细胞的能量通货——ATPppt.pptx

萤火虫银烛秋光冷画屏，银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。卧看牵牛织女星。让我们重温唐代诗人杜牧情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关生物学问题。萤火虫萤火虫萤火虫萤火虫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.萤火虫发光的过程有能量的转换吗？主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。有。其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。一个有趣的实验两支试管两支试管置于暗处置于暗处可见荧光可见荧光15分钟后，分钟后，荧光消失荧光消失A医用葡萄糖溶液医用葡萄糖溶液2mlBATP注射液注射液2ml两支试管两支试管置于暗处置于暗处观察观察请预测请预测结果？结果？无荧光出现无荧光出现有荧光出现有荧光出现讨论：上述实验说明了什么问题？讨论：上述实验说明了什么问题？数十只萤火虫的发光器干燥后，数十只萤火虫的发光器干燥后，研磨成粉末，取等量加入试管，研磨成粉末，取等量加入试管，再各加入少量水混合再各加入少量水混合AB结论：结论：ATP能直接被生物体利用，能直接被生物体利用，而葡萄糖不能。而葡萄糖不能。新陈代谢所需要的能量是由细胞新陈代谢所需要的能量是由细胞内内ATP提供的，提供的，ATP是生物新陈代谢是生物新陈代谢所需能量的直接来源。所需能量的直接来源。糖类、脂肪、蛋白质等有机物中糖类、脂肪、蛋白质等有机物中的能量不能直接被生物体利用，只有的能量不能直接被生物体利用，只有在细胞中随有机物逐步分解而释放出在细胞中随有机物逐步分解而释放出来，并且储存在来，并且储存在ATP中才能被利用。中才能被利用。一、一、ATP的生理功能：的生理功能：ATP是新陈代谢所需能是新陈代谢所需能量的量的直接来源直接来源。二、二、ATP的结构简式：的结构简式：AP P P腺腺苷苷磷磷酸酸基基团团高高能能磷磷酸酸键键(储存大量的能量）储存大量的能量）特点特点易断裂易断裂易断裂易断裂易形成易形成易形成易形成1、ATP的结构简式：的结构简式：2、ATP的分子式：的分子式：C10H16O13N5P3腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖腺苷（腺苷（A）（3个）个）磷酸基团磷酸基团3、ATP分子结构：分子结构：三磷酸腺苷（三磷酸腺苷（ATP）核糖核苷酸核糖核苷酸 核糖核糖磷酸磷酸含含N碱基碱基回顾回顾:RNARNA的基本组成单位的基本组成单位 核糖核糖核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸一分子含一分子含N碱基碱基一分子一分子五碳糖五碳糖一分子磷酸一分子磷酸一磷酸腺苷一磷酸腺苷(AMP)是是RNA的基本组成单位之一的基本组成单位之一1、DNA和和RNA的组成中的的组成中的A表示腺嘌呤这种表示腺嘌呤这种碱基，而在碱基，而在ATP中中A代表的是腺苷，即核糖代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。与腺嘌呤的组合体。2、ATP结构简式中的结构简式中的“”是普通的化学键，是普通的化学键，所含能量较少，所含能量较少，“”表示的是高能磷酸表示的是高能磷酸键，水解时释放的能量较多。键，水解时释放的能量较多。3、ATP结构组成可以用结构组成可以用“1、2、3”来总结：来总结：1个腺苷通过个腺苷通过2个高能磷酸键与个高能磷酸键与3个磷酸基团个磷酸基团结合而成。结合而成。4、ATP的性质：的性质：水解时释放的能量在水解时释放的能量在20.92kJ/mol以以上的磷酸化合物叫上的磷酸化合物叫高能磷酸化合物。高能磷酸化合物。1分子分子ATP水解时释放的能量高达水解时释放的能量高达30.54kJ/mol，是一种，是一种高能磷酸化合物。高能磷酸化合物。ATP的水解实际上是的水解实际上是ATP分子中分子中高能高能 磷酸键磷酸键的水解。的水解。1、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0.5kg的的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，状态下，24h内竟有内竟有40kg的的ATP被水解。被水解。