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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
囊萤夜读
萤虫发光的生物学意义是什么？
传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。
萤火虫发光的原理是什么？
荧光素
能量
激活的荧光素
荧光素酶
+氧气
氧化
荧光素
发出
荧光
生物体内的能源物质:
糖类、脂肪、蛋白质
生物体生命活动主要能源物质:
想一想：生物体的能源物质？
生物体内储存能量的物质:
脂肪
糖类
思考：是哪类物质直接给萤火虫发光提供能量呢？
是葡萄糖，脂肪，还是其他物质？
实验材料：干燥研磨后的萤火虫发光器粉末、
葡萄糖溶液、
脂肪溶液、
ATP溶液、
蒸馏水、
试管、暗箱一个
探究活动:
实验原理：
探究萤火虫发光的直接供能物质
实验目的：
小组讨论：设计实验方案
自变量：
因变量：
无关变量：
添加的物质（葡萄糖/脂肪/？）
是否发光
温度等
荧光消失
暗处
A
B
C
D
２ｍL葡萄糖溶液
２ｍLATP溶液
２ｍL脂肪溶液
２ｍL蒸馏水
就此你得出一个怎样的结论？
15min
暗处
有荧光出现
无荧光出现
无荧光出现
无荧光出现
萤火虫发光器粉末干燥物
ATP
----驱动细胞生命活动的直接能源物质
糖、脂肪中的化学能 ATP中的化学能 细胞生命活动
为什么ATP可以成为直接能源物质
自主学习一:
1.中文名称：
2.ATP的组成结构：
3.组成元素：
4.结构简式及各符号的含义
根据课文86页第二自然段及旁栏资料，完成下列知识：
一、ATP是一种高能磷酸化合物
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1.ATP的分子结构
腺嘌呤（A）
核糖
（1）中文名称：
（2）元素组成：
（3）结构简式：
腺苷三磷酸
C、H、O、N、P
A-P~P~P
腺苷（A）
腺苷一磷酸（AMP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷三磷酸（ATP）
特殊化学键
普通的
磷酸键
特殊化学键（2个）
普通化学键(1个)
腺苷
磷酸基团(3个)
磷酸
一、ATP是一种高能磷酸化合物
2.ATP的供能原理
两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥
ATP中的特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能
ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化
ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30.54KJ。所以说ATP是一种高能磷酸化合物
二.ATP的水解
A–P～P
～
P
Pi+能量
ADP（二磷酸腺苷）
酶
１.ATP水解是哪一个高能磷酸键先发生水解？
２.ATP水解会形成游离的（ ）放出（ 　），ATP就转化为（　　　）。ADP的中文名称是
3.写出具体的反应方程式。
远离Ａ的那个
pi
能量
ADP
二磷酸腺苷
腺嘌呤（A）
核糖
腺苷一磷酸（AMP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷三磷酸（ATP）
、腺嘌呤核糖核苷酸
ATP水解掉末端的2个磷酸后，转化成RNA的基本单位----腺嘌呤核糖核苷酸
3.ATP与RNA的关系
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
一 ATP是一种高能磷酸化合物
P
P
P
~
~
腺嘌呤
腺苷（A)
A：
T：
P：
ATP：腺苷三磷酸
A-P～P～P
“-”：
“~”：
元素组成：C、H、O、N、P
核糖
腺苷
普通磷酸键
磷酸基团
特殊化学键
三个（Tri）
腺嘌呤
核糖
三个磷酸基团
O-
C
O
C
C
H
H
OH
OH
C
C
O
P
O~
P
O~
P
O-
O
O-
O
O-
O
N
C
N
C
C
C
N
C
N
N
H
H
H
H
H
H
H
H
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP
ADP
能量
能量
水解
合成
（1）ATP与ADP互相转化示意图
1.相互转化过程
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP
酶
ADP +Pi
+能量
（2）转化关系式
①释放能量：
ATP
酶
ADP +Pi
+能量
②储存能量：
所需的酶不同
二、ATP与ADP可以相互转化
（1）对于正常的细胞来说，ATP和ADP这种相互转化，时刻不停的发生并处于动态平衡当中。
（2）ATP与ADP的转化机制，在所有细胞中
都是一样的，体现了生物界的统一性。
2.转化的特点
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。
材料分析
（1）ATP与ADP相互转化过程中，物质可逆，
能量不可逆，催化的酶不同，反应场所不同，
因此，不是可逆反应。
-----ATP消耗量大
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含量非常少
ADP转化成ATP的过程中，所需能量从哪里来呢？
人和动物等
绿色植物
用于大脑思考（电能）
用于生物发光(光能)
用于生物发电（电能）
思考：ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？
五. ATP的利用
肌肉收缩（机械能）
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP提供能量的。
物质合成（化学能）
