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第2节 细胞的能量“货币”ATP
第5章 细胞的能量供应和利用
本节聚焦：
1.为什么说ATP是细胞的能量“货币”？
2.ATP与ADP是怎样相互转化的？
这有什么意义？
3.细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？
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发光物质吗？
3.在萤火虫发光的过程中有能量转换吗？
化学能→光能
问题探讨：
银烛秋光冷画屏，
轻罗小扇扑流萤。
天阶夜色凉如水，
卧看牵牛织女星。
——唐.杜牧
传递信号，吸引异性交尾
腹部后端细胞内的荧光素
【资料】萤火虫的发光原理
萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。
能量
荧光素酶
荧光素＋氧气
激活
氧化荧光素 + 荧光
细胞中主要能源物质？
细胞中良好的储能物质？
糖类
脂肪
哪种物质为萤火虫尾部细胞发光直接提供能量呢？
探究：萤火虫发光的直接能源物质是什么
【材料】萤火虫发光细胞研磨成的粉末、葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液、蒸馏水等。
取4支试管，编号1、2、3、4，向各试管分别加入萤火虫发光细胞研磨成的粉末和2mL蒸馏水，各试管均发出荧光；一段时间后，荧光消失
1
2
3
4
2ｍL
蒸馏水
2mL
葡萄糖溶液
2mL
脂肪溶液
2mL
ATP溶液
结论：萤火虫发光的直接能源物质是ATP。
发出荧光
一、ATP的化学组成和特点
1.atp的中文名称：
2.atp的结构简式：
A－P～P～P
腺苷三磷酸
ATP是一种高能磷酸化合物。
A代表：
P代表：
～代表：
组成元素：
腺苷
腺嘌呤
核糖
由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，容易断裂，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能。
C、H、O、N、P
1molATP水解释放出的能量高达30.54kJ。
腺苷
磷酸基团
特殊的化学键
一、ATP的化学组成和特点
说明：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一。
腺苷三磷酸（ATP）
腺苷一磷酸 (AMP）
腺苷二磷酸 （ADP）
腺苷（A)
核糖
P
P
P
~
~
腺嘌呤
化合物 结构简式 “A”含义 共同点
ATP
核苷酸 DNA RNA 【典例】不同化合物中“A”的辨析
腺苷
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
ATP
ADP
ATP
ATP合成酶
ATP水解酶
ADP +Pi
+能量
ATP和ADP的相互转化，时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。
ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性。
二、ATP与ADP的相互转化
ATP和ADP的含量很少且相对稳定，但转化速率很快，从而保证细胞内能量的需求。
植物：
动物、真菌和大多数细菌：
ATP
ADP
光能
有机物中的化学能
光合作用
细胞呼吸
用于各项生命活动
主动运输
发光、发电
肌肉收缩
大脑思考
物质合成等
光能、呼吸作用时有机物分解释放的能量
呼吸作用时有机物分解释放的能量
ATP生成的途径/过程：
光合作用、呼吸作用
ATP
ATP合成酶
ATP水解酶
ADP +Pi
+能量
ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应，因为反应的酶、能量是不同的。物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。
二、ATP与ADP的相互转化
这是一个可逆反应吗？
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，
如大脑思考、电鳐发电、生物发光和物质的主动运输。
生物放电
主动运输
生物发光
大脑思考
（渗透能）
（电能）
（光能）
ATP的利用
肌细胞收缩
葡萄糖+果糖→蔗糖
细胞内各种吸能反应
（机械能）
（化学能）
酶
参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当膜内侧的Ca2+与其 时，其酶活性就被 了。
在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的
脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是 。
载体蛋白磷酸化导致其 发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。
ATP为主动运输供能示意图
相应位点结合
激活
末端磷酸基团
载体蛋白的磷酸化
空间结构
能量
荧光素酶
荧光素＋氧气
激活
氧化荧光素 + 荧光
ATP
ATP激活的原理？
使荧光素磷酸化
吸能反应
放能反应
蛋白质的合成
葡萄糖的氧化分解释放能量
ATP
储存
水解放能
ATP的合成一般与放能反应相联系
ATP的水解一般与吸能反应相联系
四、ATP的合成、水解与吸能反应和放能反应的关系
能量通过ATP分子在吸能反应与放能反应中流通，所以把ATP比喻为细胞的能量“货币”。
有关能源物质的总结：
生命活动的直接能源物质
主要能源物质
良好的储能物质
动物细胞的储能物质
植物细胞的储能物质
能量的最终来源
糖类、脂肪、蛋白质等有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能→用于各项生命活动
ATP是直接的能源物质，是细胞内流通的能量“货币”。
ATP
糖类
脂肪
脂肪和糖原
脂肪和淀粉
太阳能
课堂总结
课堂反馈：
1.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和特殊化学键数目依次是（ ）
A. 1 2 2 B. 1 2 1
C. 1 3 2 D. 2 3 1
2.如图是生命活动中最常用的直接能源物质的结构式,下列相关描述正确的是(　　)
A.①是腺嘌呤
B.②是腺嘌呤脱氧核苷酸
C.③是ADP,其末端的磷酸基团具有较高的转移势能
D.④是ATP
C
D
3.如图为ATP分子的结构式,ATP分子的结构简式可以表示为A—P～P～P。下列说法不正确的是 (　　)
A.生命活动所需的能量通常来自化学键④
B.在结构简式中的A对应结构式中的①和②,表示腺苷
C.断裂化学键③形成的化合物之一是组成DNA的单体
D.ATP分子中含有的元素有C、H、O、N、P
C
4.细胞内的能量供应机制如图所示,下列说法中错误的是(　　)
A.图中X代表的是ATP
B.ATP与ADP之间可以相互转化
C.酶Ⅰ和酶Ⅱ是同一种酶
D.ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的统一性
C
5.下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)
A.ATP分子水解去掉两个磷酸基后变成了RNA的基本单位
B.ATP分子中储存着大量的活跃化学能，是一种高能磷酸化合物
C.ATP是生物的主要能源物质
D.ATP水解成ADP时，是远离A的特殊的化学键断裂，释放能量
6.细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的分解和合成相联系，下列说法正确的是(　)
A.植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成，是吸能反应
B.氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP，是放能反应
C.放能反应一般伴随着ADP产生，吸能反应一般伴随着ATP合成
D.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
C
D

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