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第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
学习目标：
1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点；
2.依据ATP与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。
《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.萤火虫发光的生物学意义是什么？
2.萤火虫发光的原理是什么？（结合89页小字部分）
相互传递信号，以便繁衍后代。
问题探讨
问题：细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？
糖类是细胞中主要的能源物质
脂肪是细胞中良好的储能物质
驱动细胞生命活动的直接能源物质 --- ATP
荧光素+能量+O2 氧化荧光素
荧光素酶
ATP的中文名称:
ATP的元素组成:
腺苷三磷酸
C H O N P
一. ATP是一种高能磷酸化合物
1.ATP的结构
ATP的结构简式:
A－P～P～P
A－P～P～P
A:
P:
～:
—:
腺苷
磷酸基团
普通的化学键
特殊的化学键
思考：同为这五种元素组成的还有哪些物质？
核酸，磷脂
思考：
1.核酸中的”A”名称是什么？
2.与ATP中的”A”有何不同？
腺嘌呤
腺苷一磷酸（AMP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷三磷酸 （ATP）
腺苷（A）
P
探究活动一：用以下三个结构构建ATP模型
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
结构简式：
A—P ~ P ~ P
思考：
1. “—”和“~”的稳定性是否一样？
A
核糖
P
P
P
~
~
A
模型:
由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而互相排斥等原因，使得这种特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团（携带两个负电荷）有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能。
A—P ~ P~ P
ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放能量高达30.54KJ，因此ATP是一种高能磷酸化合物。
腺苷
(腺嘌呤+核糖)
磷酸基团
普通的化学键
特殊的化学键
针对训练
ATP（腺苷三磷酸）
我相当脆弱，水解时容易断裂
ADP（腺苷二磷酸）
核糖
P
P
P
腺嘌呤
~
~
结合P86最后一段及图5-4尝试写出ATP水解和生成的反应式。
核糖
P
P
腺嘌呤
~
~
思考：
1.脱去一个磷酸基团后的结构叫什么？
二. ATP和ADP可以相互转化
2.ADP还能形成ATP吗？
ATP水解酶
A－P～P～P
A－P～P + Pi +
1. ATP水解
二. ATP和ADP可以相互转化
用于大脑思考（电能）
用于主动运输
用于生物发光(光能)
用于生物发电（电能）
用于物质合成（化学能）
用于肌肉收缩
能量
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。
ATP如何为生命活动提供能量？
ATP的利用
ATP
ADP
ADP
Ca2+
Ca2+
Ca2+
钙离子的主动运输
二. ATP和ADP可以相互转化
ADP + Pi +
ATP
ATP合成酶
2. ATP合成
能量
呼
吸
作
用
人、动物、
真菌、多数细菌等
光
合
作
用
呼
吸
作
用
绿 色 植 物
储存在特殊
的化学键中
酶
酶
细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
请将 ATP和ADP可以相互转化概念图补充完整
（来源）呼吸作用光合作用等
能量
（去路）这里的能量用于各项生命活动。
能量
Pi
Pi
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
对细胞的正常生活来说，ATP和ADP的转化是时刻不停地发生且处于动态平衡的。
ATP消耗量大
ATP含量很少
矛盾
资料1：研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。
ATP合成和水解都非常迅速
资料3：每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解.
资料2：成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。
ATP含量很少，但是转化速度快！！
思考：生命活动消耗ATP的量大吗？细胞内含量多吗？
ATP ADP+ Pi+
ATP水解酶
ATP合成酶
思考：ATP和ADP可以相互转化是可逆反应吗？
能量
反 应 ATP → ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 → ATP
反应类型
酶的类型
场　　所
能量来源
能量去向
水解反应
合成反应
水解酶
合成酶
活细胞多种场所
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
特殊化学键
有机物中的化学能、光能
用于各项生命活动
储存于特殊化学键中
结论 ：物质是可逆的，能量是不可逆的，场所、酶也不同
酶
酶
酶
针对训练
吸能反应总是与____________相联系，由ATP水解提供能量；
放能反应总是与____________相联系，释放的能量贮存在ATP中。
ATP的水解
ATP的合成
放能反应(释放能量)
吸能反应(吸收能量)
水解
ATP
蛋白质的合成
葡萄糖等氧化分解
吸水
放合
合成
ATP
ATP的水解与合成和细胞中的化学反应有什么联系？
课本P89第一段
大额支票
呼吸作用
ATP是细胞内的能量“货币”
ATP中的化学能
ATP水解
直接用于各项生命活动
兑换
小额现金
开销
直接用于各种生活
糖类等有机物中有化学能
1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放能量2870kJ，
1 mol ATP水解可以释放能量30.54kJ。
思考：为什么ATP能直接供能而葡萄糖不能？
能量来源 直接的能源物质
主要的能源物质
生物体内重要储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
最终的能量来源
ATP
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
糖类
总结
ATP
全称：三磷酸腺苷
结构简式： A-P～P～P
ATP的来源：
ATP与ADP相互转化:
ATP的利用：各种形式的能量
光合作用
呼吸作用
ATP ADP+Pi+能量
酶1
酶2
总结：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。
课堂小结

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