細(xì)胞的能量“貨幣”ATP省賽一等獎(jiǎng)

生物（人教版）高中生物必修一第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP“嵐恭勤不倦，博學(xué)多通。家貧，不常得油。夏月，則練囊盛數(shù)十螢火以照書，以夜繼日焉?！睍x朝人車兒“囊螢夜讀”的勵(lì)志故事成了一代又一代摔摔學(xué)子苦學(xué)樂學(xué)的典范（圖4-15。夏夜里螢火蟲發(fā)出的點(diǎn)點(diǎn)熒光會(huì)引起無數(shù)人的美好回憶和遇思。螢火蟲發(fā)光所需要的能量來自哪種物質(zhì)？這種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有什么特點(diǎn)？它對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)具有哪些意義？第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP一、ATP是一種高能磷酸化合物1ATP的中文名稱：腺苷三磷酸2ATP的結(jié)構(gòu)簡式：A-P~P~P其中A代表腺苷，P代表磷酸，~代表一種特殊的化學(xué)鍵一、ATP是一種高能磷酸化合物

螢火蟲發(fā)光的研究歷程

[資料1]1884年，法國藥學(xué)家迪布瓦（R.Dubois)切取螢火蟲的尾部并充分研磨，發(fā)現(xiàn)尾部提取物會(huì)發(fā)出短暫熒光。當(dāng)熒光消失后，立即添加新的煮沸過的螢火蟲尾部提取物，又能恢復(fù)發(fā)光現(xiàn)象。迪布瓦首次將化學(xué)分析技術(shù)應(yīng)用于生物發(fā)光研究，推斷熒火蟲發(fā)光是一種熒光物質(zhì)在某種酶催化下的氧化過程。迪布瓦將這種熒光物質(zhì)和酶分別命名為熒光素和熒光素酶。

[資料2]20世紀(jì)上半葉，美國動(dòng)物學(xué)家哈維（E.Harvey)進(jìn)行了一系列研究，證明熒光素在空氣中容易被氧化，是高度不穩(wěn)定的，經(jīng)常在提取過程中失去熒光，但是也可以通過加入還原劑進(jìn)行還原并保持穩(wěn)定。一、ATP是一種高能磷酸化合物

[資料3]1929年，德國生物化學(xué)家洛曼（K.Lohmann)和美國生物化學(xué)家菲斯克（C.Fiske)等分別獨(dú)立地從肌肉中分離出ATP。在隨后的十幾年間，多位科學(xué)家都對(duì)ATP進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)它與多項(xiàng)生命活動(dòng)相關(guān)，但具體機(jī)理并不明確。一、ATP是一種高能磷酸化合物[資料4]美國生物化學(xué)家麥克爾羅伊（W.McElroy)根據(jù)其他科學(xué)家對(duì)ATP的研究，推測(cè)ATP可能是熒光光能的直接來源。1947年，麥克爾羅伊在無還原劑條件下提取出分別含有熒光素和熒光素酶的粗提物，二者混合后，并沒有熒光產(chǎn)生。然而，在混合粗提物中加入少量ATP,粗提物立即產(chǎn)生了明亮的熒光，而且熒光持續(xù)時(shí)間與加入的ATP量直接相關(guān)（如圖)。一、ATP是一種高能磷酸化合物1956年，麥克爾羅伊等系統(tǒng)地研究了熒火蟲發(fā)光的生物化學(xué)機(jī)理，利用高度純化的熒光素和結(jié)晶的熒光素酶，結(jié)合光電轉(zhuǎn)換記錄技術(shù)，闡明了生物熒光產(chǎn)生的生物化學(xué)過程。在含有熒光素和熒光素酶的5mL總反應(yīng)體系中（pH為8.0),分別加入0.06pmol/L和0.1pmol/L的ATP,并連續(xù)記錄不同發(fā)光時(shí)間熒光總量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。一、ATP是一種高能磷酸化合物3ATP分子中末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。4。5ATP水解釋放的能量直接用于物質(zhì)合成、主動(dòng)運(yùn)輸、肌肉收縮、生物發(fā)光等各項(xiàng)生命活動(dòng)，故ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化PPP~~Pi能量Pi能量合成水解ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖PP~二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化酶1ADP+PiATP+能量酶21ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式該反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，原因如下（1）反應(yīng)條件不同——酶不同（2）反應(yīng)場(chǎng)所不同（合成場(chǎng)所：葉綠體、線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；分解場(chǎng)所：所有需要能量的地方）（3）物質(zhì)可逆，能量不可逆二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化2ATP合成時(shí)能量的來源植物：光合作用和呼吸作用動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌：呼吸作用3ATP水解時(shí)釋放的能量用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。三、ATP的利用三、ATP的利用用于主動(dòng)運(yùn)輸（滲透能）ATP用于各種運(yùn)動(dòng)，如肌細(xì)胞收縮（機(jī)械能）用于生物放電（電能）葡萄糖+果糖→蔗糖酶用于細(xì)胞內(nèi)各種吸能反應(yīng)（化學(xué)能）用于生物發(fā)光（光能）用于大腦思考（電能）三、A