细胞的能量“通货”---ATP.ppt
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1、第五章第一节小结: 酶的本质 酶的作用 酶的特性,酶的高效性,酶的专一性,酶需要适宜的条件:温度 pH值,每一种酶只能催化一种 化合物或一类化合物的 化学反应,酶的催化效率是无机催化剂的107 1013倍,低温抑制酶的活性, 高温、强酸、强碱使酶变性失活,酶的多样性,生物体内有种类繁多的酶。,影响酶促反应的因素:温度 pH值 酶的浓度 底物的浓度等,1.下列哪些有机化合物是细胞的主要能源物质? A.脂肪 B.糖类 C.蛋白质 D.固醇,2.下列哪些脂类化合物是生物体内储存能量的 主要物质? A.脂肪 B.糖类 C. 固醇 D.磷脂,三磷酸腺苷二钠注射液说明书,适应症: 辅酶类药。用于进行性肌萎
2、缩、脑出血后遗症、心功能不全、心肌疾患及肝炎等的辅助治疗。 性状: 本品为白色冻干块状物或粉末;有引湿性,易溶于水。 药理毒理: 本品为一种辅酶,有改善机体代谢的作用,参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸以及核苷酸的代谢。同时又是体内能量的主要来源,当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时,三磷酸腺苷即分解成二磷酸腺苷及磷酸基,同时释放出能量。动物试验证明本品可抑制慢反应纤维的慢钙离子内流,阻滞或延缓房室结折返途径中的前向传导,大剂量还可能阻断或延缓旁路的前向和逆向传导;另外还具有短暂强的增强迷走神经的作用,因而能终止房室结折返和旁路折返机制引起的心律失常。,小资料: 认识 ATP-
3、纯净的ATP是白色粉未状,能够溶于水,可作为一种药品, ATP片剂可以口服,而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病, ATP可以提供能量,起到改善患者新陈代谢状况的作用。,片剂,注射,相传,我国晋朝时有个青年叫车胤,他酷爱学习,夜间无照明,不能读书,于是他就捉了很多萤火虫,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。,电灯和萤火虫都可以发出光亮。那么,这两种发光原理是什么?,?,萤火虫的发光原理,能量,荧光素酶,氧气,荧光素,激活的荧光素,荧光,氧化荧光素,发出
4、,电灯的发光原理,白织灯钨丝,能量,发热,光,发出,通电,能量,荧光灯,激活的荧光粉,荧光,氧化态荧光素,发出,通电,阐明ATP的结构特点,说明ATP与ADP互相转化的机制,阐明ATP在能量转换上的作用,第二节 细胞的能量通货ATP,ATP生成途径及能量来源,各种生命活动都需要能量,这些能量 都是直接来自,教学目标: 简述ATP的化学组成和特点 写出ATP的分子简式 解释ATP在能量代谢中的作用 教学重难点: ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用 ATP和ADP的相互转化,有机物中储存的化学能转变成光能时,萤火虫才能发光。,讨论,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
5、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,萤火虫腹部后端细胞内的荧光素,是其特有的发光物质。,问 题: 1、主要能源物质是什么? 2、为生命活动提供能量的物质? 3、最终的能量来源:,糖类,糖类 脂肪 蛋白质,太阳能,这其中的能量能不能直接被生物体利用呢?,思考,生物的生命活动,ATP,能量储 存,释放能量,可以直接提供直接进行?,能量,细胞中的糖类、脂肪等有机物 都储存着大量的稳定的化学能,植物光合作用 所接收的光能,生命系统中主要的能源物质-,糖类,主要的储能物质-,脂肪,概念 ATP 是三磷酸腺苷的英文缩写,它是各种活细胞内普遍存在的 一种高能磷酸化合物。,高能化
6、合物: 一般将水解时,能释放能量在20.92kJmol以上的化合物。,ATP水解释放的能量是30.54kJmol,一、ATP的结构,(2)中文名称: 。 (3)结构简式: ,一个ATP分子中含有一个 , 两个 ,三个 。 (3)ATP分子中大量的化学能储存在 中。,三磷酸腺苷,腺苷,高能磷酸键,磷酸基团,高能磷酸键,APPP,(1)元素组成:C、H、O、N、P。,ATP的结构特点,组成: 1分子腺嘌呤 、1分子核糖 和3分子磷酸 包括了2个高能磷酸键。,HNH C N N C CH C C H O O O H N N O H C O P O P O P OH C H H C OH OH OH
