第一节细胞中的能源物质.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,细胞的能量“通货”,ATP,萤火虫,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。,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,问题探讨,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,置于暗处,可见荧光,15,分钟后，,荧光消失,A,医用葡萄糖溶液,2ml,B,ATP,注射液,2ml,两支试管,置于暗处,观察,请预测,结果？,无荧光出现,有荧光出现,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，,研磨成粉末，取等量加入试管，,再各加入少量水混合,A,B,结论：,ATP,能直接被生物体利用，而葡萄糖不能。,新陈代谢所需要的能量是由细胞内,ATP,提供的，,ATP,是生物新陈代谢所需能量的直接来源。,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，只有在细胞中随有机物逐步分解而释放出来，并且储存在,ATP,中才能被利用。,一、,ATP,的生理功能：,ATP,是新陈代谢所需能,量的,直接来源,。,二、,ATP,的结构简式：,A,P,P,P,腺苷,磷酸基团,高能磷酸键,(,储存大量的能量）,特点,易断裂,易形成,1,、,ATP,的结构简式：,2,、,ATP,的分子式：,C,10,H,16,O,13,N,5,P,3,腺嘌呤,核糖,腺苷（,A,）,（,3,个）,磷酸基团,3,、,ATP,分子结构：,三磷酸腺苷（,ATP,）,核糖核苷酸,核糖,磷酸,含,N,碱基,回顾,:,RNA,的基本组成单位,核糖,核苷酸,核苷酸,一分子含,N,碱基,一分子五碳糖,一分子磷酸,一磷酸腺苷,(AMP),是,RNA,的基本组成单位之一,1,、,DNA,和,RNA,的组成中的,A,表示腺嘌呤这种碱基，而在,ATP,中,A,代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。,2,、,ATP,结构简式中的“,”,是普通的化学键，所含能量较少，“”表示的是高能磷酸键，水解时释放的能量较多。,3,、,ATP,结构组成可以用“,1,、,2,、,3”,来总结：,1,个腺苷通过,2,个高能磷酸键与,3,个磷酸基团结合而成。,特别提醒,4,、,ATP,的性质：,水解时释放的能量在,20.92kJ/mol,以上的磷酸化合物叫,高能磷酸化合物。,1,分子,ATP,水解时释放的能量高达,30.54kJ/mol,，是一种,高能磷酸化合物。,ATP,的水解实际上是,ATP,分子中,高能,磷酸键,的水解。,1,、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有,0.5kg,的,ATP,分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，,24h,内竟有,40kg,的,ATP,被水解。,2,、肌肉收缩的直接能源物质是,ATP,。在人体安静状态时，肌肉内,ATP,只含有供肌肉收缩,1,2s,所需的能量。,通过以上资料，你能得到什么信息？,资料,ATP,和,ADP,可以,相互转化,这种转化是,不停地,发生,并且处于,动态平衡,当中,三、,ATP,与,ADP,的相互转化：,ATP,酶,1,ADP +Pi+,能量,酶,2,思考：,ATP,与,ADP,间的转化过程是否为可逆反应？,1,、从,反应的时间,上分析：,ATP,的合成与,ATP,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,ATP,的合成反应；细胞中耗能反应多时，更多地进行,ATP,的水解反应。,2,、从,反应的空间,上分析：,ATP,合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而,ATP,分解发生在需要,ATP,供能的地方，范围广。,3,、从,反应的能量变化,上分析：,ATP,水解释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,ATP,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阳能。,4,、从,反应的性质,上分析：,ATP,的分解为水解反应，催化该反应的酶,1,属于,水解酶,；而,ATP,的合成是一种合成反应，催化该反应的酶,2,属于,合成酶,。酶具有专一性，因此反应条件不同。通过上面的分析可知，,ATP,与,ADP,的相互转化反应并不是可逆的，,反应中物质是可逆的，能量是不可逆的,。但由于,ATP-ADP,循环在活细胞中是永无止境地进行着，即不断地有,ATP,在合成，以补充机体所消耗的,ATP,，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。,ATP,中能量的来源和去向,总结,细胞中,ATP,能的转换,能的转换,发生部位,肾,肌细胞、纤毛上皮细胞,萤火虫发光细胞,神经、脑、味觉及嗅觉感受器,叶绿体,内耳,视网膜,ATP,化学能 渗透能,ATP,化学能 机械能,ATP,化学能 光能,ATP,化学能 电能,ATP,化学能 化学能,ATP,化学能 电能,ATP,化学能 电能,四、,ATP,的形成途径：,呼吸作用,呼吸作用,光合作用,动物和人,微生物：,植物,能量来源,应用：绿色植物根毛细胞中,ATP,的形成途径是,什么？,有氧呼吸,无氧呼吸,包括,（形成,大量,ATP,）,（形成,少量,ATP,）,五、,ATP,的利用,细胞内的化学反应有些需要吸收能量，有些需要释放能量。,吸能反应：,放能反应：,一般与,ATP,水解反应相联系，由,ATP,水解供能,一般与,ATP,合成反应相联系，释放的能量储存在,ATP,中。,能量通过,ATP,分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。,ATP,是细胞内流通的能量“通货”。,总结,1.,用于荧火虫发光,荧光素,ATP,激活的,荧光素,+,O,2,荧光素酶,氧化,荧光素,2.,用于细胞的主动运输（,Ca,2+,、,Mg,2+,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,规律方法,判断某一反应为放能反应还是吸能反应的两种方法,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,1,分子,ATP,所含能量的,94,倍（指,ATP,转化为,ADP,时释放的能量）。,2,、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。这些稳定的化学能只有转化成,ATP,分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。,思考与讨论,能源物质,主要能源物质,直接能源物质,储能物质,脂肪,动物细胞内的储能物质,糖原,植物细胞内的储能物质,淀粉,生命活动的最终能源,太阳能,糖类、脂肪、蛋白质等,糖类,ATP,与能量相关的物质总结：,生物体内的,重要能源物质,葡萄糖,磷酸肌酸,在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中的一种,高能磷酸化合物,，是高能磷酸基的,暂时贮存形式,。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基转移到,ADP,分子中。当一些,ATP,用于肌肉收缩，就会产生,ADP,。这时，通过肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供给,ADP,以磷酸基，从而恢复正常的,ATP,高水平。由于肌肉细胞的磷酸肌酸含量是其,ATP,含量的,3,4,倍，前者可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,ATP,磷酸化，重新生成磷酸肌酸。,在脊椎动物中，肌酸与,ATP,反应可逆地生成磷酸肌酸，这个反应是由肌酸激酶催化的。,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,ADP,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。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于,ADP,转化为,ATP,的反应，储存在,ATP,中。,3,、在储存能量方面，,ATP,同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是,ATP,分子中含有的化学能比较少，一分子,ATP,转化为,ADP,时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的,1/94,；二是,ATP,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。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为,ATP,分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。,课后练习：拓展题,植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”,ATP,，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起源。,