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高中生物沪科版 (2019)必修1《分子与细胞》第三节 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质评优课ppt课件
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秋夕杜牧银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。
1、萤火虫发光有没有什么特殊的意义呢？
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？
传递求偶信号、获取食物
腹部后端细胞内有荧光素
胤恭勤不倦，博学多通。家贫，不常得油。夏月，则练囊盛数十萤火以照书，以夜继日焉。”晋朝人车胤“囊萤夜读”的励志故事成了一代又一代莘莘学子苦学乐学的典范。夏夜里萤火虫发出的点点荧光会引起无数人的美好回忆和遐思。萤火虫发光所需要的能量来自哪种物质？这种物质的结构具有什么特点？它对细胞的生命活动具有哪些意义？
一、ATP是一种高能化合物
ATP是腺苷三磷酸（adensine triphsphate）的简称，其中的“A”表示腺苷，“T”表示三个，“P”表示磷酸基团。
很容易水解；释放出大量能量（30.54kJ/ml）
萤火虫发光的研究历程全世界约有2000种萤火虫。萤火虫腹部末端的下方有发光器，可发出荧光。自然界的许多生物都能发光，萤火虫发光是生物发光的一种。生物发光是由化学反应引起的。从探究萤火虫的发光原理到发现ATP的结构和功能，持续了70多年的科学探索终于揭开了萤火虫发光的秘密。
[资料1]1884年，法国药学家迪布瓦（R.Dubis）切取萤火虫的尾部并充分研磨，发现尾部提取物会发出短暂荧光。当荧光消失后，立即添加新的煮沸过的萤火虫尾部提取物，又能恢复发光现象。迪布瓦首次将化学分析技术应用于生物发光研究，推断荧火虫发光是一种荧光物质在某种酶催化下的氧化过程。迪布瓦将这种荧光物质和酶分别命名为荧光素和荧光素酶。[资料2]20世纪上半叶，美国动物学家哈维（E.Harvey）进行了一系列研究，证明荧光素在空气中容易被氧化，是高度不稳定的，经常在提取过程中失去荧光，但是也可以通过加入还原剂进行还原并保持稳定。
[资料3]1929年，德国生物化学家洛曼（K.Lhmann）和美国生物化学家菲斯克（C.Fiske）等分别独立地从肌肉中分离出ATP。在随后的十几年间，多位科学家都对ATP进行了研究，发现它与多项生命活动相关，但具体机理并不明确。
[资料4]美国生物化学家麦克尔罗伊（W.Mcelry）根据其他科学家对ATP的研究，推测A們P可能是荧光光能的直接来源。1947年，麦克尔罗伊在无还原剂条件下提取岀分别含有荧光素和荧光素酶的粗提物，二者混合后，并没有荧光产生。然而，在混合粗提物中加入少量ATP，粗提物立即产生了明亮的荧光，而且荧光持续时间与加入的ATP量直接相关。
ATP与荧光持续时间的关系
1956年，麦克尔罗伊等系统地研究了荧火虫发光的生物化学机理，利用高度纯化的荧光素和结晶的荧光素酶，结合光电转换记录技术，阐明了生物荧光产生的生物化学过程。在含有荧光素和荧光素酶的5mL总反应体系中（pH为8.0），分别加入0.06ml/和0.11mL的ATP，并连续记录不同发光时间荧光总量，实验结果如图所示。
ATP浓度对荧光总量的影晌
分析讨论1.根据“加入新的煮沸过的萤火虫尾部提取物导致重新发光”现象，可以推测该提取物中含有哪类发光必需物质？能够排除哪类物质对推论的干扰？2.根据图4-18分析ATP对离体条件下生物发光有哪些影响。3.讨论科学家探究ATP作为生命活动直接能源的思想和方法。
研究表明，从细菌、真菌直到髙等生物，ATP在活细胞内普遍存在。它不仅容易水解，而且能在水解过程中释放出大量的能量，直接用于物质合成、主动运输、肌肉收缩、生物发光等各项生命活动。ATP属于高能化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1：ATP分子中大量的化学能储存在高能磷酸键中。2：1mlATP中包含几ml高能磷酸键？3：ATP分子的水解本质上就是ATP分子中高能磷酸键的水解，也就是高能磷酸键的断裂。在断裂的同时，储存在键中的大量能量释放出来。
