5.2细胞的能量“通货”ATP 2023—2024学年高一上学期生物人教版必修1

5.2细胞的能量货币---ATP 学习目标 1.ATP的组成部分及结构。 2.ATP的供能机制。 3.ATP与ADP直之间是怎样的相互转化的？这有什么意义？ 4.为什么说ATP是细胞的能量“货币”。 问题探讨 银烛秋光冷画屏， 轻罗小扇扑流萤. 天街夜色凉如水， 卧看牛郎织女星。 ——杜牧《秋夕》 1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 2.萤火虫发光的过程中有能量转化吗？ 传递求偶信号，以便交尾繁衍后代 化学能 →光能 细胞中的糖类、脂肪、ATP等物质都储存着化学能，哪些物质能为萤火虫发光直接提供能量呢？ 【相关资料】萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 能量 荧光素酶 ＋ 氧气 荧光素 激活的荧光素 荧光 氧化 荧光素 发出 萤火虫的发光原理 实验材料：将离体荧光虫发光器研磨成粉末，然后制成荧光素试剂 实验试剂：蒸馏水、脂肪溶液、葡萄糖溶液、ATP注射液等 实验工具：烧杯、量筒、试管、玻璃棒等 实验原理： 实验探究 荧光消失 A B C D 暗处 15min 【实验探究】取数十只萤火虫的发光器，干燥后研磨成粉末，等量分成4份，分别装入四支试管，加入少量蒸馏水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过15min后荧光消失。继续分四组实验，步骤和结果如下： 有荧光 无荧光 无荧光 无荧光 2ml 蒸馏水 2ml 葡萄糖溶液 2ml 脂肪溶液 2ml ATP溶液 暗处 观察 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 葡萄糖需要经过复杂的氧化分解过程释放能量，且1mol葡萄糖彻底氧化分解能释放2870KJ能量，而1molATP水解能释放30.54KJ能量。 阅读P86教材正文及相关信息。 1.ATP的元素组成？ 2.ATP中A代表什么，包含哪两部分？P代表什么？ 3. ATP的中文名称？ 4.ATP中有“—”和“~”两种化学键，有什么区别？ 5.ATP的结构简式为？ 6.ATP去掉2个磷酸基团后是什么物质？ 一、ATP是一种高能磷酸化合物 ATP如何供能？ α 位 β位 γ位 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得特殊的化学键不稳定，末端（γ位）磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。 资料1 α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液： ①甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团， ②乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团， ③分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。 α 位 β位 γ位 所以ATP水解的过程就是释放能量的过程。 ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸集团携能量与其他分子结合，使该分子结构改变。 1mol ATP水解能量高达30.54KJ，水解时释放能量20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 萤火虫发光 电鳐放电 运动 大脑思考 ★ATP水解释放的能量 用于各项生命活动 思考：ATP是细胞内唯一的直接能源物质吗？ 资料2 如果将ATP中的碱基A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸（GTP）、尿苷三磷酸（UTP）和胞苷三磷酸（CTP）一起组成NTP家族，及其脱去核糖第二位C上的O原子组成dNTP家族(dATP、 dGTP 、dCTP 、dTTP) ，均为高能化合物。 除了ATP外，鸟苷三磷酸GTP、尿苷三磷酸UTP和胞苷三磷酸CTP，也可以直接供能。 ATP 消耗量大 ATP 含量很少 矛盾 资料3：研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 资料4：成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 资料5：每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解。 ATP合成和水解都非常迅速 二、ATP与ADP可以相互转化 P P P ~ ~ 能量 能量 合成 水解 P P ~ Pi Pi 葡萄糖等 氧化分解 释放能量 放能反应 生物发光 肌肉收缩 主动运输等 吸能反应 许多吸能反应与ATP________（水解/合成）相联系，而放能反应则与ATP________（水解/合成）相联系。 ATP与ADP之间相互转化的能量供应机制在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的_____________。 水解 合成 统一性 思考：ATP的水解与合成是可逆反应吗？ 反 应 ATP