第5章細胞的能量供應和利用

第2節細胞的能量“貨幣”ATP問題探究1.螢火蟲發光的生物學意義是什么?2.螢火蟲體內有特殊的熒光物質嗎?3.在螢火蟲發光的過程中有能量轉化嗎?問題探究螢火蟲發光的生物學意義主要是相互傳遞信號,以便繁衍后代。螢火蟲腹部后端細胞內的熒光素,是其特有的發光物質。有。螢火蟲腹部細胞內一些有機物中儲存的化學能,只有在轉變成光能時,螢火蟲才能發光。假如現在我們有一些螢火蟲的發光器,還有葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP制劑、生理鹽水和蒸餾水,你能不能設計實驗來驗證細胞中的直接能源物質是ATP而不是葡萄糖和脂肪?（學案第二頁）細胞中的直接能源物質是ATP而不是葡萄糖和脂肪①取材、分組、編號將搗碎的發光器分成等量的A、B、C、D四組。分別加入等量的生理鹽水制成溶液。②處理變量向四組試管中分別加入等量蒸餾水、葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP制劑③預期結果置于暗處,A、B、C組無熒光出現，D組試管發出熒光。④實驗結論先將試管置于暗處,可見試管內有熒光出現,約15分鐘熒光消失后自變量：能源物質的種類（排除體內殘留的能源物質對實驗結果的干擾）因變量：能否為細胞直接提供能源【歸納總結】生物體內的能源物質辨析1．能源物質：2．直接能源物質：3.重要的能源物質：3．儲能物質：5．最終能量來源：糖類、脂肪、蛋白質、ATP糖類脂肪、淀粉(植物細胞)、糖原(動物細胞)ATP太陽能見學案，貼到課本上ATP→糖類→儲能物質→蛋白質小額現金信用卡定期存款不動產一：ATP的結構C、H、O、N、P①②腺苷三磷酸(1)圖中①②③的結構分別是：ATP的中文名稱是：腺苷是由圖中_____(填序號)組成(2)ATP的組成元素：（3）ATP的結構簡式：（4）簡式中A、P、—、~分別代表:A—P~P~P。A代表腺苷,P代表磷酸基團,—代表普通化學鍵,~代表特殊化學鍵重點有兩個嘗試分析圖中A~F分別表示什么特殊的化學鍵腺嘌呤腺苷(A)腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)腺苷二磷酸(ADP)腺苷三磷酸(ATP)RNA的基本組成單位之一若將ATP完全水解，會得到:腺嘌呤、核糖、三分子磷酸基團【辨析】寫出圖中標出的“A”的含義[課堂練習]1.下列有關ATP的敘述，正確的是()A．圖中的a是構成DNA的基本單位之一B．圖中的A代表腺苷，b、c代表特殊的化學鍵C．ATP中的“A”與RNA中的堿基“A”表示的不是同一種物質D．ATP與ADP的化學元素組成不同腺苷腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸C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)，現有甲、乙兩組ATP溶液，甲組用32P標記ATP的β位的磷酸基團，乙組用32P標記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，結果發現只有乙組中游離的磷酸基團帶有放射性。(1)分析實驗結果，ATP中哪個化學鍵更容易斷裂β位與γ位磷酸基團之間的化學鍵更容易斷裂。因為ATP中兩個相鄰的磷酸基團帶有負電荷而相互排斥，使得這種化學鍵不穩定，末端的磷酸基團具有較高的轉移勢能。二、ATP是一種高能磷酸化合物末端磷酸基團易斷裂結合P88圖5-7ATP為Ca2+主動運輸供能的資料總結ATP的供能機制①ATP水解釋放末端磷酸基團；②磷酸基團挾能量與蛋白質等分子結合，使后者磷酸化;③分子磷酸化后，空間結構和功能活性改變，可以參與反應。1.參與鈣離子主動運輸的載體蛋白的功能：2.圖中的載體蛋白的空間結構發生變化可逆嗎?3.蛋白質空間結構發生變化后,蛋白質一定會變性嗎?4.什么叫載體蛋白的磷酸化?運輸鈣離子、催化ATP的水解可逆，可恢復原狀蛋白質不一定會變性。載體蛋白磷酸化后，空間結構發生改變，活性也被改變，因而可以參與特定的化學反應。課本P88在載體蛋白這種酶的作用下,ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合,這一過程伴隨著能量的轉移。課本p88圖小字(3)寫出ATP水解的反應式。(4)ATP水解是釋放能量的過程還是儲存能量的過程?(5)ATP是高能磷酸化合物的原因：ATP――→ADP＋Pi(磷酸)＋能量酶釋放能量的過程1molATP水解釋放的能量高達30.54kJ【注意】ATP≠能量，ATP是一種物質，不是能量，能量儲存在ATP中。(2)ATP的供能機制：ATP在

