細(xì)胞的能量“貨幣”ATP高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.2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。天階夜色涼如水，臥看牽?？椗?。”讓我們重溫唐代詩人杜牧這情景交融的詩句，想象夜空中與星光媲美的點點流螢，思考有關(guān)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信號，以便繁衍后代。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)。有，螢火蟲腹部細(xì)胞內(nèi)有一些有機(jī)物中儲存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽軙r才能發(fā)光。實驗方案設(shè)計：提出問題：為螢火蟲發(fā)光直接提供能量的物質(zhì)是ATP還是葡萄糖？直接提供能量的物質(zhì)：ATP

一、ATP是驅(qū)動細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì)二、ATP是一種高能磷酸化合物1.ATP的中文名稱：腺苷三磷酸二、ATP是一種高能磷酸化合物1.ATP的中文名稱：腺苷三磷酸2.ATP的結(jié)構(gòu)簡式：A—P~P~P~代表一種特殊的化學(xué)鍵。3.ATP的元素組成：C、H、O、N、P4.結(jié)構(gòu)圖：圖中各部分名稱：A代表

，P代表

，①代表

，②代表AMP，③代表

，④代表

，⑤代表

。腺嘌呤磷酸集團(tuán)腺苷ADPATP一種特殊的化學(xué)鍵假如用代表腺嘌呤、代表核糖、代表磷酸基團(tuán)，嘗試構(gòu)建ATP的模型。APA核糖P腺苷一磷酸

腺嘌呤核糖核苷酸腺苷二磷酸

腺苷三磷酸

模型探究注意：RNA與ATP的聯(lián)系(1)元素組成都是C、H、O、N、P。(2)ATP去掉兩個磷酸基團(tuán)后的剩余部分，

即AMP，是組成RNA的基本單位之一，如下圖所示：下面各個圓圈中代表的含義相同的有哪些？①=③=⑤，代表腺嘌呤核糖核苷酸④=②，代表腺苷A①____________________②______________③_______________④__________________⑤____________________⑥_____________________腺苷（腺嘌呤+核糖）腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸下面各個圓圈中代表的含義？這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定兩個相鄰磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥

末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP與其他分子結(jié)合的趨勢

具有較高轉(zhuǎn)移勢能

ATPADP+Pi+能量

酶

與其他分子結(jié)合A—P~P~P1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。三、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化1.ATP合成的能量來源：綠色植物、藍(lán)細(xì)菌等：光合作用的光能、呼吸作用有機(jī)物分解釋放的能量人、動物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌：呼吸作用有機(jī)物分解釋放的能量2.ATP水解釋放的能量用于細(xì)胞內(nèi)各項耗能的生命活動如：主動運(yùn)輸、有機(jī)物合成、胞吞胞吐、肌肉收縮、蛋白質(zhì)磷酸化等。三、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP為主動運(yùn)輸提供能量①參與Ca2+主動運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2+與其相應(yīng)位點結(jié)合時，其酶活性就被激活了。①②③ATP為主動運(yùn)輸提供能量②在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團(tuán)脫離下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白磷酸化。①②③ATP為主動運(yùn)輸提供能量③載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使Ca2+的結(jié)合位點轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外側(cè)。①②③3.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的特點①時刻不停的發(fā)生且處于動態(tài)平衡之中ATP、ADP在細(xì)胞內(nèi)含量少，但是轉(zhuǎn)化迅速。從而實現(xiàn)細(xì)胞大量能量的需求。②ATP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③ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)可逆，能量不可逆，催化的酶不相同，反應(yīng)場所不同，因此，不是可逆反應(yīng)。三、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化4.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的橋梁放能反應(yīng)吸能反應(yīng)①細(xì)胞中的放能反應(yīng)與ATP合成相聯(lián)系②細(xì)胞中的吸能反應(yīng)與ATP水解相聯(lián)系③能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)放能反應(yīng)之間流通。三、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化四、ATP的利用ATP熒光檢測儀基于螢火蟲發(fā)光原理，利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測腺苷三磷酸（ATP）。由于所有生物活細(xì)胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明樣品中(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛(wèi)生狀況。熒光素+O2+ATP氧化熒光素(發(fā)出熒光)熒光素酶熒光強(qiáng)度越強(qiáng)→ATP含量越多→微生物數(shù)量越多2.應(yīng)用：ATP熒光檢測儀課堂小結(jié)課后習(xí)題一、概念檢測1.能準(zhǔn)確表示ATP中三個磷酸基團(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~PC.A~P~P—PD.A~P~P~P2.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DB一、概念檢測3.下面關(guān)于ATP的敘述，錯誤的是（

） 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一、概念檢測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)各舉出一個實例，并說明這些實例分別與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),儲存在ATP中。二、拓展應(yīng)用2.同樣是能源物質(zhì)，ATP與葡萄糖具有不同的特點。請你概括出ATP具有哪些特點。在儲存能量方面,ATP同葡萄糖相比具有以下兩個特點，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時釋放的化學(xué)能?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