此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。PAGE［教材优化全析］问题探讨释疑:1.萤火虫发光的生物学意义是什么?萤火虫发光作为一种生物学信号，可吸引同种异性个体前来交配，对保证萤火虫种的繁衍具有重要的意义。2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗?在萤火虫的尾部有一些特殊的发光细胞，里面含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。3.萤火虫发光的过程有能量的转换吗?有，ATP中活跃的化学能转换为荧光光能。详细内容可查询网址：http://www.kepu.com.cn/gb/lives/insect/bug不仅萤火虫发光需要能量，K＋、Ca2+、Na+等离子的跨膜运输也需要能量，肌肉收缩也需要能量，细胞内还有许多化学反应也需要能量。全析提示通过探讨萤火虫发光的问题初步认识能量转换对生物体生命活动的重要意义。这些能量从哪里来呢?我们知道，细胞中的糖类、脂肪等有机物中都储存着化学能，但这些化学能是不能被生物体直接利用的，直接为细胞的生命活动提供能量的是另一种有机物——ATP。一、ATP分子中具有高能磷酸键能源物质有多种，但生命活动的直接能量来源则是ATP。ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。ATP的分子结构式比较复杂，如下：“～”代表水解时产生的高能磷酸键通常我们写的是ATP分子的结构简式：A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，叫做高能磷酸键，ATP分子中大量的化学能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。一般说来，水解时释放的能量高于20.92kJ/mol的化合物就叫高能化学物。ATP末端磷酸基团水解时，释放出的能量是30.54kJ/mol，显然，ATP是一种高能磷酸化合物。特别提醒：从ATP的结构简式可以看出，每一个ATP分子有两个高能磷酸键，位于磷酸基团与磷酸基团之间，腺苷A与磷酸基团之间的“—”不是高能磷酸键，而是一个普通的磷酸键。要注意区分。二、ATP和ADP可以相互转化ATP的化学性质不稳定，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，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP（二磷酸腺苷的英文名称缩写）。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。这种转化如下图所示：ATP在细胞内的含量是很少的，但ATP在细胞内的转化却是十分迅速的。对细胞正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。这保证了细胞内能量的持续供应，使生物体内部有一个稳定的供能环境。细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。即所有生物生命活动所需能量的直接来源都是ATP。这一点从生物进化来分析，也说明了生物起源于共同的祖先。思路延伸:如何理解ATP与ADP之间的相互转变是否是可逆反应?ATP的结构简式：A—P～P～P，～代表高能磷酸键。ATP之所以能成为生命活动的直接能源物质，是因为ATP的高能磷酸键中储存着大量的化学能，而高能磷酸键又不稳定，很容易水解断裂和重新形成，伴随着能量的释放和储存。ATP在生物体中的含量虽然很少，但ATP与ADP之间的相互转化却十分迅速。这保证了细胞生命活动持续的能量供应。全析提示P代表磷酸基团Pi代表磷酸ATP在细胞内形成后不到1min的时间就要发生转化。这样累计下来，生物体内ATP转化的总量是很大的。例如，一个成年人在静止的状态下，24h内竟有40kg的ATP发生转化。分析：ATP与ADP的相互转变伴随着能量的释放和储存，可用下式表示两者的循环过程。酶ATPADP+Pi+能量化学上讲到可逆反应的特点是：正逆反应都能在同一条件下同时进行。那么，上述反应真的是可逆反应吗?（1）从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶是ATP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，因此反应条件是不同的。（2）从能量上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能；而合成ATP的能量来源则是糖类等有机物氧化分解释放的能量或太阳光能。因此能量来源是不同的。（3）从ATP合成和分解的场所上看：ATP合成的场所有细胞质基质，线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所广泛。因此，其合成和分解的场所不尽相同。综上所述，ATP与ADP相互转变的反应并不是可逆的。全析提示该反应式中物质是可逆的，能量是不可逆的，催化反应的酶也是不一样的。问题思考:在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量从哪里来呢?对于动物、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量；对于绿色植物来说，除了依赖呼吸作用释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。ATP合成时所需能量对动物和人来说来自呼吸作用，对植物来说来自呼吸作用和光合作用。三、ATP的利用细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。对课本上图的补充和完善，可总结如下：ATP水解所释放的能量可以用于：①机械能。例如，肌细胞的收缩、细胞分裂期染色体的运动等，都是由ATP提供能量来完成的。②电能。生物体内神经系统传导冲动和某些生物能够产生电流，也是由ATP所提供的能量转换而成的。③渗透能。细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜运动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能也来自ATP。④化学能。生物体内物质的合成需要化学能，小分子物质合成大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化成能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。⑤光能。目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，用于发光的能量仍然直接来源于ATP。⑥热能。生物体内的热能，来源于有机物的氧化分解。大部分的热能通过各种途径向外界环境散发，只有一小部分热能用于维持细胞或恒温动物的体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转换和传递过程中的副产品。由此可见，ATP是生物体内各种生命活动的直接能量来源，人们形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量货币。正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。ATP水解释放的化学能转变成不同的能量形式，用于生物体的各种生命活动。思维拓展纯净的ATP呈白色粉末状，能够溶于水。作为一种药品，ATP有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。ATP片剂可以口服，注射液可供肌肉注射或静脉滴注。
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