第2節

細胞的能量“貨幣”ATP第5章細胞的能量供應和利用必修一ATP是一種高能磷酸化合物1問題1：螢蟲發光的生物學意義是什么？《秋夕》杜牧（唐）銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星。相互傳遞求偶信號，以便交尾繁衍后代。《秋夕》杜牧（唐）銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星。問題2：螢火蟲體內有特殊的發光物質嗎？腹部后端細胞內有熒光素。能量熒光素酶＋氧氣熒光素激活的熒光素熒光氧化熒光素發出【資料1】螢火蟲的尾部發光細胞中有熒光素和熒光素酶。熒光素接受能量后就被激活，在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧氣發生化學反應，形成氧化熒光素并且發出熒光。螢火蟲的發光原理思考：細胞內哪些物質有可能為螢火蟲發光提供能量呢？？葡萄糖細胞中的主要能源物質：【資料2】前蘇聯生物學家發現ATP也能作為能源物質參與肌肉收縮。相關知識回顧生物體內良好的儲能物質：植物細胞中的儲能物質：動物細胞中的儲能物質：糖原淀粉脂肪合作探究1：螢火蟲發光需要的能量靠誰直接提供呢?葡萄糖？脂肪？或？請小組合作設計實驗來探究哪些物質是螢火蟲生命活動的直接能源物質。螢火蟲發光器干燥后研成粉末，蒸餾水，葡萄糖，脂肪，ATP制劑等熒光素+能量+O2

氧化熒光素熒光素酶（發出熒光）自變量：因變量：無關變量：添加的物質（葡萄糖/脂肪/ATP）是否發光溫度等探究生命活動的直接能源物質實驗1.實驗材料2.實驗原理3.實驗變量4.實驗過程發光器粉末加入試管暗處理15分鐘加試劑黑暗條件下觀察ABCATP制劑2ml0.1%葡萄糖2ml脂肪溶液2mlATP是驅動細胞活動的直接能源物質（ATP的功能）探究生命活動的直接能源物質實驗4.實驗過程發光器粉末加入試管暗處理15分鐘加試劑黑暗條件下觀察5.實驗結論請同學們自主閱讀課本P86，找出以下問題答案。1.ATP的中文名稱是什么？名稱由來？2.ATP由哪些化學元素組成？3.為什么說ATP是一種高能磷酸化合物？ATP是一種高能磷酸化合物1腺苷（A）ATP（腺苷三磷酸）~~ATP是一種高能磷酸化合物1C、H、O、N、P1.組成元素2.ATP的含義含有三個磷酸基團的腺苷，簡稱腺苷三磷酸。（A代表腺苷，T代表3、P代表磷酸）ATP的分子結構ATP是一種高能磷酸化合物1學習任務：假如用

表示腺嘌呤、

表示核糖、

代表磷酸基團，嘗試構建ATP模型。腺嘌呤核糖PPP3.ATP的結構簡式：A—P～P～P（A：腺苷P：磷酸基團—：普通磷酸鍵~：特殊磷酸鍵）思考：

~特殊磷酸鍵和ATP是一種高能磷酸化合物有什么關系？由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而互相排斥等原因，使得這種特殊的化學鍵不穩定，末端磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結合的趨勢，也就是具有較高的轉移勢能。ATP是一種高能磷酸化合物1ATPH2OH

ADP腺苷二磷酸OPOHO-O-能量高達30.54kJ/mol水解酶磷酸水PPPPPP

α位β位γ位負電負電負電

ATP水解的過程就是

的過程，1molATP水解時釋放的能量高達30.54kJ，所以說ATP是一種

。釋放能量高能磷酸化合物

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）?AMP是RNA組成單位之一

腺嘌呤核糖PP~

腺嘌呤核糖P

ATP并不是細胞內唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物體內有很多種，如存在于細胞內的UTP、GTP、CTP等。ATP是一種高能磷酸化合物1資料3：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。資料1：研究顯示，一個成年人一天在靜止狀態下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運動的狀態下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉化成ADP。資料2：成人體內ATP總量約2~10mg，人體安靜狀態下，肌肉內ATP含量只能供肌肉收縮1~2s。ATP消耗量大ATP含量很少ATP合成和水解都非常迅速資料分析思考：