的作用下水解時，脫離下來的

挾能量與其他分子

，從而使后者發生變化。ATP水解酶末端磷酸基團結合載體蛋白的磷酸化伴隨著ATP的水解反應。(6)（P89拓展應用2）1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ的能量，同樣是能源物質，ATP與葡萄糖具有不同的特點。請你概括出ATP具有哪些特點。①ATP分子中含有的化學能比較少，一分子ATP轉化為ADP時釋放的化學能大約只是一分子葡萄糖的1/94；②ATP分子中所含的是活躍的化學能，而葡萄糖分子中所含的是穩定的化學能。葡萄糖分子中穩定的化學能只有轉化為ATP分子中活躍的化學能，才能被細胞利用。（2016課標1卷.29）有關DNA分子的研究中，常用32P來標記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個磷酸基團所處的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。回答下列問題；（1）某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上，同時產生ADP。若要用該酶把32P標記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團應在ATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用帶有32P標記的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團應在dATP的（填“α”“β”或“γ”）

位上。γα【拓展】直接能源物質不是只有ATP，NTP和dNTP既是合成RNA、DNA的原料，也為反應提供能量。三、ATP和ADP可以相互轉化生物體的下列生命活動都屬于吸能反應，在不斷地消耗能量,這意味著ATP在不斷地水解。ATP在細胞內的含量多嗎?主動運輸物質合成肌肉收縮胞吞和胞吐生物放電生物發光細胞分裂……許多吸能反應與ATP水解的反應相聯系,由ATP水解提供能量生物體如何補充生命活動所需要的大量的ATP呢?資料1成人體內的ATP的總量為2～10mg,在安靜的狀態下一天需要消耗的ATP為40kg,在活動狀態下ATP的消耗可達0.5kg/min;在安靜狀態時,肌肉內ATP所釋放的能量只能維持肌肉收縮1～2s。細胞中ATP的含量很少資料2每個細胞每秒鐘可合成約1000萬個ATP且同時有等量ATP被水解合成ATP的過程是儲存能量的過程,那么ATP合成過程中所需要的能量從哪里來呢?ATP和ADP的相互轉化是時刻不停地發生并且處于動態平衡之中的。A、B類生物分別是什么?綠色植物和光合細菌等動物、人、真菌和大多數細菌生物界的統一性許多放能反應與ATP的合成相聯系,釋放的能量儲存在ATP中，用來為吸能反應直接供能。小組合作,列表比較ATP合成和水解的過程。ATP與ADP相互轉化是可逆反應嗎?物質可逆，能量不可逆能量通過ATP分子在放能反應和吸能反應之間流通。ATP是細胞內流通的能量“貨幣”,細胞中的直接能源物質。觀察圖片,總結ATP的功能。意義：及時而持續地滿足細胞各項生命活動對能量的需求。核心總結[練習]ATP是一種高能磷酸化合物,如圖是ATP的“循環”示意圖。正確的是A.組成圖中“M”和“N”的元素與脂肪的組成元素相同B.圖中①過程消耗的能量1形式與②過程釋放的能量2形式不完全相同,①過程發生場所和催化的酶與②過程完全不相同C.ATP中全部的特殊