ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化對細(xì)胞的正常生活來說，ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，是時(shí)刻不停發(fā)生且處于動態(tài)平衡之中的。ATP的合成ATP的水解反應(yīng)式ADP＋Pi＋能量→ATPATP→ADP＋Pi＋能量反應(yīng)條件場所能量來源（去向）酶酶合成酶水解酶細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體細(xì)胞內(nèi)消耗能量的地方呼吸作用釋放的化學(xué)能、光合作用吸收的光能供細(xì)胞各類生命活動的需要二、ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP的轉(zhuǎn)化二、ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)可以分為吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)。吸能反應(yīng)與ATP的水解有關(guān)，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)與ATP合成有關(guān)，釋放的能量儲存在ATP中。動態(tài)平衡轉(zhuǎn)化速率快大腦思考（電能）各種運(yùn)動（機(jī)械能）主動運(yùn)輸（滲透能）生物發(fā)光（光能）葡萄糖+果糖→

蔗糖酶吸能反應(yīng)（化學(xué)能）生物放電（電能）三、ATP的利用細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的。ATP為主動運(yùn)輸供能參與Ca2+主動運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白能催化ATP水解的酶膜內(nèi)側(cè)Ca2+與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合，其酶活性就被激活三、ATP的利用三、ATP的利用酶P末端磷酸基團(tuán)末端磷酸基團(tuán)與載體蛋白結(jié)合伴隨著能量的轉(zhuǎn)移載體蛋白的磷酸化

能量ATP為主動運(yùn)輸供能膜外側(cè)載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其

發(fā)生變化，使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外。ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)等分子

，這在細(xì)胞中是常見的。這些分子被磷酸化后，

發(fā)生變化，

也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。空間結(jié)構(gòu)磷酸化空間結(jié)構(gòu)活性三、ATP的利用ATP為主動運(yùn)輸供能小試牛刀1.能準(zhǔn)確表示ATP中三個(gè)磷酸基團(tuán)之間，以及磷酸基團(tuán)和腺苷之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡式是()

A.

A-P-P~PB.

A-P~P~P

C.

A~P~P-PD.

A~P~P~PB2.下列物質(zhì)中，能夠直接給細(xì)胞生命活動提供能量的是()A.脂肪酸

B.氨基酸

C.腺苷二磷酸

D.腺苷三磷酸

D小試牛刀3.ATP是細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì)，下面敘述錯(cuò)誤的是()A.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都有ATP的分布

B.ATP合成所需的能量由磷酸提供

C.ATP可以水解為ADP和磷酸

D.正常細(xì)胞中ATP與ADP的比值相對穩(wěn)定B解析：A.細(xì)胞質(zhì)中細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體內(nèi)可以產(chǎn)生ATP，細(xì)胞核中的生命活動需要消耗ATP，所以細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都有ATP分布，A正確。

B.ATP可以在光合作用中合成，能量來自光能，還可以在呼吸作用中合成，能量來自有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能，不能由磷酸提供，B錯(cuò)誤。4.離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運(yùn)輸物質(zhì)時(shí)離不開ATP的水解。下列敘述正確的是

（

）

A.離子通過離子泵的跨膜運(yùn)輸屬于協(xié)助擴(kuò)散

B.離子通過離子泵的跨膜運(yùn)輸是順濃度梯度進(jìn)行的

C.動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率

D.加入蛋白質(zhì)變性劑會提高離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率小試牛刀C思考小試牛刀同樣是能源物質(zhì)，ATP和葡萄糖特點(diǎn)相同嗎？請比較。在儲存能量方面：ATP同葡萄糖相比具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是ATP分子中含有