5.2-細胞的能量“貨幣”ATP-【知識精研+能力提升】高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章細胞的能量供應(yīng)和利用

第2節(jié)細胞的能量“貨幣”ATP囊螢夜讀著名景點“螢火蟲洞”視頻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？螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義主要是相互傳遞求偶信號，以便交尾繁行后代。有。螢火蟲腹部后端細胞內(nèi)的熒光素，是其特有的發(fā)光物質(zhì)。有。螢火蟲腹部細胞內(nèi)一些有機物中儲存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成光能時，螢火蟲才能發(fā)光。問題探討夜晚人們可以看到螢火蟲一閃一閃地飛行，這是由于螢火蟲有專門的發(fā)光細胞，在發(fā)光細胞中有兩類化學(xué)物質(zhì)，一類被稱作螢光素（在螢火蟲中的稱為螢火蟲螢光素）；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能量，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)時釋放出光子，從而發(fā)光。資料拓展螢火蟲的發(fā)光原理糖類是細胞中主要的能源物質(zhì)脂肪是細胞中良好的儲能物質(zhì)問題：細胞內(nèi)哪些物質(zhì)有可能為螢火蟲發(fā)光提供能量呢？熒光素酶＋氧氣激活的熒光素氧化熒光素?zé)晒獍l(fā)出熒光素能量葡萄糖脂肪ATP可提供能量的物質(zhì)螢火蟲發(fā)光器實驗用小刀將數(shù)十只螢火蟲的發(fā)光器割下,干燥后研磨成粉末,取兩等份分別裝入兩支試管,各加入少量水使之混合,置于暗處,可見試管內(nèi)有淡黃色熒光出現(xiàn),約過15分鐘熒光消失，然后……ATP直接供能，葡萄糖不直接供能。ATP是什么?ATP結(jié)構(gòu)是怎樣的？一、認(rèn)識ATPATP中文名稱：腺苷三磷酸模型圖ATP的結(jié)構(gòu)（腺嘌呤核糖核苷酸）腺苷（A）腺苷三磷酸（ATP）腺苷二磷酸（ADP）腺苷一磷酸（AMP）一、認(rèn)識ATP1.中文名稱：2.元素組成：腺苷三磷酸CHONPA—P～P～PA:P:～:—:腺苷磷酸基團普通的化學(xué)鍵特殊的化學(xué)鍵(3)結(jié)構(gòu)簡式：ATP結(jié)構(gòu)圖資料：α、β和γ表示ATP上三個磷酸基團所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，現(xiàn)有甲、乙兩組ATP溶液，甲組用32P標(biāo)記ATP的β位的磷酸基團，乙組用32P標(biāo)記ATP的γ位的磷酸基團，然后分別加入等量的ATP水解酶，短時間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有乙組中游離的磷酸基團帶有放射性。

α位β位γ位ATP分子中末端的磷酸基團具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。ATP是一種高能磷酸化合物ATP中具有2個特殊的化學(xué)鍵，遠離腺苷的特殊化學(xué)鍵容易斷裂發(fā)生水解，釋放高達30.54kJ/mol的能量。(水解時釋放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物)ATP水解釋放的能量直接用于物質(zhì)合成、主動運輸、肌肉收縮、生物發(fā)光等各項生命活動，故ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)。A—P～P～P腺苷磷酸基團普通磷酸鍵特殊化學(xué)鍵資料分析ATP消耗量大ATP含量很少矛盾研究顯示，一個成年人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運動的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化成ADP。成人體內(nèi)ATP總量約2~10mg，人體安靜狀態(tài)下，肌肉內(nèi)ATP含量只能供肌肉收縮1~2s。每個細胞每秒鐘可合成約1000萬個ATP且同時有等量ATP被水解。

ATP在細胞中的含量少，但ATP和ADP之間的轉(zhuǎn)化非常迅速，時刻不停發(fā)生，且處于動態(tài)平衡之中。能量A-P～P～P(ATP)A-P～P(ADP)能量ATP酶2

酶1PiADP+Pi+能量酶1Pi酶21.轉(zhuǎn)化過程二、ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化可以看成是化學(xué)上的可逆反應(yīng)嗎？為什么？①反應(yīng)條件不同②反應(yīng)場所不同③從能量來源看？ATP和ADP之間的轉(zhuǎn)化，不是可逆反應(yīng)。物質(zhì)是可逆的，但能量不可逆。光合作用呼吸作用主動運輸物質(zhì)合成肌肉收縮ATP與ADP的轉(zhuǎn)化概念圖

ATP合成酶ATP水解酶ATPADP……PiPi能量能量生物發(fā)光ATP合成場所細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體葉綠體ATP分解場所細胞內(nèi)所有需要能量的進行生命活動的結(jié)構(gòu)2.ATP的供能方式物質(zhì)從ATP獲得磷酸基團的過程稱為磷酸化，是獲能的過程；磷酸化后的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，活性也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。ATP中的化學(xué)能糖類等有機物中的化學(xué)能直接用于各種生命活動ATP水解呼吸作用思考：細胞為什么不直接利用葡萄糖等有機物中的能量，

而是要將能量轉(zhuǎn)移至ATP中再利用？

1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放能量2870kJ，1molATP水解可以釋放能量30.54kJ。(可靈活使用，快速合成分解)3.ATP的功能ATP驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)有機物中的化學(xué)能ATP中的化學(xué)能耗能的生命過程細胞中流通的能量“貨幣”1.物質(zhì)的合成2.肌肉收縮三、ATP的利用3.主動運輸用于生物放電（電能）用于主動運輸（滲透能）ATP用于各種運動，如肌細胞收縮（機械能）葡萄糖+果糖→蔗糖酶用于細胞內(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）ATP的利用光合作用呼吸作用主動運輸物質(zhì)合成肌肉收縮

ATP合成酶ATP水解酶ATPADP……PiPi能量能量生物發(fā)光ATP合成ATP水解放能反應(yīng)VS吸能反應(yīng)放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中。吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量。如果將螢火蟲發(fā)光基因轉(zhuǎn)入道路兩旁的樹中，那么……科學(xué)前沿?zé)晒鈽洹具m應(yīng)癥】用于進行性肌肉萎縮、腦出血后遺癥、心功能不全、心肌疾病及肝炎等輔助治療。

【藥物毒理】當(dāng)體內(nèi)吸收、分泌，肌肉收縮及進行生化合成反應(yīng)等