第2節(jié)

細(xì)胞的能量“貨幣”ATP人教版

必修1通過分析ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化，建立“細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)與能量變化統(tǒng)一”的觀念，認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)的物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。運(yùn)用歸納與概括的方法，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)ATP作為直接能源物質(zhì)的證據(jù)。針對“哪些物質(zhì)能為螢火蟲發(fā)光直接供能”的問題，嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)會(huì)控制變量、觀察現(xiàn)象并分析結(jié)果。從螢火蟲發(fā)光原理的應(yīng)用延伸，體會(huì)科學(xué)技術(shù)對社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用，激發(fā)探索生命科學(xué)、服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感。問題探討“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽?？椗恰！弊屛覀冎販靥拼娙硕拍吝@情景交融的詩句，想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，思考有關(guān)的生物學(xué)問題。螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義主要是相互傳遞信號(hào)，以便繁衍后代?！般y燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽?？椗??！弊屛覀冎販靥拼娙硕拍吝@情景交融的詩句，想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，思考有關(guān)的生物學(xué)問題。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？螢火蟲腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素，是其特有的發(fā)光物質(zhì)。螢火蟲腹部細(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)，螢火蟲才能發(fā)光。問題探討螢火蟲的發(fā)光原理熒光素?zé)晒饧せ畹臒晒馑匮趸療晒馑啬芰繜晒馑孛?氧氣發(fā)出？問題：細(xì)胞內(nèi)哪些物質(zhì)有可能為螢火蟲發(fā)光直接提供能量呢？細(xì)胞良好的儲(chǔ)能物質(zhì)——細(xì)胞生命活動(dòng)所需要的主要能源物質(zhì)——為主動(dòng)運(yùn)輸提供能量——葡萄糖脂肪ATP問題探討DISCUSSION【實(shí)驗(yàn)】探究生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)1.實(shí)驗(yàn)材料螢火蟲發(fā)光器干燥后研成粉末，蒸餾水，葡萄糖，脂肪，ATP制劑等。2.實(shí)驗(yàn)原理【基本原理】熒光素+能量

+O2熒光素酶氧化熒光素（發(fā)出熒光）3.實(shí)驗(yàn)變量【自變量】【因變量】【無關(guān)變量】添加的物質(zhì)是否發(fā)光溫度等葡萄糖脂肪ATP問題探討DISCUSSION黑暗環(huán)境為什么要等到熒光消失后再加入待測的能源物質(zhì)？消耗自身原本存在的能提供能量的物質(zhì)，防止自身的能源物質(zhì)對結(jié)果造成干擾。1234加入等量發(fā)光器粉末，放置一段時(shí)間直至熒光消失2mL蒸餾水2mL脂肪2mL葡萄糖2mLATP【實(shí)驗(yàn)】探究生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)問題探討實(shí)驗(yàn)結(jié)論葡萄糖、脂肪不能為螢火蟲的發(fā)光器直接供能，ATP能為螢火蟲的發(fā)光器直接供能?！緦?shí)驗(yàn)】探究生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)問題探討

純凈的ATP是白色粉末狀，能夠溶于水，可作為一種藥品，ATP片劑可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或靜脈滴注。適用癥

用于進(jìn)行性肌肉萎縮、腦出血后遺癥、心肌疾患及肝炎等的輔助治療小資料糖類、脂肪等有機(jī)物有大量的能量，但不能被直接利用能量能被直接利用≈用于各項(xiàng)生命活動(dòng)“能量通貨”≈ATPATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)“ATP的結(jié)構(gòu)與功能之間有什么關(guān)系？為什么ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物？”請同學(xué)們閱讀課本86頁回答下列問題。ATP的中文名稱是什么？ATP的結(jié)構(gòu)簡式如何書寫？ATP的元素有哪些？ATP的能量儲(chǔ)存在哪里？ATP簡式中A、P、～代表什么？ATP的結(jié)構(gòu)1.ATP的結(jié)構(gòu)PPPA（1）中文名稱：腺苷三磷酸（2）組成部分：腺嘌呤、核糖、磷酸基團(tuán)（3）元素組成：C、H、O、N、P（4）結(jié)構(gòu)簡式：A—P～P～PA:腺苷