2、肌肉收缩的直接能源物质是肌肉收缩的直接能源物质是ATP。在人体安静状态。在人体安静状态时，肌肉内时，肌肉内ATP只含有供肌肉收缩只含有供肌肉收缩12s所需的能量。所需的能量。通过以上资料，你能得到什么信息？通过以上资料，你能得到什么信息？资料资料ATP和和ADP可以可以相互转化相互转化,这种转化是这种转化是不停地不停地发生发生并且处于并且处于动态平衡动态平衡当中当中三、三、ATP与与ADP的相互转化：的相互转化：ATP酶酶1ADP +Pi+能量能量酶酶2思考：思考：ATP与与ADP间的转化过程是间的转化过程是否为可逆反应？否为可逆反应？1、从、从反应的时间反应的时间上分析：上分析：ATP的合成的合成与与ATP的水解并不是同时发生的，总的来说，的水解并不是同时发生的，总的来说，细胞中能量供应充足时，更多地发生细胞中能量供应充足时，更多地发生ATP的的合成反应；细胞中耗能反应多时，更多地进合成反应；细胞中耗能反应多时，更多地进行行ATP的水解反应。的水解反应。2、从、从反应的空间反应的空间上分析：上分析：ATP合成的合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解发生在需要分解发生在需要ATP供能的地方，范围供能的地方，范围广。广。3、从、从反应的能量变化反应的能量变化上分析：上分析：ATP水解释水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，被各放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，被各项生命活动所利用。而合成项生命活动所利用。而合成ATP的能量主要来自的能量主要来自有机物分解释放的化学能和光合作用中吸收的太有机物分解释放的化学能和光合作用中吸收的太阳能。阳能。4、从、从反应的性质反应的性质上分析：上分析：ATP的分解为水的分解为水解反应，催化该反应的酶解反应，催化该反应的酶1属于属于水解酶水解酶；而；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶的合成是一种合成反应，催化该反应的酶2属于属于合成酶合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。酶具有专一性，因此反应条件不同。通过上面的分析可知，通过上面的分析可知，ATP与与ADP的相互转的相互转化反应并不是可逆的，化反应并不是可逆的，反应中物质是可逆的，能反应中物质是可逆的，能量是不可逆的量是不可逆的。但由于。但由于 ATP-ADP循环在活细胞循环在活细胞中是永无止境地进行着，即不断地有中是永无止境地进行着，即不断地有ATP在合成，在合成，以补充机体所消耗的以补充机体所消耗的ATP，正是这两种物质的往，正是这两种物质的往复循环，从而保证生命过程能量的需求。复循环，从而保证生命过程能量的需求。ATP中能量的来源和去向中能量的来源和去向细胞中细胞中ATP能的转换能的转换能的转换能的转换发生部位发生部位肾肾肌细胞、纤毛上皮细胞肌细胞、纤毛上皮细胞萤火虫发光细胞萤火虫发光细胞神经、脑、味觉及嗅觉感受器神经、脑、味觉及嗅觉感受器叶绿体叶绿体内耳内耳视网膜视网膜ATP化学能化学能 渗透能渗透能ATP化学能化学能 机械能机械能ATP化学能化学能 光能光能ATP化学能化学能 电能电能ATP化学能化学能 化学能化学能ATP化学能化学能 电能电能ATP化学能化学能 电能电能 四、四、ATP的形成途径：的形成途径：呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用动物和人动物和人微生物：微生物：植物植物能能量量来来源源应用：绿色植物根毛细胞中应用：绿色植物根毛细胞中ATP的形成途径是的形成途径是什么？什么？有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸包括包括（形成（形成大量大量ATP）（形成（形成少量少量ATP）五五、ATP的利用的利用 细胞内的化学反应有些需要吸收能量，细胞内的化学反应有些需要吸收能量，有些需要释放能量。有些需要释放能量。吸能反应：吸能反应：放能反应：放能反应：一般与一般与ATP水解反应相联系，水解反应相联系，由由ATP水解供能水解供能一般与一般与ATP合成反应相联系，释合成反应相联系，释放的能量储存在放的能量储存在ATP中。中。能量通过能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。循环流通。