ATP的含量很少需要量卻很多，生物體是如何解決這一矛盾？ATP和ADP可以發生快速的相互轉化。ATP與ADP可以相互轉化2(1)ATP結構式：我相當脆弱，水解時容易斷裂(2)ADP結構式:核糖PPP腺嘌呤~~核糖PP腺嘌呤~~合作探究2：ATP和ADP如何發生相互轉化？請結合所學知識嘗試寫出ATP水解和生成ATP的反應式。ATP與ADP可以相互轉化2A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi水解酶Pi合成酶ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量能量動態平衡ATP與ADP可以相互轉化2

物質是可逆的，能量是不可逆的，酶也不相同，因此ATP和ADP的相互轉化不是可逆反應。思考：

ATP和ADP的相互轉化是可逆反應嗎？A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi水解酶Pi合成酶ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量能量動態平衡1.ATP與ADP轉化是生物界的共性：ATP和ADP相互轉化的能量供應機制普遍存在，體現了生物界的統一性。ATP與ADP可以相互轉化2光合作用呼吸作用呼吸作用人、動物、真菌、多數細菌等綠色植物能量ADP+Pi+ATP

酶有機物氧化分解化能合成硝化細菌ATP合成：儲存在特殊的化學鍵中2.合成ATP的能量來源：A-P~P~P(ATP)A-P~P能量Pi水解酶Pi合成酶能量動態平衡3.ATP水解的能量去路：ATP的利用3用于大腦思考（電能）用于主動運輸用于生物發光(光能)用于生物發電（電能）

用于物質合成（化學能）用于肌肉收縮（機械能）ATP的利用3思考：

ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動的呢？ATP的利用——ATP為主動運輸供能的原理3胞外胞內胞外胞外胞內ATPADPPPPiH2O1.參與Ca2+主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶，當Ca2+與其相應位點結合時，其酶活性就被激活了。2.在載體蛋白這種酶的作用下，ATP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，這就是載體蛋白的磷酸化。3.載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化，使Ca2+的結合位點轉向膜外側，將Ca2+釋放到膜外。ATP的利用——ATP為主動運輸供能的原理3ATP與吸能反應和放能反應之間的聯系4ATP合成酶水解酶ADP+Pi+能量ATP水解伴隨細胞發生吸能反應ATP合成伴隨細胞發生放能反應放能反應

需要吸收能量，由ATP水解提供能量。如主動運輸、蛋白質合成、大腦思考、胞吞胞吐等。釋放能量，儲存在ATP中，為吸能反應直接供能。如葡萄糖的氧化分解等。吸能反應ATPADP水解合成（各項生命活動）吸能反應放能反應能量能量葡萄糖、脂肪等4ATP與吸能反應和放能反應之間的聯系

能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。ATP是細胞內流通的能量“貨幣”。如果將螢火蟲的熒光素酶基因轉入植物細胞中，再用含有熒光素的溶液澆灌植物，這樣的轉基因植物能在黑暗中發光，這樣培育的“發光樹”可用做行道樹。拓展創新能量熒光素酶＋氧氣熒光素激活的熒光素熒光氧化熒光素發出ATP全稱：腺苷三磷酸結構簡式：

A-P～P～PATP的來源：ATP與ADP相互轉化:ATP的利用：用于各種生命活動光合作用呼吸作用ATPADP+Pi+能量酶1

酶2總結：正是由于細胞內具有ATP這種能量“通貨”，細胞才能及時而持續地滿足各項生命活動對能量的需求。課堂總結如主動運輸、發光、發電習題檢測4習題檢測1.能準確表示ATP中三個磷酸基團之間，以及磷酸基團和腺苷之間關系的結構簡式是(

)A.A-P-P~P

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

D.A~P~P~P2.下列物質中，能夠直接給細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BD習題檢測3.ATP是細胞生命活動的直接能源物質，下面關于ATP的敘述，錯誤的是()A.細胞質和細胞核中都有ATP的分布B.ATP合成所需的能量由磷酸提供C