高三生物一輪復(fù)習(xí)課件第7講(3)ATP

第7講酶和ATP第二單元細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)分裂實(shí)現(xiàn)增殖知識(shí)點(diǎn)七

細(xì)胞的能量貨幣--ATP螢火蟲(chóng)銀燭秋光冷畫(huà)屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星?！拼拍羻?wèn)題探討1、螢蟲(chóng)發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？2、螢火蟲(chóng)體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？3、發(fā)光的過(guò)程有能量的轉(zhuǎn)換嗎？腹部后端細(xì)胞內(nèi)有熒光素。傳遞求偶信號(hào)，以便交尾繁衍后代。能量來(lái)源于什么物質(zhì)？實(shí)驗(yàn)探究：什么物質(zhì)為螢火蟲(chóng)尾部細(xì)胞發(fā)光直接提供能量？1、材料和試劑：現(xiàn)磨的螢火蟲(chóng)發(fā)光器粉末(含熒光素和熒光素酶)、蒸餾水、脂肪組織樣液、葡萄糖溶液、ATP溶液。2、用具：試管、滴管、量筒。3、實(shí)驗(yàn)原理：螢火蟲(chóng)發(fā)光器實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？為什么要等到熒光消失后再加入待測(cè)的能源物質(zhì)？自變量：因變量：無(wú)關(guān)變量：添加的物質(zhì)是否發(fā)光溫度等使細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的能源物質(zhì)消耗殆盡，排除自身能量的干擾。ADCB暗處理15分鐘２ｍL蒸餾水２ｍL葡萄糖溶液２ｍL脂肪溶液２ｍLATP溶液２ｍLATP溶液螢火蟲(chóng)發(fā)光器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明什么？ATP為螢火蟲(chóng)尾部細(xì)胞發(fā)光直接提供能量ATP的功能：ADCB暗處理15分鐘２ｍL蒸餾水２ｍL葡萄糖溶液２ｍL脂肪溶液２ｍLATP溶液２ｍLATP溶液驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)腺苷（A）（一）ATP的結(jié)構(gòu)和功能1、中文名稱(chēng):2、元素組成:腺苷三磷酸C、H、O、N、P3、結(jié)構(gòu)組成:1分子腺苷或（核糖+腺嘌呤）3分子磷酸基團(tuán)腺苷ＡＰ

ＰＰ–—~~腺苷三磷酸腺嘌呤核糖磷酸普通化學(xué)鍵12.5千焦/摩爾特殊化學(xué)鍵30.54千焦/摩爾1ATP：高能磷酸化合物（一）ATP的結(jié)構(gòu)和功能4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:這個(gè)特殊的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)易脫離，含較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。用α、β和γ表示ATP上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置

即：A－Pα～Pβ～Pγ

現(xiàn)有甲、乙、丙三組ATP溶液甲組：用32P標(biāo)記ATP的α位的磷酸基團(tuán)，即：A－Pα～Pβ

～Pγ乙組：用32P標(biāo)記ATP的β位的磷酸基團(tuán)，即：A－Pα～Pβ

～Pγ

丙組：用32P標(biāo)記ATP的γ位的磷酸基團(tuán)，即：A－Pα～Pβ～Pγ然后分別加入等量的ATP水解酶，短時(shí)間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團(tuán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有丙組中游離的磷酸基團(tuán)帶有放射性?！举Y料】思考：從上述資料來(lái)看，ATP中哪根化學(xué)鍵最不穩(wěn)定？為什么說(shuō)ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物？1molATP水解時(shí)釋放的能量高達(dá)30.54kJ;水解時(shí)釋放能量在以上的化合物叫作高能化合物遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵最不穩(wěn)定，容易斷裂（1）ATP化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定（2）ATP是一種高能磷酸化合物ATP水解的過(guò)程就是釋放能量的過(guò)程，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。（一）ATP的結(jié)構(gòu)和功能5、結(jié)構(gòu)特點(diǎn):腺苷（A）AMP腺苷一磷酸ADP腺苷二磷酸ATP腺苷三磷酸AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，RNA的基本單位之一

腺嘌呤核糖PPP~~6、結(jié)構(gòu)式:是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)：(1)主要能源物質(zhì)：糖類(lèi)。(2)儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。(3)主要儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪。(4)直接能源物質(zhì)：ATP。(5)最終能量來(lái)源：太陽(yáng)能。7、ATP的功能:（一）ATP的結(jié)構(gòu)和功能ATP不是唯一的直接能源物質(zhì)，除ATP外，還有UTP、GTP和CTP。UTP是由一個(gè)尿嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的；GTP是由一個(gè)鳥(niǎo)嘌呤、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的；CTP是由一個(gè)胞嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的。每個(gè)分子去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后都是構(gòu)成RNA的基本單位，它們的關(guān)系如下圖所示：拓展這四種物質(zhì)中，ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，當(dāng)人體在運(yùn)動(dòng)、吸收氨基酸、葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)都會(huì)消耗ATP，ATP是能量“貨幣”。GTP可用于合成蛋白質(zhì)，CTP可用于合成脂質(zhì)，UTP可用于合成多糖。拓展OOHOHCH2APαPγPβ～～若其中的核糖換成脫氧核糖呢？脫氧腺苷一磷酸(dAMP、腺嘌呤脫氧核苷酸)脫氧腺苷二磷酸(dADP)脫氧腺苷三磷酸(dATP)脫氧核糖此外還有：dGTP、dCTP、dTTP,統(tǒng)稱(chēng)為dNTP。在DNA合成時(shí)既能作為原料，也能提供能量。拓展有關(guān)DNA分子的研究常用32P標(biāo)記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα

～Pβ

～Pγ）。回答下列問(wèn)題：

（1）某種酶可以催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時(shí)產(chǎn)生ADP。如果要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。γα

