資源簡介

5.2 細胞的能量“ 貨幣”ATP（學案）
【問題探討】銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牛郎織女星。
思考： ——杜牧《秋夕》
1.螢火蟲發光的生物學意義是什么？
2.螢火蟲體內有特殊的發光物質嗎？
3.螢火蟲發光的過程有能量的轉換嗎？
資料 1：螢火蟲的尾部發光器中有熒光素和熒光素酶。熒光素接受能量后就被激活，在熒光素酶的催化作
用下，激活的熒光素與氧發生化學反應，形成氧化熒光素并且發出熒光。
資料 2：1934 年, 羅曼在研究肌肉細胞收縮的生理過程發現了 ATP。ATP 可用于治療進行性肌萎縮等疾病， 其藥理毒理為：本品為一種輔酶。腺苷三磷酸二鈉是核苷酸衍生物，參與體內脂肪、蛋白質、糖、核酸 以及核苷酸的代謝。當體內吸收、分泌、肌肉收縮及進行生化合成反應等需要能量時，腺苷三磷酸（ATP）
即分解成腺苷二磷酸及磷酸基團，同時釋放出能量。
【探究實驗】用小刀將數十只螢火蟲的發光器割下，干燥后研磨成粉末，取六等份分別裝入六支試管，
各加入少量生理鹽水使之混合，置于暗處，可見試管內有淡黃色熒光出現，約過 15 分鐘熒光消失,然后進
行如下操作：
思考：
1.本實驗的自變量/因變量/無關變量是什么？屬于哪種對照實驗？
2.為什么要等到熒光消失后再加入待測的能源物質？
3.實驗結果說明什么？
一、ATP 是一種高能磷酸化合物
1. ATP 的功能：是生命活動的 物質。
PS:生物體內的能源物質總結
(1)能源物質： (2)主要能源物質： (3)儲能物質： (4)主要儲能物質：
(5)直接能源物質： (6)最終能量來源：
2. ATP 的結構
(1) 元素組成：
(2)化學組成：
(3)中文名：
(4)ATP 的特點：
①不穩定性。由于兩個相鄰的 基團都帶 電荷而互相排斥等原因，使得 鍵不穩定。
因而也使得細胞中 ATP 含量極 。
②ATP 是一種 化合物。 磷酸基團有一種 ATP 而與其他分子結合的趨勢，使后 者發生變化，也就是具有較高的 。當 ATP 在酶的催化作用下水解時，脫離下來的 基
團攜帶 與其他分子結合，使得后者發生變化。
(5)結構簡式：
（其中 A 代表 ；P 代表 ；—代表 ；～代表 ）
(6)結構式：
PS:關于“A” 的辨析
二、ATP 與 ADP 可以相互轉化
1. 轉化過程：
資料 3:
（1）研究顯示，一個成年人一天在靜止狀態下所消耗的 ATP 約有 40kg；在劇烈運動的狀態下，每分鐘
約有 0.5kg 的 ATP 轉化成 ADP。
（2）成人體內 ATP 總量約 2- 10mg ，人體安靜狀態下，肌肉內 ATP 含量只能供肌肉收縮 1~2 秒。
（3）在某細胞培養液中加入 32P 標記的磷酸分子，短時間內分離出細胞的 ATP ，發現其含量變化不大,但
部分 ATP 的末端 P 已帶上放射性標記。
（4）每個細胞每秒鐘可合成約 1000 萬個 ATP 且同時有等量 ATP 被水解。
2 、轉化特點：
PS:生物界統一性
資料 4:
①生物由 組成
②生命活動離不開
③以 為遺傳物質
④以 為直接能源物質
⑤以 方式增殖
（1）醫生給術后不能進食的病人注射葡萄糖補充能量；人們的主食往往是米飯、面食等富含淀粉的食物。
(
呼吸作用
光合作用
生物范圍
能量來源
場所
) (
4.
ATP
水解釋放的
能量去路：用于
。
（
1
）
ATP
水解的場所：
。
（
2
）
ATP
水解后釋放的能量轉化成
。
總結：
) (
5.
ATP
的供能方式：
(1)
ATP
為主動運輸供能的方式：
) (
①參與
Ca
2+
主動運輸的載體蛋白是一種能
的酶。當膜內側的
Ca
2+
與其相應位點結合時，
其酶活性就被
。
②在載體蛋白這種酶的作用下，
ATP
分子的
基團脫離下來與
結合，這一過程伴隨著
的轉移，這就是載體蛋白的
。
)
（2）細胞呼吸中 1 分子葡萄糖徹底氧化分解理論上能產生 32 個 ATP。
（3）植物在光照條件下，葉綠體能合成 ATP ，也能制造糖類；在無光情況下，葉綠體不能合成 ATP ，也
不能制造糖類。
3. 合成 ATP 的能量來源：
(
ATP
的合成
) (
ATP
的水解
)
(
反應式
)
(
酶的種類
)
場所
(
能量來源
) (
末端磷酸基團的轉移勢能
)
(
能量去向
) (
末端磷酸基團的轉移勢能
)
③載體蛋白磷酸化導致其 發生變化，使 Ca2+ 的結合位點轉向膜外側，將 Ca2+ 釋放到膜外。
（2）ATP 的供能方式總結：
ATP 水解釋放的 基團使蛋白質等分子磷酸化，這在細胞中是常見的。這些分子被磷酸化后
發生變化， 也被改變，因而可以參與各種化學反應。
總結 1:ATP 是細胞的 。
① 反應一般與 ATP 水解反應相聯系， 由 ATP 水解提供能量。
② 反應一般與 ATP 合成反應相聯系，釋放的能量儲存在 ATP 中。
③能量通過 在吸能反應和放能反應之間流通。
總結 2:ATP 與 ADP 的相互轉化是可逆反應嗎？
總結 3:ATP 是唯一的直接供能物質嗎？
【探討】熒光檢測儀是基于螢火蟲發光原理，利用“熒光素酶-熒光素體系”研制而成；發光的能量來源就
是 ATP ，可以根據發光強度可以測算細菌（微生物）的數量，推理：發光強度與細菌（微生物）總數成
比，依據是什么？
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