主动运输（渗透能）
实例：ATP为主动运输供能
ATP末端磷酸基团脱离，携能量转移
载体蛋白的空间结构改变；物质实现逆浓度跨膜运输
物质与载体蛋白相应位点结合,载体蛋白的酶活性激活
载体蛋白磷酸化
三、ATP的利用
思考：这里的载体蛋白具有（ ）、（ ）两大功能。
写出ATP为主动运输供能的正确过程（字母排序）：
a.磷酸基团与载体蛋白结合
b.磷酸化导致载体蛋白空间结构改变
c.Ca2+结合位点转向膜的另一侧将Ca2+释放
d.Ca2+与载体蛋白结合位点结合
e.载体蛋白催化ATP水解的酶活性被激活
f.ATP水解
d e f a b c
催化
运输
三、ATP的利用
三、ATP的利用
吸能反应
放能反应
蛋白质的合成
葡萄糖的氧化分解
ATP
储存
水解放能
细胞内的化学反应
ATP的合成伴随着放能反应
ATP的水解伴随着吸能反应
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此可以形象的把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。
三、 ATP的利用
酶
酶
光合作用
呼吸作用
ATP
ADP
主动运输
物质合成
肌肉收缩
……
Pi
Pi
活动：请将ATP与ADP的转化概念图补充完整
能量
能量
生物发光
荧光素
能量
激活的荧光素
荧光素酶
+氧气
氧化
荧光素
发出
荧光
萤火虫发光原理
思维拓展
课堂小结
能源来源 直接能源物质
主要能源物质
生物体内主要储能物质
动物细胞内特有的储能物质
植物细胞内特有的储能物质
最终能源来源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
生物体内的能源物质总结
A—P~P~P
①
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
T
A
C
G
A
T
G
C
②
A
H
④
A
OH
⑤
A
U
G
C
③
辨一辨：
一、概念检测
1.能准确表示 ATP 中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是 （ ）
A．A—P—P ~ P B．A—P ~ P ~ P
C．A ~ P ~ P—P D．A ~ P ~ P ~P
2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是 （ ）
A．脂肪酸 B．氨基酸
C．腺苷二磷酸 D．腺苷三磷酸
练习与应用
B
D
一、概念检测
3.ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于 ATP 的叙述，错误的是 （ ）
A．细胞质和细胞核中都有 ATP 的分布 B．ATP 合成所需的能量由磷酸提供
C．ATP 可以水解为 ADP 和磷酸 D．正常细胞中 ATP 与 ADP 的比值相对稳定
4.离子泵是一种具有 ATP 水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开 ATP 的水解。下列叙述正确的是 （ ）
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
练习与应用
B
C
二、拓展应用
1.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与 ATP 和 ADP 的相互转化有什么关系。
练习与应用
吸能反应,如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量,是吸能反应,这一反应所需要的能量是由 ATP 水解为 ADP 时释放能量来提供的。
放能反应,如丙酮酸的氧化分解能够释放能量,是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外,还用于 ADP 转化为 ATP 的反应,储存在 ATP 中。
二、拓展应用
2.同样是能源物质，ATP 与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出 ATP 具有哪些特点。
练习与应用
在储存能量方面,ATP 同葡萄糖相比具有以下两个特点，一是 ATP 分子中含有的化学能比较少,一分子 ATP 转化为 ADP 时释放的化学能 约只是一分 子葡萄糖的 1/94;二是 ATP 分子中所含的是活跃的化学能,而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为 ATP 分子中活跃的化学能,才能被细胞利用。
二、拓展应用
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以 ATP 作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性？这对你理解生物的进化有什么启示？
练习与应用
植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”ATP,这可以从一个侧 面说明生物界具有统一性,也反映种类繁多的生物有着共同起源。
三、ATP的利用
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此可以形象的把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。
有机物中的化学能
ATP中
的化学能
耗能的
生命活动
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此可以形象的把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。

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