5.2 细胞的能量“货币”ATP 课件-2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.2 细胞的能量“货币”ATP 各位同学，大家好！ 今天我们一起来学习第5章第2节《细胞的能量“货币”ATP》。 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 2.萤火虫发光的原理是什么？ 囊萤夜读 囊萤夜读的故事大家都很熟悉了，但是同学们是否思考过萤火虫发光的生物学意义以及它发光的原理呢？首先老师要告诉大家的，萤火虫发光主要是传递一种求偶信号以便繁衍后代，其次萤火虫之所以能够发光，奥秘在于它的尾部发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。 荧光素 能量 激活的荧光素 荧光素酶 +氧气 氧化 荧光素 发出 荧光 萤火虫的发光原理： 问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？ 糖类是细胞中主要的能源物质 脂肪是细胞中良好的储能物质 萤火虫之所以能够发光，奥秘在于它的尾部发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素在接受细胞提供的能量后会被激活，之后在荧光素酶的催化下与氧气发生反应，生成氧化荧光素并且发出荧光。那激活荧光素的能量来自于哪里呢？ 同学们想想，细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？联系所学的知识，细胞中主要的能源物质是糖类，脂肪是细胞中良好的储能物质，是它们为萤火虫发光提供的能量吗？ 荧光消失 暗处 A B C D ２ｍｌ葡萄糖溶液 ２ｍｌ物质A溶液 ２ｍｌ脂肪溶液 ２ｍｌ蒸馏水 有荧光出现 无荧光 无荧光出现 无荧光 15min 暗处 ATP是直接能源物质 取自萤火虫的发光物质 萤火虫发光器实验： ATP 为了解答这个问题，科学家做了这样的研究：取自萤火虫的发光物质研磨成的粉末，分成四等份，分别加入ABCD四支试管，再加入少量水与之混合置于暗处，可见试管内有淡黄色的荧光出现，约过15分钟荧光消失，之后向四支试管中分别加入2ml的蒸馏水、2ml葡萄糖溶液、2ml脂肪溶液和2ml的物质A溶液，置于暗处，观察试管中是否有荧光出现。实验现象是，只有加入物质A的D组出现了荧光，而其他三组均无荧光出现。 实验结果说明什么？我们发现，对照组以及加入葡萄糖和脂肪处理的实验组均无荧光出现，这说明葡萄糖和脂肪中的能量并不能直接被这个过程所利用，而加入物质A的D组恢复了荧光，说明它才是为此过程直接提供能量的物质。那物质A是什么呢？它就是我们这节课要讲的ATP。通过以上实验，我们知道了萤火虫尾部细胞发光需要的能量是由ATP直接提供的。 4 一、ATP的功能 驱动细胞生命活动的直接能源物质 那除了萤火虫发光，细胞内还有很多的反应都需要消耗能量，而这些反应所需的能量大多都是由ATP直接提供的，所以说ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 一、ATP的功能 有机物中的化学能 ATP中的化学能 耗能的生命过程 细胞中流通的能量“货币” 为了让大家更好地理解直接的含义，我来给大家打个比方，这个人不能拿蔬菜直接去交换衣服，他需要把菜卖了换成钱，再拿钱去买衣服，因为钱才是市场上流通的货币。那ATP就好比是细胞中的钱，细胞中的糖类等有机物中储存着化学能，但这些能量是不能直接用于细胞的耗能过程的，需要先将能量转化成ATP中的化学能，才能被细胞直接利用。所以ATP也被形象的比喻成细胞中流通的能量“货币”。 二、ATP的结构 腺苷（A） ATP（腺苷三磷酸） ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸） 注：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一。 物质的结构与功能相适应是生物学的基本原理，ATP之所以能作为直接能源物质与它的结构是分不开的。那么ATP的分子结构是什么样的呢？ 我们一起来认识ATP，请大家认真观察ATP的结构，分析ATP是由几种化合物构成的？我们看到1个ATP分子是由1分子的腺嘌呤、1分子核糖和3分子的磷酸连接形成的。其中，腺嘌呤和核糖连接的结构叫做腺苷，所以ATP的中文名称就叫做腺苷三磷酸，而英文缩写这三个字母的含义也就显而易见了，A表示腺苷，T表示三，P表示磷酸基团。那同理可推，如果去掉一个磷酸基团，剩下这个结构叫腺苷二磷酸，英文缩写是ADP。好，再去掉一个磷酸基团，这个结构叫腺苷一磷酸。大家会发现，它就是构成RNA的四种核苷酸之一，腺嘌呤核糖核苷酸。 此外大家再注意一下，ATP中这三个磷酸基团，它们同带负电荷，根据物理学上同性相斥的原理，将三个同带负电荷的磷酸基团连接在一起，是需要耗能来克服它们之间的排斥力的，而且即使是连接在一起后，由于排斥力的原因，所以连接三个磷酸基团之间的化学键，也是不稳定的，容易在ATP水解酶的作用下发生断裂。 结构简式： 腺苷 磷酸基团 特殊的磷酸键 （高能磷酸键） 普通的磷酸键 A—P～P～P 1 molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ; 水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物。 二