5.2细胞的能量“通货”—atp 导学案

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1、第五章　　细胞的能量供应和利用　　　　　导　学　案第二节细胞的能量“通货”—ATP引入：相传，我国晋朝时有个青年叫车胤，他酷爱学习，但由于家贫买不起蜡烛，不能读书，于是就捉了很多萤火虫，装在薄薄的布袋子里。四五十只萤火虫发出的光真能抵得上一支点燃的蜡烛呢!他就借着萤火虫的光刻苦学习，后来成为一位有大学问的人。一、问题探讨：思考：1．萤火虫发光的生物学意义是什么?相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代2．萤火虫体内有特殊的发光物质吗?　萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质　3．萤火虫发光

2、的过程有能量的转换吗?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。二、ATP的结构简式：1．ATP是的英文名称缩写。2．ATP的结构式可以简写成A－PPP，其中“A”代表，“P”代表磷酸基因，“一”代表一般的共价键，“～”代表一种特殊的化学键，叫做，ATP分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。ATP可以水解，这实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ／mol，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。三、ATP和ADP

3、可以相互转化（1）ATP与ADP的相互转化ADP是的英文名称缩写，ADP的结构简式可写成A—P～P。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，于是远离A的那个P就脱离开来，形成游离的Pi(磷酸)，同时储存在高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP(如下所示)。酶另一种酶ATPADP＋Pi＋能量（2）ADP转化成ATP时所需能量的主要来源①对动物、人、真菌和大多数细菌来说，ADP转

4、化成ATP时所需能量的主要来源，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。②对绿色植物来说ADP转化成ATP时所需能量的主要来源，除了依赖呼吸作用所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。（3）ATP与ADP的相互转化过程是不是化学上的可逆反应？为什么？答：不是。这是因为它们：①反应条件不同：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。②能量来源不同：ATP水解

5、释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能，而合成ATP的能量主要是有机物中的化学能和太阳能。③合成与分解的场所不同：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多，如：细胞膜（供主动运输消耗的能量）、叶绿体的基质（将ATP中的能量释放出来，储存在合成的有机物中）、细胞质的基质（由ATP供能，活化氨基酸，将活化的氨基酸转移到相应的mRNA上）、细胞核（DNA复制和RNA合成所消耗的能量）等等。因此，合成与分解的场所不尽相同。④两者的功能不同：ATP是生物体内生命活动的直接能源物

6、质，它水解时释放的能量可以供各项生命活动需要；而ATP的合成伴随着能量的储存，该反应实际上是生物体内能量的转移过程。总结：（物质可逆，能量和酶不可逆）[补充]：〖讲述〗在动物和人体细胞（特别是肌细胞）内，除了ATP外，其他的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸（可用C～P代表）。磷酸肌酸的结构式是：当动物和人体细胞由于能量的大量消耗而使细胞内的ATP含量过分减少时，在有关酶的催化作用下磷酸肌酸中的磷酸基团连同能量一起转移给ADP，从而生成ATP和肌酸（可用C代表）；当ATP含量比较多时，在有关酶的催化作用

7、下，ATP可以将磷酸基团连同能量一起转移给肌酸，使肌酸转变成磷酸肌酸。对于动物和人体细胞来说，磷酸肌酸只是能量的一种储存形式，而不能直接被利用。由此可见，对于动物和人体细胞来说，磷酸肌酸在能量释放、转移和利用之间起着缓冲的作用，从而使细胞内ATP的含量能够保持相对的稳定，ATP系统的动态平衡得以维持。四、ATP的利用吸能反应：需要消耗能量，是吸能反应。（如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，）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：能够释放能量，是放能反应。（如丙酮酸的氧

8、化分解，）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。〖讲述〗ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下6种。①渗透能细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能。②机械能细胞内各种结构的运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，肌细胞的收缩，草履虫纤毛的摆动，精子鞭毛的摆动，有丝分裂期间染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等。③电能大脑的思考──神经冲动在神经纤维