細(xì)胞的能量貨幣ATP高一上學(xué)期生物人教版必修1

第五章

第二節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP

討論:1.螢火蟲(chóng)發(fā)光的原因及生物學(xué)意義是什么?2.螢火蟲(chóng)體內(nèi)特殊的發(fā)光物質(zhì)是什么?3.螢火蟲(chóng)發(fā)光的過(guò)程是怎樣的，有能量的轉(zhuǎn)換嗎?問(wèn)題探討螢火蟲(chóng)探究：螢火蟲(chóng)發(fā)光的奧秘1.螢火蟲(chóng)發(fā)光的原因及生物學(xué)意義是什么？

生物學(xué)意義：求偶信號(hào)、警戒作用、照明作用。3.熒光素發(fā)光中過(guò)程中的能量發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)化？

化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了光能探究：螢火蟲(chóng)發(fā)光的奧秘

能量

熒光素+氧氣

氧化熒光素

熒光素氧化酶ATP

如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明使螢火蟲(chóng)發(fā)光的直接能源物質(zhì)ATP，而不是葡萄糖呢？螢火蟲(chóng)，試管，滴管，蒸餾水，適宜濃度的葡萄糖溶液，適宜濃度的ATP溶液等需要的材料實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繜晒馑匕l(fā)光的直接能源物質(zhì)實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)步驟：探究：螢火蟲(chóng)發(fā)光的奧秘1.熒光素提?。河眯〉秾?shù)十只螢火蟲(chóng)發(fā)光器取下，干燥后研磨成粉末備用；2.取熒光素均分成三等份加入到三只試管中，并同時(shí)向每支試管中加入少量（2ml）蒸餾水使之混合成溶液，編號(hào)A、B、C，并置于暗處?kù)o置15min.；探究：螢火蟲(chóng)發(fā)光的奧秘?剛開(kāi)始可見(jiàn)試管內(nèi)淡黃色熒光出現(xiàn)，約過(guò)15min后，熒光消失。置于暗處ABC①等量且適量的熒光素+2ml蒸餾水①等量且適量的熒光素+2ml蒸餾水①等量且適量的熒光素+2ml蒸餾水3.靜置15min后，往A、B、C中分別加入2ml蒸餾水、2ml適宜濃度的葡萄糖溶液和2ml適宜濃度的ATP溶液；探究：螢火蟲(chóng)發(fā)光的奧秘4.將3支試管置于暗處，觀(guān)察記錄三支試管發(fā)光情況。置于暗處ABC②2ml蒸餾水①等量且適量的熒光素+2ml蒸餾水①等量且適量的熒光素+2ml蒸餾水①等量且適量的熒光素+2ml蒸餾水②2ml適宜濃度的葡萄糖溶液②2ml適宜濃度的ATP溶液ABC②2ml蒸餾水①等量且適量的熒光素+1ml蒸餾水①等量且適量的熒光素+1ml蒸餾水①等量且適量的熒光素+1ml蒸餾水②2ml適宜濃度的葡萄糖溶液②2ml適宜濃度的ATP溶液結(jié)果預(yù)測(cè)：①若只有C試管發(fā)出熒光，A、B試管不發(fā)光②若只有B試管發(fā)出熒光，A、C試管不發(fā)光③若B、C試管均發(fā)出熒光，A試管不發(fā)光熒光素發(fā)光的直接能源物質(zhì)是ATP熒光素發(fā)光的直接能源物質(zhì)是葡萄糖熒光素發(fā)光的直接能源物質(zhì)是葡萄糖和ATP探究：螢火蟲(chóng)發(fā)光的奧秘AB蒸餾水2mlATP注射液2ml從A、B、C試管的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中你得出的結(jié)論是?ATP能為螢火蟲(chóng)的發(fā)光直接提供能量，而葡萄糖不能C葡萄糖溶液2mlABC實(shí)驗(yàn)結(jié)果加入等量的熒光素試劑探究：螢火蟲(chóng)發(fā)光的奧秘ATP是細(xì)胞內(nèi)的“能量通貨”糖類(lèi)、脂肪儲(chǔ)存能量較多

1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870KJ的能量ATP儲(chǔ)存能量較少

1molATP水解釋放的能量達(dá)30.54KJ蛋白質(zhì)也含有較多能量

1g蛋白質(zhì)可以提供16.7KJ的能量，相當(dāng)于1g葡萄糖所能提供的能量，但一般不作為能源物質(zhì)為細(xì)胞供能≈≈≈1、中文名稱(chēng)2、元素組成3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如何書(shū)寫(xiě)？4、簡(jiǎn)式中A、P、—、～分別代表什么？5、A具體指什么結(jié)構(gòu)，包含哪幾部分，

跟我們以前學(xué)過(guò)的A有什么區(qū)別？6、ATP中的能量?jī)?chǔ)存在哪兒？7、為什么說(shuō)ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物？ATP是一種高能磷酸化合物

ATP能直接供能與它的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),那么ATP分子的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)呢?(自主閱讀P86頁(yè)第三自然段，討論完成以下問(wèn)題（理解后記憶）~~~~組成元素C、H、O、N、P化學(xué)組成1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式A－P～P～P腺苷(A)腺苷一磷酸（AMP）腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)遠(yuǎn)離腺苷的特殊化學(xué)鍵易水解，釋放出能量，也可以接受能量而重新形成只有兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵RNA基本單位之一(腺嘌呤核糖核苷酸)

