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1、问题探讨秋夕秋夕杜牧杜牧银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。1.萤火虫发光的生物学意义是什么？2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗？3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？讨论萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号，以便繁衍后代。萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。细胞内哪些物质有可能为细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？萤火虫发光提供能量呢？5.2 细胞细胞的能量的能量“货币货币”ATP腺苷腺苷三磷酸三
2、磷酸2.ATP2.ATP结结构：构：1.1.中中文名称：文名称：3.3.化化学元素：学元素：C C、H H、O O、N N、P P一、一、ATPATP的结构的结构AMPAMP（腺苷腺苷一一磷酸磷酸）腺苷腺苷（A A）ADPADP（腺苷二磷酸腺苷二磷酸）ATPATP（腺苷三磷酸腺苷三磷酸）注：注：AMPAMP也叫也叫腺嘌呤腺嘌呤核糖核苷酸核糖核苷酸，是，是RNARNA的基本单位之一。的基本单位之一。（2 2 2 2）高能量：）高能量：）高能量：）高能量：1 molATP1 molATP1 molATP1 molATP水解时释放的能量高达水解时释放的能量高达水解时释放的能量高达水解时释放的能量高达
3、30.54 30.54 30.54 30.54 kJ;kJ;kJ;kJ;，所以，所以，所以，所以ATPATPATPATP是一是一是一是一种种种种高能磷酸化合物高能磷酸化合物高能磷酸化合物高能磷酸化合物5 5、ATPATP的结构特点：的结构特点：（1 1 1 1）不稳定：由于相邻的磷酸基团都带）不稳定：由于相邻的磷酸基团都带）不稳定：由于相邻的磷酸基团都带）不稳定：由于相邻的磷酸基团都带负负负负电荷互相排斥，特殊的化学键电荷互相排斥，特殊的化学键电荷互相排斥，特殊的化学键电荷互相排斥，特殊的化学键不稳定，不稳定，不稳定，不稳定，末端末端末端末端磷酸基团有一种离开磷酸基团有一种离开磷酸基团有一种离
4、开磷酸基团有一种离开ATPATPATPATP而与其他分子结合的趋势，也就是而与其他分子结合的趋势，也就是而与其他分子结合的趋势，也就是而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的具有较高的具有较高的具有较高的转移势能转移势能转移势能转移势能。腺苷腺苷特殊化学键特殊化学键（2 2个）个）普通化学键普通化学键（1 1个）个）（3 3个）个）=腺嘌呤腺嘌呤+核糖核糖A A：P P：磷酸基团磷酸基团APAPP PP P4 4、结结构简式：构简式：6 6、功能功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。化合物结构简式“A”含义共同点 ATP 核苷酸 DNARNA 不同化合物中“A”的辨析腺苷(由腺嘌呤和核
5、糖组成)腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤APAPP PP P 人体在安静状态时，肌肉内人体在安静状态时，肌肉内ATPATP含量约含量约2mg2mg 10mg10mg，只能供肌肉收缩，只能供肌肉收缩 1 12s2s所需的能量；所需的能量；一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg0.5kg 的的ATPATP转化为转化为ADPADP，释放能量，供运动所需。，释放能量，供运动所需。资料：资料：虽然细胞中虽然细胞中ATPATP含量很少，但含量很少，但ATPATP和和ADPADP转化速度快。转化速度快。在某细胞培养液中加入在某细胞
6、培养液中加入3232P P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞 的的ATPATP，发现其含量变化不大。部分，发现其含量变化不大。部分ATPATP的末端的末端P P已带上放射性标记。已带上放射性标记。ATPATP与与ADPADP的转化处于动态平衡。的转化处于动态平衡。ATPATP的水解和生成的水解和生成速度快速度快 1.1.1.1.从从从从可得出什么结论？可得出什么结论？可得出什么结论？可得出什么结论？2.2.2.2.从从从从可得出什么结论？可得出什么结论？可得出什么结论？可得出什么结论？讨论：讨论：讨论：讨论：1.1.1.1.ATPATPATPATP与与与与AD
7、PADPADPADP相互转化过程是可逆的吗？为什么？相互转化过程是可逆的吗？为什么？相互转化过程是可逆的吗？为什么？相互转化过程是可逆的吗？为什么？2.2.2.2.吸能反应和放能反应与吸能反应和放能反应与吸能反应和放能反应与吸能反应和放能反应与ATPATPATPATP与与与与ADPADPADPADP相互转化的关系？相互转化的关系？相互转化的关系？相互转化的关系？ppppp能量能量Pi能量能量Pi合成水解ATP与与ADP相互转化示意图相互转化示意图二、二、ATPATP与与ADPADP可以相互转化可以相互转化放能反应吸能反应2.转化的特点：时刻不停地发生且处于动态平衡之中时刻不停地发生且处于动态平