7、H C C H OH OH,P,P,P,(一)ATP的结构式,腺嘌呤,核糖,腺苷,A,P P P,APPP,腺嘌呤,高能磷酸键,核糖,腺苷(A),ATP,分子结构 简 式,三个磷酸基团,三磷酸腺苷,OH,T,P,P,P,P,OH,OH,P,三磷酸腺苷,腺嘌呤核糖核苷酸,ATP去掉两个磷酸基后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一。,ATP的结构式,PPP,A-,H,H,ATP,RNA,三磷酸腺苷,A-PPP,腺苷,磷酸基团,高能磷酸键,三,二磷酸腺苷,A-PP,二,两,一,ATP的化学组成和特点, ,APPP,(30.54kj/mol),容易水解和重新形成,释放和储存大量的能
8、量。,ATP中文名称:,三磷酸腺苷,ATP结构简式:,APPP,腺 苷,磷酸基团,高能磷酸键,高能磷酸键的特点:,能水解放出大量能量,“” :高能磷酸键 30.54 kJ / mol,ATP分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。,(二)、ATP 分子中具有高能磷酸键,(由腺嘌呤和核糖组成),ATP分子的结构特点?,远离A的那个高能磷酸键容易水解,也容易形成。,思考:,高能磷酸键,这就是ATP能够储存能量的奥秘所在噢!,第二个高能磷酸键相当脆弱,水解时容易断裂。,二、ATP的水解过程,APPP,酶,为生命活动提供能量,各项需能的生命活动,ATP,ADP(二磷酸腺苷),ADP+P i+能量,+,A
9、-PP,A-PP P,P,ATP,ADP,Pi(磷酸),能量,+,酶,多种能量形式 提供生命活动,易断裂,用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取四等份分别装入四支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失,然后,实验探究,15min,荧光消失,暗处,有荧光 出现,无荧光 出现,无荧光 出现,无荧光 出现,ATP,直接能源物质,资料2: 一正常人体中ATP和ADP总量很少,基本保持一定,约为2mg10mg,但一个成年人静止状态下一天将有40kg的ATP发生水解,ATP的含量很少需要却很多,生物体是如何解决这一矛盾的呢?,资料1:科学家在
10、研究细胞ATP的含量与氧含量关系时得到如下图的实验结果,此图说明了什么?,ATP含量,O2含量,此图说明ATP在细胞内的含量是相对稳定的,从而使生物体内部总保持一种稳定的供能环境。,资料分析: 一个成年人在安静的状态下,24h内竟有40kg的ATP转化成ADP。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。 如果ATP分解转化成ADP放能,而ADP不能生成ATP会有什么结果?说明什么?,ATP与ADP的相互转化,三、ATP与ADP的相互转化:,能量的 转移,能量的 利用,ATP的水解,ATP的合成,用于各项需能的生命活动,呼吸作用 光合作用,1.伴随能量的储存和
11、释放,ATP 酶1酶2 ADP +Pi+能量,2.互相转化,时刻不停,处于动态平衡之中。,3、物质可逆,能量不可逆。反应条件和场所不同,不是可逆反应。,ADP转化成ATP时所需能量的主要来源,动物、人等,绿色植物,能 量,呼 吸 作 用,呼 吸 作 用,光 合 作 用,ADP +Pi+,ATP,合成酶,糖类、脂肪等有机物氧化分解,1.ATP转化为ADP,各项需能的 生命活动,用于大脑思考,ATP,用于主动运输,用于各种运动,如肌细胞收缩,用于生物发电,ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应?,讨论,3.ATP与ADP的相互转化,ATP 酶 ADP + Pi + 能量,ADP+Pi+能量 酶 A