P：磷酸基團(tuán)

—：普通化學(xué)鍵～：特殊化學(xué)鍵高能磷酸鍵~~腺嘌呤核糖腺苷(A)磷酸基團(tuán)（Pi）PPP

相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥，使得~這種特殊的化學(xué)鍵很不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。一般水解時(shí)釋放能量20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物。ATP水解的過程就是釋放能量的過程，1molATP水解能量高達(dá)30.54KJ。所以說ATP是高能磷酸化合物。為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？

腺嘌呤核糖PPP~~腺苷三磷酸（ATP）A-P~P~P

腺嘌呤核糖核苷酸(AMP）腺苷二磷酸（ADP）腺苷（A)AMP是RNA組成單位之一ATP并不是細(xì)胞內(nèi)唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物體內(nèi)有很多種，如存在于細(xì)胞內(nèi)的UTP、GTP、CTP及動(dòng)物體內(nèi)的磷酸肌酸。2.ATP與核苷酸的比較人體在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP分解釋放能量，供運(yùn)動(dòng)所需。在安靜的狀態(tài)下，24h內(nèi)竟有40kg的ATP被水解。

經(jīng)測定，人體細(xì)胞中ATP和ADP的總量極少。僅能滿足在他安靜狀態(tài)時(shí)，供肌肉收縮1~2s所需的能量。ATP在細(xì)胞內(nèi)快速轉(zhuǎn)化思考：人體內(nèi)通過何種途徑解決如下矛盾？ATPANDADPCANBEMUTUALLYTRANSFORMEDA–P～P～P(ATP)水解酶A–P～P+Pi(ADP)+能量腺苷二磷酸腺苷三磷酸～P不穩(wěn)定,易斷裂,也易形成ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化1.ATP轉(zhuǎn)化成ADP的過程ADP+Pi合成酶ATP+能量動(dòng)物和人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌綠色植物呼吸作用呼吸作用光合作用2.ADP轉(zhuǎn)化成ATP的過程ATP的水解：放能反應(yīng)遠(yuǎn)離腺苷(A)的高能磷酸鍵水解需能的各種生命活動(dòng)細(xì)胞需能處來源：去向：場所：①光合作用（光能）—綠色植物等②細(xì)胞呼吸（有機(jī)物中化學(xué)能）合成ATP，儲(chǔ)存于高能磷酸鍵細(xì)胞溶膠、線粒體、葉綠體ATP的合成：吸能反應(yīng)來源：去向：場所：

細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的，如大腦思考、電鰩發(fā)電設(shè)物質(zhì)的主動(dòng)運(yùn)輸都需要消耗ATP。用于生物放電（電能）用于生物發(fā)光（光能）用于主動(dòng)運(yùn)輸（滲透能）電鰩

你能補(bǔ)充其他ATP利用的實(shí)例子嗎？ATP的利用

ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動(dòng)的呢？ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這在細(xì)胞中是常見的。這些分子被磷酸化后，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。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~P

B.A-P~P~PC.A~P~P-P

D.A~P~P~P2.下列物質(zhì)中，能夠直接給細(xì)胞生命活動(dòng)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BD一、概念檢測3.ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，下面關(guān)于ATP的敘述，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B4.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(dòng)物一氧化碳中毒會(huì)降低離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率D.加人蛋白質(zhì)變性劑會(huì)提高離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率C二、拓展應(yīng)用1、就細(xì)胞中的吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)各舉出一個(gè)實(shí)例，并說明這些實(shí)例分別與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系。吸能反應(yīng)：如葡萄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ATP水解為ADP時(shí)釋放能量來提供的。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)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外，還用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng)，儲(chǔ)存在ATP中。2、同樣是能源物質(zhì)，ATP與葡萄糖具有不同的特點(diǎn)。請你概括出ATP具有哪些特點(diǎn)。在儲(chǔ)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分子中含有的化學(xué)能比較少，一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋放的化學(xué)能大約只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活躍的化學(xué)能，而葡萄糖分子中所含的是穩(wěn)定的化學(xué)能。葡萄糖分子中穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化為ATP分子中活躍的化學(xué)能，才能被細(xì)胞利用。3、在植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，這是否也說明生物界的統(tǒng)一性?這對你理解生物的