8、衡之中时刻不停地发生且处于动态平衡之中时刻不停地发生且处于动态平衡之中ATPATPATPATP与与与与ADPADPADPADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是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，体现了生物界的统一性一样的，体现了生物界的统一性一样的，体现了生物界的统一性一样的，体现了生物界的统一性ATPATPATPATP与与与与ADPADPADPADP相互转化过程中，物质可逆，能量不可逆，催化的酶相互转化过程中，物质可逆，能量不可逆，催化的酶相互转化过程中，物质可逆，能
9、量不可逆，催化的酶相互转化过程中，物质可逆，能量不可逆，催化的酶 不同，反应场所不同，因此，不同，反应场所不同，因此，不同，反应场所不同，因此，不同，反应场所不同，因此，不是可逆反应不是可逆反应不是可逆反应不是可逆反应。能量通过能量通过能量通过能量通过ATPATPATPATP分子在放能反应和吸能反应之间流通。分子在放能反应和吸能反应之间流通。分子在放能反应和吸能反应之间流通。分子在放能反应和吸能反应之间流通。ppppp能量能量Pi能量能量Pi合成水解ATP与与ADP相互转化示意图相互转化示意图葡萄糖等氧化分解释放能量蛋白质合成等吸收能量ATPATPATPATP是细胞内流通的能量是细胞内流通的能
10、量是细胞内流通的能量是细胞内流通的能量“货币货币货币货币”细细胞胞中中绝绝大大多多数数需需要要能能量量的的生生命命活活动动都都是是由由ATPATP提供能量的。提供能量的。光能电能机械能渗透能化学能生物发光主动运输、胞吞胞吐蛋白质合成肌肉收缩电鳐发电、大脑思考三、三、ATPATP的利用的利用ATP为主动运输供能的动态演示：ATPCa2+参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶的活性就被激活了。在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。载体蛋白磷酸化导致其空
11、间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转移膜外侧，将Ca2+释放到膜外。ADPCa2+Ca2+ADPATPATP为主动运输供能分步示意图为主动运输供能分步示意图 物质物质从从ATPATP获得磷酸基获得磷酸基团团的过程称为的过程称为磷酸磷酸化化，是该是该物质获能的物质获能的过程过程；磷酸磷酸化后的蛋白质化后的蛋白质空间结构发生改变空间结构发生改变，活性也被改变，因而可以参与和改变后的蛋白质适合的各活性也被改变，因而可以参与和改变后的蛋白质适合的各种种生生化反应化反应。ATPATP的供能方式简单归纳的供能方式简单归纳 萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接收萤火虫尾部的发光细胞中含有荧
12、光素和荧光素酶。荧光素接收ATPATP提供的能量提供的能量后被激活。在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素后被激活。在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。科学家运用这一理论，将并且发出荧光。科学家运用这一理论，将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树荧光树”。ATPATP全称、功能：全称、功能：腺苷腺苷三磷酸，三磷酸，直接能源物质直接能源物质结构简式：结构简式：A-PA-P
13、P PP PATPATP的合成：的合成：ATPATP与与ADPADP相互转化相互转化:ATPATP的的水解水解：释放能量，供应各：释放能量，供应各项项生命活动。生命活动。光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用ATP ADP+Pi+ATP ADP+Pi+能量能量酶酶1 1 酶酶2 2课堂小结课堂小结总结总结：正是由于细胞内具有正是由于细胞内具有ATPATP这种能量这种能量“通货通货”，细胞才能，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。1、下列哪些生理活动下列哪些生理活动不不会导致细胞内会导致细胞内ADPADP增加增加的是的是（）（）A.A.小肠吸收小
14、肠吸收K K+和和NaNa+B.B.肾小管对葡萄糖的吸收肾小管对葡萄糖的吸收 C.C.甘油进入小肠甘油进入小肠 D.D.核糖体合成蛋白质核糖体合成蛋白质2 2、下图是下图是ATPATP与与ADPADP之间的转化图，可以确定之间的转化图，可以确定()A.A A.A为为ATPATP，B B为为ADPADP B.B.酶酶1 1和酶和酶2 2是同一种酶是同一种酶 C.X C.X1 1和和X X2 2是同一种物质是同一种物质 D.D.能量能量1 1和和2 2的来源相同的来源相同CC练一练：3 3、下图为、下图为ATPATP的结构示意图、的结构示意图、ATPATP与与ADPADP相互转化的反应式，有相互转
15、化的反应式，有关叙述关叙述不不正确的是（正确的是（）A.A.图图1 1中的中的a a代表腺苷，代表腺苷，b b、c c为特殊化学键为特殊化学键 B.B.图图2 2中反应向右进行时，图中反应向右进行时，图1 1中的中的c c键断裂并释放能量键断裂并释放能量 C.ATP C.ATP与与ADPADP快速转化依赖于酶的催化作用具有高效性快速转化依赖于酶的催化作用具有高效性 D.D.酶酶1 1和酶和酶2 2催化作用的机理是降低化学反应的活化能催化作用的机理是降低化学反应的活化能A不定项选择题9.图示为蛋白质磷酸化的过程。下列分析正确的是（）A.ADP是组成核酸的基本单位B.图中蛋白质可能有ATP水解酶的活性C.蛋白质磷酸化后结构发生改变D.蛋白质磷酸化为吸能反应，磷酸化的蛋白质蕴含的能量值更高