12、TP,ATP ADP+Pi+能量,酶1,酶2,ATP在细胞中的含量并不多 ATP与ADP不断转化,保持动态平衡,保证稳定供能.,ATP,ADP,+Pi,+ 能量,合成酶,水解酶,ATP,ADP,Pi,能量,能量,Pi,合成酶,水解酶,ATP与ADP相互转化示意图,物质是可逆的,能量是不可逆的,阐明ATP在能量转换上的作用,有机物,ATP 是新陈代谢所需能量的 来源,糖类是生命活动的主要 物质 脂肪是生物体的 物质,光能,是生命活动的最终能量来源,直接,能源,储能,ATP是“中转站” 是”能量通货”,ATP与ADP的相互转化,(2)ATP与ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的 。 (3)AT
13、P形成的能量来源 动物、人、真菌、大多数细菌来自于 释放的能量。 绿色植物的 和 都形成ATP。,共性,细胞呼吸,光合作用,细胞呼吸,(1)相互转化的反应式:ADPPi能量 ATP。,ATP与ADP互相转化的机制,在活细胞中,能量贮存在腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)中,ATP水解时,一个高能磷酸键断裂同时释放出能量 ATP+H2O ADP+Pi G = -30.5 KJ/mol,ATP与ADP互相转化的机制,A从物质代谢上看:上述反应中的物质是可逆的。但ATP与ADP的转化过程是不可逆的。,C从反应场所和时间上看: 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,因此其合成与
14、分解的场所不尽相同。,D从能量代谢上看:上述反应的能量是不可逆的。,B从反应条件上看:ATP的分解是一种水解反应,催化该反应的酶属水解酶;而ATP的合成是一种合成反应,催化该反应的酶属合成酶,酶具有专一性,因此反应条件不同。,ATP与ADP的相互转化,生物中提到的能源物质有哪些?,直接能源物质ATP,能源物质糖类、脂类、蛋白质,主要能源物质糖类,储能物质脂肪,最终的能源太阳能,如糖类、脂肪等有机物中的能量比较稳定都不能直接被生物利用,需经氧化分解后能量储存在ATP中供生物体利用。,ATP,哪些生命活动由 直接供能?,讨论,用于主动运输 (渗透能),ATP,用于各种运动,如肌细胞收缩(机械能),
15、用于生物放电(电能),用于生物发光(光能),用于大脑思考(电能),四、ATP的利用(ATP的生理功能),ATP,机械能(如肌细胞收缩),渗透能(如主动运输),电能(如电鳗放电、大脑思考),光能(如萤火虫发光),转 化 为,化学能(如蛋白质合成),理解:ATP是细胞的能量“通货”,ATP ADP+Pi+能量,酶1,酶2,吸能反应总是与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量.,放能反应总是与ATP的合成相联系,释放的能量贮存在ATP中供细胞利用.,能量通过ATP分子的形式在吸能反应和放能反应之间循环流通.,能量这样“循环流通”有什么意义?,正是由于细胞内具有ATP这种能量”通货”,细胞才能及
16、时而持续地满足各项生命活动对能量的需求.,思考:,?,ATP的生理功能:,生物体各项生命活动的直接能源物质,ATP相当于细胞内流通的“小额钞票”日常生活的零用钱,糖类、脂肪等相当于细胞内的“存折”。,ATP是细胞内流通的能量“通货”,ATP-能量货币,糖类:主要能源物质(2870kj/mol葡萄糖) 脂肪:良好的储能物质 ATP:_ (30.54KJ/mol) 蛋白质:“不动产”,直接的能源物质,活期储蓄存折,定期储蓄存折,流通货币、小额现金,ATP是细胞内流通的能量“通货”,*需(吸)能反应总是与ATP水解反应相联系,由ATP水解提供能量. *放能反应总是与ATP合成反应相联系,释放的能量贮
17、存在ATP中.,ATP的生理功能:,生物体各项生命活动的直接能源物质,糖、脂肪等 有机大分子,ATP,生命活动,支付,支票,现金,ATP的利用 (1)细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由 直接提供 能量的。 (2)细胞的吸能反应一般与 的反应相联系,放能反应 一般与 相联系,即能量通过ATP而转化。,ATP,ATP水解,ATP合成,五、ATP生成途径:,场所:,细胞基质,线粒体和叶绿体,植物:光合作用和呼吸作用,动物:细胞呼吸,其它高能化合物的转移,ATP的生理功能 ATP是生物体进行各种生命活动所需能量的直接来源,下列能量转变需经哪些生理过程才能实现?,光能,糖类等有机物中稳定的化学能,A
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