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(共32张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”ATP
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。
——杜牧《秋夕》
1、萤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、萤火虫发光需不需要能量呢？
相互传递求偶信号，以便繁衍后代。
腹部后端细胞内有荧光素。
需要，且有能量转换
萤火虫发光需要
主要能源物质？
主要储能物质？
糖类
脂肪
这些物质能为萤火虫发光直接供能吗
探究：生命活动的直接能源物质
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
观察
15min
暗处处理
预期结果如何？
有荧光
出现
无荧光出现
无荧光
出现
无荧光
出现
实验结论：ATP是直接能源物质。
一、ATP的功能
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
一、ATP的功能
“现 金”
蛋白质
脂肪
糖类
ATP
细胞能源物质的比喻
“不动产”
“定期存款”
“活期存款”
———
———
———
———
直接能源物质
主要能源物质
良好储能物质
1.ATP由那些化合物组成（化学成分）？
2.ATP的中文名称？
3.ATP的组成元素？
3.ATP的结构简式为？
4.A、T、P、—、～分别代表什么？
5.ATP为什么不稳定？
6.ATP为什么是高能磷酸化合物？
7.ATP的A包含哪几部分？
跟组成核苷酸的A有什么区别？
二、ATP是一种高能磷酸化合物
自主阅读：结合P86“相关信息”，阅读ATP是一种高能磷酸化合物一段，
讨论以下问题，并在书上勾画下来（3min)
ATP结构式
二、ATP的结构
1.化学组成：
核糖
1分子腺苷（A）
腺苷三磷酸（ATP）
磷酸基团（P）
磷酸基团（P）
磷酸基团（P）
2.中文名称：
腺嘌呤
3.组成元素：
C、H、O、N、P
（与核酸/核苷酸、磷脂一样）
3分子磷酸基团（P）
ATP结构式
4.结构简式：
A–P～P～P
腺苷
（腺嘌呤和核糖）
磷酸基团（3个）
特殊的化学键（2个）
普通的化学键
ATP在酶的作用下水解时，脱离下的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合（磷酸化），从而使后者结构发生变化。
相邻的磷酸基团都带负电荷互相排斥
特殊的化学键不稳定
末端磷酸基团有离开ATP
而与其他分子结合的趋势
（即具有较高转移势能）
脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成游离的磷酸（以Pi表示）
5.结构特点：
(1)不稳定：末端磷酸基团具有较高的转移势能
(2)高能量
1molATP水解释放的能量高达30.54kJ
水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫高能化合物
——ATP是一种高能磷酸化合物
注意：ATP是物质，不是能量
（只是其特殊化学键中储存了能量）
练一练：尝试构建ATP的结构模型
假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团，
代表普通化学键、 代表特殊化学键，尝试构建ATP的模型，
并在纸上画出来
~
核糖
腺嘌呤
腺苷(A)
磷酸基团（P）
腺嘌呤核糖核苷酸
—RNA的基本单位之一
腺苷一磷酸（AMP）
腺嘌呤核糖核苷酸
—RNA的基本单位之一
腺苷二磷酸（ADP）
知识拓展：ATP的结构模型及ATP与RNA的关系
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
知识拓展：不同化合物中“A”的辨析
练一练：下面各个圆圈中代表的含义相同的有哪些？
腺嘌呤核糖核苷酸
腺苷
腺嘌呤核糖核苷酸
腺苷
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
一、ATP与ADP的相互转化
ATP水解酶
A–P～P～P
A–P～P + Pi
+ 能量
ADP:腺苷二磷酸
反应式：
ATP
ATP水解酶
ADP + Pi
+ 能量
1、ATP的水解：
用途？
直接用于各项生命活动
ATP水解与吸能反应有关
资料分析：
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
消耗大
成人体内ATP总量约2~10mg人体在安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s
ATP
含量少
1
2
矛盾
2、ATP的合成：
ATP合成酶
ATP
ADP + Pi
+ 能量
动物和人等
绿色植物
呼吸作用
光
合
作
用
呼
吸作用
从哪里来？
光
能
有机物中的化学能
思考：
动植物细胞合成ATP的场所分别有那些？
合成ATP的场所：
动：线粒体、细胞质基质
植：线粒体、细胞质基质
叶绿体
3、ATP与ADP的相互转化
（1）转化过程：
能量
Pi
能量
Pi
合成酶
水解酶
（2）转化特点：
a、 时刻不停地发生处于动态平衡之中
b、所有细胞共有的能量供应机制
→体现了生物界的统一性
（3）意义：
ATP含量少，消耗大，但合成和水解都迅速，使细胞内ATP含量相对稳定，保证了细胞内能量的持续供应
反应
反应类型
酶的类型
能量来源
能量去向
反应场所
ATP ADP+ Pi+能量
ATP水解酶
ATP合成酶
ADP + Pi +能量 ATP
水解反应
合成反应
ATP水解酶
ATP合成酶
活细胞中需能部位
细胞质基质、线粒体、叶绿体等
特殊的化学键
有机物中的化学能、光能
用于各项生命活动
储存于特殊的化学键中
思考：ATP与ADP的相互转化过程是可逆反应吗？
不是可逆反应：反应条件、能量来源和去路、反应场所不同
注意：物质可逆，但能量不可逆，且酶和反应场所不同
小结：ATP与ADP的相互转化
二、ATP的利用
1. ATP的利用举例
大脑思考（电能）
主动运输（渗透能）
生物发光(光能)
生物发电（电能）
肌肉收缩（机械能）
细胞内各种物质合成（化学能）
A
B
C
+
ATP
反应物
生成物
运动蛋白
蛋白质发生移动
ATP
注：ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能
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？
：绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的
注：ATP不是唯一直接能源物质，GTP、CTP、UTP等也可作直接能源物质
典例：ATP为主动运输供能机制
Ca2+
ATP
ADP
Ca2+
ADP
Ca2+
Ca2+ 与载体相应位点结合
ATP水解酶被激活
催化ATP水解：末端磷酸基团脱离,挟能量与载体蛋白结合
载体蛋白磷酸化
载体蛋白空间结构改变
使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外
ATP供能的原理：
ATP水解释放的磷酸基团可以使蛋白质等分子磷酸化，使其空间结构发生变化，活性改变，因而可以参与各种化学反应。
阅读P88图5—7简述Ca2＋主动运输载体是如何利用ATP的
运输作用
催化作用
理解ATP是细胞的能量“货币”
ATP水解释放出能量，属于 反应，而释放的能量可供给 反应利用
（如蛋白质的合成）
ATP合成需要能量，属于 反应，所需能量可由 反应提供
（如葡萄糖的氧化分解）
放能
吸能
——ATP水解与吸能反应相联系
放能
吸能
——ATP合成与放能反应相联系
能量通过ATP分子在放能反应和吸能反应之间流通
——ATP是细胞的能量“货币”
能源物质归纳：
生物体能源物质
生物体主要能源物质
生物体内良好储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
直接能量物质
生物体最终能源来源
ATP
糖类
脂肪
脂肪、糖原
脂肪、淀粉
太阳能
糖类、脂肪、蛋白质、ATP
萤火虫发光原理（参考P89小字）：
荧光素
能量
激活的荧光素
氧化荧光素
O2
荧光素酶
发荧光
课堂总结
完成P89练习与应用
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。
如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应
吸能反应与ATP水解相联系
如葡萄糖的氧化分解
放能反应与ATP合成相联系
拓展应用
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
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。
拓展应用
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以AP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
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。

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