5.2 细胞的能量“货币”ATP-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

第5章 细胞的能量供应与应用 第2节 细胞的能量“货币”ATP 萤火虫发光的奥秘 问题探讨 相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 腹部后端细胞内有荧光素。 3.萤火虫发光的过程有能量的转换吗？ 有，腹部细胞内一些有机物中储存的化学能转变为光能使其发光。 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？ 讨论 3 萤火虫发光需要 能量！ 主要能源物质？ 主要储能物质？ 糖类 脂肪 糖类、脂肪这些物质能为萤火虫发光直接供能吗? 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 实验探究 实验原理： ATP是萤火虫发光的直接供能物质。 氧化分解 能量储存 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 释放能量 (稳定的化学能) (活跃的化学能) 一、ATP的功能 ~ ~ 1.ATP的结构： 组成元素 C、H、O、N、P 化学组成 结构简式 A－P~P~P A 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 腺苷（A） AMP（腺苷一磷酸） ADP（腺苷二磷酸） ATP（腺苷三磷酸） 1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团 特殊的化学键 一、ATP是一种高能磷酸化合物 记忆口诀 “1”——1个腺苷 “1、2、3” “2”——2个特殊化学键 “3”——3个磷酸基团 两个带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的转移势能 结构特点 远离腺苷的特殊的化学键易水解 8 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 1.~代表_____________，两个相邻磷酸都带_____相互排斥，使得远离_____的那个特殊化学键化学键_______，容易_____而具有较高的转移势能。 特殊的化学键 负电 腺苷 不稳定 断裂 2.1 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,所以说ATP是一种________________。 高能磷酸化合物 一、ATP是一种高能磷酸化合物 2.特殊的化学键 9 资料 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，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的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 辨析ATP中的两个特殊化学键都断裂吗？ Q1: 从实验结果ATP中哪一个化学键更容易断裂？为什么？ ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低 β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。 磷酸基团携带转移的 “势能”与其他分子结合 Q3: 为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？（一般将水解时释放20.92kJ/mol及以上能量的化合物叫做高能化合物）。 Q2: 因为1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。 写出ATP水解的反应式 【典例1】（2016全国I卷29题）有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。 （1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 （填“α”“β”或“γ”）位上。 （2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”“β”或“γ”） 位上。 γ α 连线高考 ATP不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸基团后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示： 这四种物质中，ATP是生物体的直接能源物质，当人体在运动、吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，