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第2节 细胞的能量“货币”ATP
必修一 分子与细胞
第5章 细胞的能量供应和利用
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
萤火虫的尾部为什么能发光？
谁”直接”给萤火虫发光提供能量呢？
问题探讨
生命活动”主要”的能源物质：
生命活动”主要的储能”物质：
生命活动”最终的能量”来源：
糖类
脂肪
太阳能
ATP是萤火虫发光的直接供能物质。
阅读教材P86思考以下问题
ATP的中文名称是什么？
组成ATP的元素有哪些？
ATP的化学组成是？
ATP的结构简式是？
A、T、P分别代表什么？腺苷是由什么组成的？
（一）ATP的结构
一、ATP是一种高能磷酸化合物
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
特殊的化学键
2.组成元素
C、H、O、N、P
3.化学组成
4.结构简式
A－P~P~P
1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团
5.结构特点
1.中文名称
腺苷三磷酸
远离腺苷的特殊的化学键易水解
（一）ATP的结构
一、ATP是一种高能磷酸化合物
P
P
腺嘌呤
核糖
P
~
~
AMP（腺苷一磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
ATP（腺苷三磷酸）
腺苷（A）
（2016全国I卷29题）有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。
（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 （填“α”“β”或“γ”）位上。
（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”“β”或“γ”） 位上。
γ
α
练习
ATP
DNA
RNA
核苷酸
腺苷
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
辨析：分析下面的A是不是同一种物质？
ATP不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。
ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)。
拓展延伸
腺嘌呤
核糖
P
~
P
P
~
腺嘌呤
脱氧核糖
P
~
P
P
~
资料一：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。
资料分析
ATP消耗量大
ATP含量很少
资料二：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合成和水解都非常迅速
资料三：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。
P
P
P
～
～
水解
Pi
能量
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP水解释放的能量用于细胞中各项生命活动
生物发光、放电、细胞分裂、生长、主动运输等
P
P
～
二、ATP与ADP可以相互转化
动物和人等通过呼吸作用释放有机物中的化学能
绿色植物既通过光合作用利用光能，还可以通过呼吸作用释放有机物中的化学能
P
P
P
～
～
合成
P
P
～
能量
Pi
P
P
P
～
～
Pi
能量
水解
P
P
～
二、ATP与ADP可以相互转化
合成
能量
Pi
ATP和ADP可以相互转化，且处于动态平衡中
ATP、ADP相互转化的能量供应机制普遍存在于所有生物的细胞内
ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗？
ATP水解 ATP合成
反应条件
反应场所
能量来源
能量去向
水解酶
合成酶
细胞质基质、线粒体、叶绿体
高能磷酸键内的化学能
用于各项生命活动
储存在ATP中
广泛存在于细胞的各个部位
有机物中的化学能或光能
不是可逆反应，物质是可逆的，酶不一样，能量是不可逆的
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP
ADP
+Pi
+ 能量
合成酶
水解酶
ATP ADP + Pi +能量
ATP水解酶
ATP水解释放的能量用于细胞中各项吸能反应
三、ATP的利用
电鳐发电
大脑思考
萤火虫发光
主动运输
葡萄糖+果糖→蔗糖
酶
用于物质合成
ATP为萤火虫发光提供能量
ATP供能
荧光素
激活的荧光素
荧光素酶
＋O2
氧化
荧光素
荧光
2013年，据英国《每日邮报》报道,科学家正在培育一种“生物发光树（Glowing trees）”，未来它将成为天然的路灯，而无需电能供给，非常环保。英国剑桥大学的研究小组正在研制一种特殊的基因，该基因具备萤火虫的生物发光特征，未来可植入不同类型的生物体；如果利用该基因培育树木，它将有效地替换传统路灯，生物发光植物还将为那些没有输电网络的居民带来生活便利。
三、ATP的利用
三、ATP的利用
能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通
ATP是细胞的能量“货币”
水解
P
P
P
～
～
Pi
能量
P
P
～
合成
能量
Pi
吸能反应：需要吸收能量，比如蛋白质的合成。
放能反应：释放能量，如葡萄糖的氧化分解，用于ATP的合成。
ATP
全称：腺苷三磷酸
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
水解酶
合成酶
小结
1.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和特殊的化学键数目依次是（ ）
A、1，2，2 B、1，2，1
C、1，3，2 D、2，3，1
C
练习
2.下图为ATP的结构示意图，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列叙述正确的是( )
A.①为腺嘌呤，即ATP中的“A”
B.化学键②易于水解和再生
C.在ATP－ADP循环中③不可重复利用
D.若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP
B
3.如图是ATP与ADP的循环图解，其中①②表示过程。下列相关叙述错误的是( )
A.绿色植物在黑暗条件下，①过程也能发生
B.细胞中的吸能反应一般与②过程相联系
C.与平静状态时相比，剧烈运动时①②过程都会加快
D.细胞进行呼吸作用释放的能量全部用于①过程
D

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