ATP是一类高能磷酸化合物
在有关酶的僅化作用下，ATP分子可以水解为ADP（腺苷二磷酸）和Pi（无机磷酸），释放能量。在另一类酶的催化作用下，ADP接受能量，同时与一个P结合又生成ATP。
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP在细胞中的含量很少，主要通过ATP与ADP之间快速地相互转化，保证细胞内能量的持续供应。据测算，一个正常成年人每天要水解并且再合成相当于自身体重的ATP，以满足正常生命活动的需要。
ADP + Pi + 能量
ATP与ADP相互转化的关系式
物质是可逆的，能量是不可逆的
ATP含量稳定、移动迅速、供能高效，因而成为细胞内能量释放、转移和利用的关键物质。自然界的生命活动所需能量大多最终来源于绿色植物固定的太阳光能。在细胞中糖类是主要的能源物质，脂肪是重要的储存能量的物质，蛋白质等其他有机物在氧化分解时也能释放能量，但直接驱动细胞生命活动的能量还是来自ATP。
能量的“黄金储备”——磷酸肌酸磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物，是能量的暂时储存形式。正常人肌细胞中磷酸肌酸的含量是ATP含量的3~4倍，训练有素的运动员甚至达到10倍左右。100米短跑比赛中，运动员能量的直接来源是存储在ATP分子中的，由于ATP的数量有限，只能维持短跑约3s。这时，肌细胞中的磷酸肌酸在肌酸激酶的作用，将其能量转移给ADP，补充生成新的ATP，可以让运动员再跑5~6s。短跑比赛结束时，运动员体内的磷酸肌酸基本耗尽。在活动后的恢复期，积累的肌酸又可与ATP反应，重新生成磷酸肌酸。剧烈运动时，ATP的水解速率远远大于重新合成的速率。在生物进化过程中，磷酸肌酸的岀现解决了ATP的供需矛盾。如果把AP称为“能量货币”，磷酸肌酸就相当于能量的“黄金储备”。
结构简式：A-P～P～P
ATP ADP+Pi+能量
1. ATP中大量化学能储存在( )A.腺苷内 B.磷酸基团内C.腺苷与磷酸基团连接键内D.高能磷酸键内
2.下列叙述正确的是（ ） A、ATP分子聚集能量和释放能量的过程中都与磷酸分子有关 B、在生态系统中能量往往伴随物质而循环利用 C、光合作用中光能以原有形式被储存在糖类中 D、生物体中先有物质代谢储存能量再有能量代谢释放能量
秋夕杜牧银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。
1、萤火虫发光有没有什么特殊的意义呢？
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？
传递求偶信号、获取食物
腹部后端细胞内有荧光素
胤恭勤不倦，博学多通。家贫，不常得油。夏月，则练囊盛数十萤火以照书，以夜继日焉。”晋朝人车胤“囊萤夜读”的励志故事成了一代又一代莘莘学子苦学乐学的典范。夏夜里萤火虫发出的点点荧光会引起无数人的美好回忆和遐思。萤火虫发光所需要的能量来自哪种物质？这种物质的结构具有什么特点？它对细胞的生命活动具有哪些意义？
一、ATP是一种高能化合物
ATP是腺苷三磷酸（adensine triphsphate）的简称，其中的“A”表示腺苷，“T”表示三个，“P”表示磷酸基团。
很容易水解；释放出大量能量（30.54kJ/ml）
萤火虫发光的研究历程全世界约有2000种萤火虫。萤火虫腹部末端的下方有发光器，可发出荧光。自然界的许多生物都能发光，萤火虫发光是生物发光的一种。生物发光是由化学反应引起的。从探究萤火虫的发光原理到发现ATP的结构和功能，持续了70多年的科学探索终于揭开了萤火虫发光的秘密。
[资料1]1884年，法国药学家迪布瓦（R.Dubis）切取萤火虫的尾部并充分研磨，发现尾部提取物会发出短暂荧光。当荧光消失后，立即添加新的煮沸过的萤火虫尾部提取物，又能恢复发光现象。迪布瓦首次将化学分析技术应用于生物发光研究，推断荧火虫发光是一种荧光物质在某种酶催化下的氧化过程。迪布瓦将这种荧光物质和酶分别命名为荧光素和荧光素酶。[资料2]20世纪上半叶，美国动物学家哈维（E.Harvey）进行了一系列研究，证明荧光素在空气中容易被氧化，是高度不稳定的，经常在提取过程中失去荧光，但是也可以通过加入还原剂进行还原并保持稳定。
