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第2节 细胞的能量“货币”ATP
ATP≠能量，ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。
学习目标（1min）
1.依据ATP的分子简式，说出ATP的化学组成和特点。
2.根据ATP和ADP的相互转化，解释ATP在细胞生命活动中的作用。
“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。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
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？
主要是相互传递信号，以便繁衍后代。
萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
3.在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？
有，萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，
只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。
萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和
荧光素酶。
荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。
科学家运用这一原理，将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。
荧光树
ATP 是细胞的直接能源物质
2.ATP的结构简式为？
4.ATP简式中A、T、P、–、~分别代表什么？
3.ATP的中文名称？
腺苷三磷酸
A–P～P～P
A代表腺苷 T代表三个 P代表磷酸
–代表普通化学键 ~代表特殊化学键
1.ATP的组成元素
Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ
A
T
P
（A—P～P～P）
普通化学键
（1个）
特殊化学键
（2个）
键断裂释放能量：普通化学键 ＜ 特殊化学键
核糖
磷酸
腺嘌呤
磷酸
磷酸
～
～
腺苷（A）
AMP（腺苷一磷酸/
腺嘌呤核糖核苷酸）
ADP （腺苷二磷酸）
ATP （腺苷三磷酸）
注意：AMP是 RNA 的基本组成单位之一
远离腺苷的特殊化学键易断裂，也容易重新形成。
含氮碱基中的A——腺嘌呤
ATP中的A ——腺苷（腺嘌呤＋核糖）
脱氧核糖核苷酸中的A ——腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸中的A ——腺嘌呤核糖核苷酸
①腺苷
②腺嘌呤脱氧核苷酸
③腺嘌呤核糖核苷酸
④腺嘌呤
如下图所示，圆圈中的“A”依次表示
ATP彻底水解可得到：磷酸、核糖、腺嘌呤
GTP彻底水解可得到：磷酸、核糖、鸟嘌呤
CTP彻底水解可得到: 磷酸、核糖、胞嘧啶
UTP彻底水解可得到: 磷酸、核糖、尿嘧啶
直接能源物质
---ATP
主要能源物质
--糖类
良好储能物质—
脂肪
生命活动主要承担者----蛋白质
含易于断裂的 “特殊化学键”, 断裂后放能
不含易于断裂 “特殊化学键”
细 胞 内 供 能 的 顺 序
(1)ATP是由C、H、O、N、P组成的。 (√)
(2)ATP是高能磷酸化合物，含有 三 个特殊的化学键。
(×)
(3)1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。 (×)
(4)ATP水解时，两个特殊的化学键都断裂，生成ADP
和Pi。 (×)
两
腺苷
一
核糖
磷酸
腺嘌呤
磷酸
磷酸
～
～
腺苷（A）
2．下图表示ATP的结构，相关叙述正确的是(　　)
A．b键断裂后形成 ADP 和Pi
B．图中的3表示ATP中的字母A
C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成 DNA 的基本单位
D．组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P
ab:高能磷酸键
AMP
ATP：A——腺苷（核糖2+腺嘌呤3）
RNA
腺嘌呤核糖核苷酸
D
ATP与ADP相互转化
资料1：人体每天进行正常活动所需的ATP量约等于他的体重，而细胞内ATP、ADP的总量仅有2～10mg。
ATP含量少
资料2：成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达720kg。
需要量大，转化快
细胞中ATP含量 ，而生命活动却不停地消耗ATP，使ATP迅速 。 细胞中ATP的含量之所以
保持相对稳定， 在于 。
ATP—ADP快速相互转化
很少
减少
ATP
能量
能量
ADP
Pi
水解酶
Pi
合成酶
ATP含量很少，ATP和ADP相互转化，时刻不停地发生且处于动态平衡中
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
ATP ADP+Pi+能量
水解酶
合成酶
释放能量，用于吸能反应
吸收能量，用于放能反应
动态平衡
病毒必须寄生于活细胞，没有能量供应机制
细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。
前者是需要吸收能量的，如蛋白质、蔗糖的合成
后者是释放能量的，如葡萄糖、丙酮酸的氧化分解等。
许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。
A－P~P~P
A－P~P
能量
供给吸能反应
来自放能反应
光合作用
呼吸作用
Pi
Pi
能量
各项生命活动
ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗
合成酶
水解酶
物质 可逆，能量和酶 不可逆 不可逆反应
不是。ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体，能量来源是化学能（细胞呼吸）或光能（光合作用）。ATP水解的场所是各种需能部位，能量来源于特殊的化学键。
ATP与ADP相互转化的过程是否为可逆反应？(从反应条件、能量来源、去向、反应进行的场所方面分析)
人、动物、真菌、大多数细菌
绿色植物
能量
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
ADP + Pi +
ATP
合成酶
人、动物、真菌、大多数细菌：呼吸作用时有机物分解所释放的能量
绿色植物：呼吸作用和光合作用
ATP的利用
用于各项生命活动
（细胞内各种吸能反应）
电鳐发电
肌肉收缩
大脑思考
主动运输
生物发光
物质合成
细胞内
细胞外
(1)根细胞产生ATP的生理过程为细胞呼吸和光合作用。
(×)
(2)ATP和ADP的相互转化与吸能反应和放能反应联系在一起。 (√)
(3)ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，且是生物界的共性。 (√)
根细胞——无叶绿体，无法进行光合作用
下列过程中能使细胞内ADP增加的是(　　)
A．酒精进入肝脏细胞
B．肺泡中的氧气进入血液
C．肠道中的甘油进入小肠绒毛上皮细胞
D．胰腺细胞分泌胰岛素
消耗ATP
自由扩散
自由扩散
自由扩散
胞吐——需要消耗能量
（ATP供能）
D
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(ATP)
B
D
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
绿色植物合成ATP需要的能量主要由光合作用和细胞呼吸提供。
磷酸只提供ATP合成的物质，不提供能量。
B
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
C
A、离子通过离子泵的跨膜运输需要载体和消耗能量，属于主动运输。
B、离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，是逆浓度梯度进行的。
C、由于离子泵跨膜运输离子需要消耗能量，一氧化碳中毒会降低细胞呼吸，降低能量供应，降低离子泵跨膜运输离子的速率。
D、离子的跨膜运输需要载体蛋白，因此加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率。
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。
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。
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以热能形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。
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。
ATP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时释放的化学能大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。
葡萄糖具有以下两个特点：
一是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。
二是葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。

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