中文名稱(chēng)腺苷三磷酸ATP是一種高能磷酸化合物A-P~P~PATP的兩個(gè)特殊化學(xué)鍵一樣嗎?27.6kJ/mol30.54kJ/mol能量越高，越不穩(wěn)定，高能磷酸鍵越容易水解！ATP是一種高能磷酸化合物1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ，所以說(shuō)ATP是一種高能磷酸化合物。ATP水解酶+Pi+能量A-P~P~PA-P~PADP磷酸分子

ATP作為生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，在供能時(shí)，如何釋放能量？其產(chǎn)物又是什么？ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化資料1：一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg,在緊張活動(dòng)的情況下,ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min。而細(xì)胞內(nèi)ATP、ADP的總量?jī)H有2-10mg，只能供肌肉收縮1~2S所需的能量。ATP在體內(nèi)含量低，但需求量大！通過(guò)閱讀資料1，我們知道ATP在體內(nèi)的含量有怎樣的特點(diǎn)？ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化每個(gè)細(xì)胞每秒鐘可合成約1000萬(wàn)個(gè)ATP且同時(shí)有等量ATP被水解。

反應(yīng)式：ATPADP＋Pi＋能量酶1酶2①ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停的發(fā)生且處于動(dòng)態(tài)平衡之中ATP、ADP在細(xì)胞內(nèi)含量少，但是轉(zhuǎn)化迅速。從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞大量能量的需求。②A(yíng)TP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都是一樣的，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化合成ATP需要的能量來(lái)自哪里?ATP合成ATP水解反應(yīng)式所需酶

ATP合酶ATP水解酶能量來(lái)源光合作用的光能、呼吸作用將有機(jī)物分解釋放的能量特殊化學(xué)鍵中的轉(zhuǎn)移勢(shì)能能量去路形成特殊的化學(xué)鍵一些生命活動(dòng)反應(yīng)場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線(xiàn)粒體、葉綠體；生物體內(nèi)需能部位，如細(xì)胞膜、葉綠體基質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、細(xì)胞核等。ATPADP＋Pi＋能量ATP水解酶ADP＋Pi＋能量

ATP

ATP合成酶ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化能量ATP水解酶ATPADP+Pi+ATP合成酶思考：ATP與ADP之間的轉(zhuǎn)化反應(yīng)是可逆反應(yīng)嗎？

可逆反應(yīng)：指在相同的條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)物質(zhì)可逆，能量不可逆！合成ATP的能量來(lái)源：呼吸作用（釋放的化學(xué)能）、光合作用（吸收的光能）ATP水解的能量來(lái)源：高能磷酸鍵的水解ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的橋梁①細(xì)胞中的放能反應(yīng)與ATP合成相聯(lián)系。放能反應(yīng)吸能反應(yīng)②細(xì)胞中的吸能反應(yīng)與ATP水解相聯(lián)系。③能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)放能反應(yīng)之間流通。細(xì)胞呼吸(有機(jī)物氧化分解)、光合作用的光反應(yīng)有機(jī)物合成、主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞胞吐、蛋白質(zhì)磷酸化、肌肉收縮等一般的合成代謝反應(yīng)是吸能反應(yīng)一般的分解代謝反應(yīng)是放能反應(yīng)肌細(xì)胞收縮（機(jī)械能）電鰩放電（電能）A-P～P～P酶能量A-P～P+Pi+ATP水解：螢火蟲(chóng)發(fā)光（光能）維持體溫、肌細(xì)胞收縮、大腦思考......主動(dòng)運(yùn)輸ATP水解釋放的能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng)ATP水解釋放的能量是如何用于各項(xiàng)生命活動(dòng)的呢？生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)(1)能源物質(zhì)：糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。(2)主要能源物質(zhì)：糖類(lèi)。(3)儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。(4)主要儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪。(5)直接能源物質(zhì)：ATP。(6)最終能量來(lái)源：太陽(yáng)能。~~鳥(niǎo)嘌呤(GTP)尿嘧啶(UTP)胞嘧啶(CTP)替換拓展：ATP不是唯一的直接能源物質(zhì)，除ATP外，還有UTP、GTP和CTP。UTP是由一個(gè)尿嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的；GTP是由一個(gè)鳥(niǎo)嘌呤、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的；CTP是由一個(gè)胞嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的。每個(gè)分子去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后都是構(gòu)成RNA的基本單位，它們的關(guān)系如下圖所示：這四種物質(zhì)中，ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，當(dāng)人體在運(yùn)動(dòng)、吸收氨基酸、葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)都會(huì)消耗ATP，ATP是能量“貨幣”。GTP可用于合成蛋白質(zhì)，CTP可用于合成脂質(zhì)，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改變?yōu)槊撗鹾颂?，就轉(zhuǎn)變?yōu)閐ATP(脫氧腺苷三磷酸)。拓展：1、細(xì)胞中的許多反應(yīng)是吸能反應(yīng)，例如氨