5.2細(xì)胞的能量“貨幣”ATP

☆螢火蟲發(fā)光過(guò)程中需要能量嗎？

能量由什么物質(zhì)直接提供呢？生物體內(nèi)的能源物質(zhì):糖類、脂肪等生物體進(jìn)行生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì):想一想：生物體的能源物質(zhì)？生物體內(nèi)良好儲(chǔ)存能量的物質(zhì):脂肪糖類思考：是哪類物質(zhì)直接給螢火蟲發(fā)光提供能量呢？

是葡萄糖，脂肪，還是其他物質(zhì)（ATP）？

【材料用具】【作出假設(shè)】【提出問(wèn)題】螢火蟲發(fā)光的直接供能物質(zhì)是什么？【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】干燥研磨后的螢火蟲發(fā)光器粉末，葡萄糖溶液，脂肪溶液，ATP溶液、蒸餾水等。熒光素+能量+O2

氧化熒光素+H2O熒光素酶（發(fā)出熒光）【實(shí)驗(yàn)原理】ATP是直接的供能物質(zhì)探究螢火蟲發(fā)光的直接供能物質(zhì)資料：螢火蟲的尾部發(fā)光器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，激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。1.將適量螢火蟲發(fā)光器粉末分別裝入A、B、C、D四支試管中，每組加入2mL蒸餾水，振蕩均勻。暗處觀察現(xiàn)象。2.待熒光消失后，分別向A、B、C、D四支試管中依次加入蒸餾水、葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液、各2mL，振蕩均勻。暗處觀察現(xiàn)象。【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】實(shí)驗(yàn)變量：自變量：因變量：無(wú)關(guān)變量：添加的能源物質(zhì)（葡萄糖/脂肪/ATP）是否發(fā)螢光溫度、溶液的體積等實(shí)驗(yàn)思路：熒光消失暗處ABCD２ｍｌ葡萄糖溶液２ｍｌATP溶液２ｍｌ脂肪溶液２ｍｌ蒸餾水觀察預(yù)期結(jié)果如何？15min暗處【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】2ml熒光素溶液（熒光素+蒸餾水）熒光消失暗處ABCD２ｍｌ葡萄糖溶液２ｍｌATP溶液２ｍｌ脂肪溶液２ｍｌ蒸餾水有熒光出現(xiàn)無(wú)熒光出現(xiàn)無(wú)熒光出現(xiàn)無(wú)熒光出現(xiàn)15min暗處2ml熒光素溶液（熒光素+水）【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】：螢火蟲發(fā)光的直接供能物質(zhì)是ATP【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】

ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)~~腺苷（A）AMP（腺苷一磷酸）ADP（腺苷二磷酸）一、ATP是一種高能磷酸化合物任務(wù)一：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P86相關(guān)內(nèi)容，回答以下問(wèn)題：1.ATP的中文名稱？2.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式？3.ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中，“A”和“P”以及“～”分別代表的是？5.ATP是高能磷酸化合物的原因是？腺苷三磷酸A-P～P～P4.ATP的元素組成？C、H、O、N、PATP（腺苷三磷酸）

相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥，使得“～”這種特殊的化學(xué)鍵很不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。ATP在酶的作用下水解時(shí)，脫離下來(lái)的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。這一過(guò)程中1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ。所以說(shuō)ATP是一種高能磷酸化合物。(1)ATP是細(xì)胞內(nèi)主要的能源物質(zhì)(

)(2)ATP由1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)構(gòu)成(

)(3)ATP是高能磷酸化合物，含3個(gè)特殊化學(xué)鍵，其中末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能(

)×××小試牛刀ATP消耗量大ATP含量很少矛盾研究顯示，一個(gè)成年人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化成ADP。1成人體內(nèi)ATP總量約2~10mg，人體安靜狀態(tài)下，肌肉內(nèi)ATP含量只能供肌肉收縮1~2s。2ATP合成和水解都非常迅速每個(gè)細(xì)胞每秒鐘可合成約1000萬(wàn)個(gè)ATP且同時(shí)有等量ATP被水解為ADP3二.ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化資料分析一個(gè)ATP的勵(lì)志演說(shuō)（視頻）ATP我相當(dāng)脆弱，水解時(shí)容易斷裂ADP核糖PPP腺嘌呤~~核糖PP腺嘌呤~任務(wù)二·通過(guò)視頻的觀看結(jié)合課本P87圖5-4，