化合物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式“A”含義共同點(diǎn)ATP DNA RNA 核苷酸

不同化合物中“A”的辨析腺苷(由腺嘌呤和核糖組成)腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤所有“A”的共同點(diǎn)是都含有腺嘌呤拓展ATP消耗量大ATP含量很少矛盾每個(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1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，每分鐘約有的ATP轉(zhuǎn)化成ADP。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。

23資料分析ATP合成

和水解都非常

迅速1．從該資料可看出生物體內(nèi)ATP有什么特點(diǎn)？消耗大，含量低，不能長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。2．ATP會(huì)不會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況？不會(huì)。ATP和ADP可以時(shí)刻不停地發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。（二）ATP和ADPD的相互轉(zhuǎn)化ATPADP+Pi+能量ATP水解酶ATP合成酶酶酶A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)加Pi、能量脫去Pi、釋放能量來(lái)源？去路？?jī)?chǔ)存在高能磷酸鍵中呼吸、光合、化能合成作用用于各項(xiàng)生命活動(dòng)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的共性（二）ATP和ADPD的相互轉(zhuǎn)化四、ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)式ATP→ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量→ATP物質(zhì)變化

能量變化能量來(lái)源場(chǎng)所特點(diǎn)酶1酶2ATP水解吸收能量ATP合成釋放能量末端磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移勢(shì)能光能、化學(xué)能時(shí)刻不停地發(fā)生，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中生物體的需能部位細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體（二）ATP和ADPD的相互轉(zhuǎn)化【思考】ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)嗎？不是（酶種類(lèi)不同、發(fā)生場(chǎng)所不同，能量來(lái)源去向不同）物質(zhì)可逆，能量不可逆。（二）ATP和ADPD的相互轉(zhuǎn)化教材隱性知識(shí)：源于必修1P87“圖5－4”：①ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

(填“是”或“不是”)一個(gè)可逆反應(yīng)。分析原因：_______________________________________________________。②人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP釋放能量，以供運(yùn)動(dòng)之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒(méi)有太大變化，請(qǐng)分析原因：_______________________________________________________________源于必修1P89“拓展應(yīng)用”：在植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說(shuō)明：生物界具有統(tǒng)一性，也說(shuō)明種類(lèi)繁多的生物有著共同的起源____________不是

從物質(zhì)方面來(lái)看是可逆的，從酶、進(jìn)行的場(chǎng)所、能量的來(lái)源等方面來(lái)看是不可逆的ATP與ADP時(shí)刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中.ATP熒光檢測(cè)儀基于螢火蟲(chóng)發(fā)光原理(P一89)，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(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛(wèi)生狀況。熒光素+O2+ATP氧化熒光素(發(fā)出熒光)熒光素酶熒光強(qiáng)度越強(qiáng)→ATP含量越多→微生物數(shù)量越多應(yīng)用：ATP熒光檢測(cè)儀歸納總結(jié)轉(zhuǎn)化場(chǎng)所常見(jiàn)的生理過(guò)程細(xì)胞膜消耗ATP：主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：細(xì)胞呼吸第一階段；消耗ATP：一些需能反應(yīng)葉綠體產(chǎn)生ATP：光反應(yīng)；消耗ATP：暗反應(yīng)，自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成等線粒體產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段；消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等核糖體消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成細(xì)胞核消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等甲乙（1）甲圖表示ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系①A點(diǎn)表示無(wú)氧條件下，細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。②AB段表示隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過(guò)有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生量隨之增加。與ATP有關(guān)的坐標(biāo)圖甲乙③BC段表示O2供給量超過(guò)一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時(shí)的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。（2）乙圖可表示哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中ATP來(lái)自無(wú)氧呼吸，與O2無(wú)關(guān)。與ATP有關(guān)的坐標(biāo)圖大腦思考（電能）肌肉收縮（機(jī)械能）物質(zhì)的合成（化學(xué)能）生物放電（電能）生物發(fā)光（電能）主動(dòng)運(yùn)輸（滲透能）1.ATP的利用舉例（三）ATP的利用2.ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能Ca2+ATPCa2+ADPCa2+ADP以主動(dòng)運(yùn)輸為例分析ATP供能過(guò)程1.膜內(nèi)Ca2+

與相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合，酶活性被激活。2.酶的作用下，末端磷酸基團(tuán)脫離,與載體蛋白結(jié)合(載體蛋白磷酸化)3.空間結(jié)構(gòu)改變，使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外。ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。糖類(lèi)、脂肪等有機(jī)物ＡＴＰ儲(chǔ)存有大量的能量，但不能被直接利用儲(chǔ)存的能量相對(duì)來(lái)說(shuō)少，但能被直接利用據(jù)計(jì)算，一分子葡萄糖所含的能量是一分子ＡＴＰ所含的能量的９４倍。能量≈≈細(xì)胞內(nèi)的能量流通的“貨幣”放能反應(yīng)：大部分以熱能形式散失，少部分儲(chǔ)存在遠(yuǎn)離A的特殊化學(xué)鍵中:ATP合成：C6H12O6+6H2O+6O6

CO2+12H2O+能量

酶熱能ADP+PiATP酶吸能反應(yīng):

ATP水解:葡萄糖+果糖蔗糖酶ATPADP+PiATP合成放能反應(yīng)所釋放的能量用于ATP的合成。水解ATP水解所產(chǎn)生的能量用于吸能反應(yīng)。ADP+Pi放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)放能反應(yīng)葡萄糖、脂肪等合成水解ATPADP能量能量放能反應(yīng)與

反應(yīng)聯(lián)系，釋放的能量?jī)?chǔ)存在

中；吸能反應(yīng)與

聯(lián)系，需要吸收的能量由

提供；能量通過(guò)AT