细胞的能量“通货”--ATP课件人教版必修I

细胞的能量通货--ATP欢迎来到ATP的奇妙世界！这个微小但强大的分子是生命活动的能量来源让我们一起探索它的秘密生命活动的动力来源细胞能量代谢过程ATP是细胞能量的主要来源，为各种通过复杂的代谢过程，细胞不断产生生命活动提供动力和消耗ATP生命活力ATP的存在使得生物体能够维持生命活力，进行各种生理活动是什么ATP三磷酸腺苷能量载体ATP全称为三磷酸腺苷，是一它在细胞中充当能量载体，可种高能磷酸化合物以储存和释放能量生物能量币ATP被称为生物体内的能量币，参与几乎所有的生命活动的化学结构ATP组成部分高能磷酸键能量储存ATP由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成第二和第三个磷酸基团之间的键是高能高能磷酸键储存了大量化学能，可在需磷酸键要时释放制造过程的三个阶段ATP糖酵解1在细胞质中进行，将葡萄糖分解为丙酮酸三羧酸循环2在线粒体基质中进行，完全氧化丙酮酸电子传递链3在线粒体内膜上进行，通过氧化磷酸化产生大量ATP第一阶段葡萄糖分解过程:葡萄糖中间产物丙酮酸6碳糖分子，细胞能量的主要来源经过一系列酶催化反应，形成各种中间最终生成两个3碳的丙酮酸分子产物第二阶段三羧酸循环:乙酰辅酶A1丙酮酸进入线粒体后形成的关键中间物循环反应2经过8个步骤的循环反应CO2释放3完全氧化，释放CO2还原型辅酶4产生NADH和FADH2第三阶段电子传递链:电子传递质子泵氧化磷酸化NADH和FADH2将电子传递给一系列电子传递过程中，将H+泵入线粒体膜利用质子梯度，通过ATP合成酶生成载体间隙ATP氧气在制造过程中的作用ATP最终电子受体促进电子流动12氧气作为电子传递链的最终电氧气的存在使电子能够持续流子受体动3维持质子梯度4提高ATP产量帮助维持线粒体内外的质子浓有氧条件下，ATP产量显著增度差加电子传递链示意图复合体I复合体III复合体IVNADH脱氢酶复合体，接收来自NADH的电细胞色素bc1复合体，传递电子并泵出质细胞色素c氧化酶，将电子传递给氧分子子子氧化磷酸化过程电子传递1电子沿着传递链流动质子泵出2H+被泵入线粒体膜间隙质子梯度形成3膜两侧形成质子浓度差ATP合成4质子通过ATP合成酶回流，驱动ATP合成合成机理ATP旋转催化机制化学渗透理论ATP合成酶的γ亚基旋转，促进ATP质子梯度的能量转化为ATP中的化学的合成能高效率合成每3个H+通过可合成1个ATP分子产量计算ATP22糖酵解三羧酸循环每分子葡萄糖在糖酵解阶段产生2个ATP每循环直接产生1个ATP，间接产生更多3438电子传递链总产量氧化磷酸化过程中产生大约34个ATP一个葡萄糖分子理论上可产生约38个ATP底物级磷酸化氧化磷酸化VS底物级磷酸化氧化磷酸化在糖酵解和三羧酸循环中直接生成ATP效率较低，但速度快在电子传递链中通过质子梯度间接生成ATP效率高，但速度较慢无氧呼吸有氧呼吸VS无氧呼吸有氧呼吸不需氧气，ATP产量低，最终需要氧气，ATP产量高，最终产物为乳酸或乙醇产物为CO2和H2O能量效率有氧呼吸的能量效率远高于无氧呼吸在生命活动中的作用ATP肌肉收缩神经传导ATP为肌肉收缩提供能量，支持运动ATP参与神经冲动的传导和神经递质的释放生物合成主动运输为蛋白质、核酸等生物大分子的合成ATP驱动细胞膜上的主动运输过程提供能量细胞呼吸的比较呼吸类型需氧效率产物有氧呼吸是高CO2,H2O无氧呼吸否低乳酸或乙醇发酵否最低乳酸或乙醇呼吸作用的化学反应式有氧呼吸无氧呼吸（乳酸发酵）C6H12O6+6O2→6CO2+C6H12O6→2C3H6O3+能量6H2O+能量无氧呼吸（酒精发酵）C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量呼吸作用的物质变化底物葡萄糖作为主要能量来源进入呼吸过程中间产物丙酮酸、乙酰辅酶A等中间产物逐步被氧化最终产物有氧呼吸产生CO2和H2O，无氧呼吸产生乳酸或乙醇光合作用与呼吸作用的关系光合作用呼吸作用相互关系利用光能将CO2和H2O转化为葡萄糖和分解葡萄糖，释放能量，产生CO2和H2O两个过程互为逆反应，维持生态系统的O2平衡光合作用和呼吸作用的区别特征光合作用呼吸作用能量流向吸收释放原料CO2,H2O葡萄糖,O2产物葡萄糖,O2CO2,H2O场所叶绿体线粒体细胞呼吸中的能量效率理论效率1葡萄糖完全氧化的理论效率约为40%实际效率2实际效率通常在30-35%之间热量损失3剩余能量以热量形式散失效率调节4细胞可通过各种机制调节呼吸效率呼吸作用效率的影响因素温度氧气浓度适宜温度可提高酶的活性，增充足的氧气供应有利于有氧呼加呼吸效率吸的进行底物浓度酶活性适当的葡萄糖浓度可维持较高呼吸酶的活性直接影响呼吸效的呼吸速率率细胞呼吸的调控机制反馈抑制激素调节基因调控ATP浓度高时抑制呼吸过程中的关键酶如胰岛素促进葡萄糖利用，影响呼吸速率通过调节呼吸相关酶的基因表达来控制呼吸强度细胞呼吸异常与疾病线粒体疾病神经退行性疾病由线粒体DNA突变引起，影响如帕金森病，与线粒体功能异常ATP产生，导致多系统功能障碍有关代谢综合征与细胞呼吸效率降低、能量代谢失衡相关生物工程中的应用生物燃料生产药物研发环境治理利用微生物发酵技术生产乙醇等生物燃料针对呼吸链的药物开发，治疗代谢相关疾利用微生物呼吸降解环境污染物病如何保持身体健康均衡饮食规律运动12提供充足的营养，支持细胞呼增强线粒体功能，提高细胞呼吸所需的酶和辅酶吸效率充足睡眠压力管理34保证细胞修复和能量代谢的平减少氧化应激，维护线粒体健衡康本节小结ATP结构与功能1ATP是细胞能量货币，由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成ATP合成过程2通过糖酵解、三羧酸循环和电子传递链三个阶段合成呼吸类型比较3有氧呼吸效率高，无氧呼吸速度快调控与应用4细胞呼吸受多种因素调控，在医学和生物技术中有广泛应用知识拓展量子生物学代谢工程研究量子效应在生物过程中的作通过改造细胞代谢途径，提高能用，包括光合作用和细胞呼吸量效率和有用物质产量人工光合作用模拟自然光合作用，开发新能源技术。