嘗試建構(gòu)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化的模型。A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi酶酶能量PiATP

ADP+Pi+能量ATP水解酶這里的能量用于哪里？ATP合成酶這里的能量從哪里來(lái)？二.ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。光合作用呼吸作用呼吸作用人、動(dòng)物、真菌、多數(shù)細(xì)菌等綠色植物能量ADP+Pi+ATP

酶有機(jī)物氧化分解化能合成硝化細(xì)菌ATP合成：儲(chǔ)存在特殊的化學(xué)鍵中ATP的形成途徑(來(lái)源)A-P~P~P(ATP)A-P~P能量Pi酶酶能量PiATP

ADP+Pi+能量ATP水解酶用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。ATP合成酶呼吸作用光合作用等ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都是一樣的，體現(xiàn)生物界統(tǒng)一性。(ADP)二.ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化【總結(jié)】ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)式ATP

ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量

ATP場(chǎng)所生物體的需能部位細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體物質(zhì)變化

反應(yīng)

反應(yīng)能量變化

能量

能量能量來(lái)源特殊化學(xué)鍵的斷裂特點(diǎn)時(shí)刻不停地發(fā)生，并且處于

之中水解吸收合成釋放細(xì)胞呼吸釋放的能量光能動(dòng)態(tài)平衡酶1酶2注:ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程應(yīng)判斷為不是可逆的，從兩者相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式來(lái)看“物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的”因?yàn)?1)所需的酶種類不同；(2)能量的來(lái)源和去向不同。(3)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所不同；細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP提供能量的。三、ATP的利用——常見例子思考：ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動(dòng)的呢？資料:如果將ATP中堿基A替換為G、U、C，分別為鳥苷三磷酸，尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起組成NTP家族，其脫去核糖第二位C上的O原子組成dNTP家族，均為高能化合物，也可直接供能。ATP供能的過(guò)程（視頻）ATPATP水解Ca2＋釋放到膜外Ca2＋運(yùn)輸載體Pi與載體結(jié)合載體空間結(jié)構(gòu)改變?nèi)蝿?wù)三：請(qǐng)同學(xué)們觀看P88圖5-7后，描述Ca2＋主動(dòng)運(yùn)輸是如何利用ATP的?思考：為什么稱ATP為能量“貨幣”呢？ATPADP水解合成（各項(xiàng)生命活動(dòng)）吸能反應(yīng)放能反應(yīng)能量能量葡萄糖、脂肪等

吸能反應(yīng)：

(伴隨ATP水解）由ATP水解提供能量。

放能反應(yīng)：（伴隨ATP合成）釋放的能量貯存在ATP中。三.ATP的利用ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”小故事：《柯南》中使用頻率最高的毒藥——氰化鉀

氰化鉀可以在非常短的時(shí)間內(nèi)使人死亡，其毒理就是阻擋ATP的形成。當(dāng)人體ATP合成受阻后,神經(jīng)細(xì)胞和其他細(xì)胞中的細(xì)胞活動(dòng)就不能繼續(xù)，人在3-6分鐘內(nèi)就會(huì)失去知覺(jué)以至于死亡。細(xì)胞內(nèi)ATP含量很少游戲活動(dòng):男生VS女生游戲活動(dòng):男生VS女生課堂檢測(cè):男生VS女生四、科學(xué)前沿?zé)晒鈽?/p>

螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶。熒光素接受ATP提供的能量后就被激活。在熒光素酶的催化作用下，熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并發(fā)出熒光。科學(xué)家運(yùn)用這一原理，將熒光素酶基因?qū)胫参锖螅儆脽晒馑厝芤簼补嘀参铮罐D(zhuǎn)基因植物在黑暗中發(fā)光，從而培育出一種能發(fā)光的“熒光樹”。餐具檢測(cè)引入ATP檢測(cè)儀15秒知結(jié)果用于進(jìn)行性肌萎縮、腦出血后遺癥、心功能不全、心肌疾患及肝炎等的輔助治療。（輔酶類藥）五、聯(lián)系生活A(yù)TP熒光檢測(cè)儀基于螢火蟲發(fā)光原理，利用"熒光素酶-熒光素體系"快速檢測(cè)三磷酸腺苷(ATP)。由于所有生物活細(xì)胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明樣品中微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛(wèi)生狀況。ATP名稱：腺苷三磷酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：

A-P～P～PAT