[资料3]1929年，德国生物化学家洛曼（K.Lhmann）和美国生物化学家菲斯克（C.Fiske）等分别独立地从肌肉中分离出ATP。在随后的十几年间，多位科学家都对ATP进行了研究，发现它与多项生命活动相关，但具体机理并不明确。
[资料4]美国生物化学家麦克尔罗伊（W.Mcelry）根据其他科学家对ATP的研究，推测A們P可能是荧光光能的直接来源。1947年，麦克尔罗伊在无还原剂条件下提取岀分别含有荧光素和荧光素酶的粗提物，二者混合后，并没有荧光产生。然而，在混合粗提物中加入少量ATP，粗提物立即产生了明亮的荧光，而且荧光持续时间与加入的ATP量直接相关。
ATP与荧光持续时间的关系
1956年，麦克尔罗伊等系统地研究了荧火虫发光的生物化学机理，利用高度纯化的荧光素和结晶的荧光素酶，结合光电转换记录技术，阐明了生物荧光产生的生物化学过程。在含有荧光素和荧光素酶的5mL总反应体系中（pH为8.0），分别加入0.06ml/和0.11mL的ATP，并连续记录不同发光时间荧光总量，实验结果如图所示。
ATP浓度对荧光总量的影晌
分析讨论1.根据“加入新的煮沸过的萤火虫尾部提取物导致重新发光”现象，可以推测该提取物中含有哪类发光必需物质？能够排除哪类物质对推论的干扰？2.根据图4-18分析ATP对离体条件下生物发光有哪些影响。3.讨论科学家探究ATP作为生命活动直接能源的思想和方法。
研究表明，从细菌、真菌直到髙等生物，ATP在活细胞内普遍存在。它不仅容易水解，而且能在水解过程中释放出大量的能量，直接用于物质合成、主动运输、肌肉收缩、生物发光等各项生命活动。ATP属于高能化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1：ATP分子中大量的化学能储存在高能磷酸键中。2：1mlATP中包含几ml高能磷酸键？3：ATP分子的水解本质上就是ATP分子中高能磷酸键的水解，也就是高能磷酸键的断裂。在断裂的同时，储存在键中的大量能量释放出来。
ATP是一类高能磷酸化合物
在有关酶的僅化作用下，ATP分子可以水解为ADP（腺苷二磷酸）和Pi（无机磷酸），释放能量。在另一类酶的催化作用下，ADP接受能量，同时与一个P结合又生成ATP。
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP在细胞中的含量很少，主要通过ATP与ADP之间快速地相互转化，保证细胞内能量的持续供应。据测算，一个正常成年人每天要水解并且再合成相当于自身体重的ATP，以满足正常生命活动的需要。
ADP + Pi + 能量
ATP与ADP相互转化的关系式
物质是可逆的，能量是不可逆的
ATP含量稳定、移动迅速、供能高效，因而成为细胞内能量释放、转移和利用的关键物质。自然界的生命活动所需能量大多最终来源于绿色植物固定的太阳光能。在细胞中糖类是主要的能源物质，脂肪是重要的储存能量的物质，蛋白质等其他有机物在氧化分解时也能释放能量，但直接驱动细胞生命活动的能量还是来自ATP。
能量的“黄金储备”——磷酸肌酸磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物，是能量的暂时储存形式。正常人肌细胞中磷酸肌酸的含量是ATP含量的3~4倍，训练有素的运动员甚至达到10倍左右。100米短跑比赛中，运动员能量的直接来源是存储在ATP分子中的，由于ATP的数量有限，只能维持短跑约3s。这时，肌细胞中的磷酸肌酸在肌酸激酶的作用，将其能量转移给ADP，补充生成新的ATP，可以让运动员再跑5~6s。短跑比赛结束时，运动员体内的磷酸肌酸基本耗尽。在活动后的恢复期，积累的肌酸又可与ATP反应，重新生成磷酸肌酸。剧烈运动时，ATP的水解速率远远大于重新合成的速率。在生物进化过程中，磷酸肌酸的岀现解决了ATP的供需矛盾。如果把AP称为“能量货币”，磷酸肌酸就相当于能量的“黄金储备”。
结构简式：A-P～P～P
ATP ADP+Pi+能量
1. ATP中大量化学能储存在( )A.腺苷内 B.磷酸基团内C.腺苷与磷酸基团连接键内D.高能磷酸键内
2.下列叙述正确的是（ ） A、ATP分子聚集能量和释放能量的过程中都与磷酸分子有关 B、在生态系统中能量往往伴随物质而循环利用 C、光合作用中光能以原有形式被储存在糖类中 D、生物体中先有物质代谢储存能量再有能量代谢释放能量
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