ATP是细胞内流通的能量是细胞内流通的能量“通货通货”。总结总结1.用于荧火虫发光荧光素ATP激活的荧光素+O2荧光素酶荧光素酶氧化荧光素2.用于细胞的主动运输（Ca2+、Mg2+等）3.用于生物发电4.用于肌细胞收缩5.用于细胞内各种吸能反应（脱水缩合等）6.用于大脑思考规规律律方方法法判判断断某某一一反反应应为为放放能能反反应应还还是是吸吸能能反反应应的的两两种方法种方法方法一根据反应物分子和产物分子中所含能量的大小方法二熟记常见的吸能反应和放能反应(1)如常见的吸能反应有光合作用、脱水缩合等，常见的放能反应有细胞呼吸等。(2)有机物(如蛋白质、糖类和脂质)的合成为吸能反应，其氧化分解则为放能反应。能量大小结论产物反应物吸能反应产物反应物放能反应1、1分子葡萄糖所含的能量，约是分子葡萄糖所含的能量，约是1分子分子ATP所含能量的所含能量的94倍（指倍（指ATP转化为转化为ADP时释时释放的能量）。放的能量）。2、有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而、有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。学能，才能被细胞直接利用。能源物质能源物质主要能源物质主要能源物质直接能源物质直接能源物质储能物质储能物质脂肪脂肪动物细胞内的储能物质动物细胞内的储能物质 糖原糖原植物细胞内的储能物质植物细胞内的储能物质 淀粉淀粉生命活动的最终能源生命活动的最终能源 太阳能太阳能糖类、脂肪、蛋白质等糖类、脂肪、蛋白质等糖类糖类ATP与能量相关的物质总结：与能量相关的物质总结：生物体内的生物体内的重要能源物质重要能源物质 葡萄糖葡萄糖磷酸肌酸磷酸肌酸 在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中的一种经）中的一种高能磷酸化合物高能磷酸化合物，是高能磷，是高能磷酸基的酸基的暂时贮存形式暂时贮存形式。磷酸肌酸能在肌酸。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基转移到激酶的催化下，将其磷酸基转移到ADP分分子中。当一些子中。当一些ATP用于肌肉收缩，就会产用于肌肉收缩，就会产生生ADP。这时，通过肌酸激酶的作用，磷。这时，通过肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供给酸肌酸很快供给ADP以磷酸基，从而恢复以磷酸基，从而恢复正常的正常的ATP高水平。由于肌肉细胞的磷酸高水平。由于肌肉细胞的磷酸肌酸含量是其肌酸含量是其ATP含量的含量的34倍，前者可倍，前者可贮存供短期活动用的、足够的磷酸基团。贮存供短期活动用的、足够的磷酸基团。在活动后的恢复期中，积累的肌酸又可被在活动后的恢复期中，积累的肌酸又可被ATP磷酸化，重新生成磷酸肌酸。磷酸化，重新生成磷酸肌酸。在脊椎动物中，肌酸与在脊椎动物中，肌酸与ATP反应可逆地反应可逆地生成磷酸肌酸，这个反应是由肌酸激酶催生成磷酸肌酸，这个反应是由肌酸激酶催化的。化的。课后练习：基础题2、吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要、吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是由消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是由ATP水解为水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应：如时释放能量来提供的。放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP转化为转化为ATP的反应，储存在的反应，储存在ATP中。中。3、在储存能量方面，、在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的糖的1/94；二是；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。才能被细胞利用。课后练习：拓展题课后练习：拓展题 植物、动物、细菌和真菌等生物的植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量细胞内都具有能量“通货通货”ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。起源。