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复习回顾
1.分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为________。
2.酶是______________________________________，酶的化学本质是____________，其基本组成单位是____________________，其主要元素组成是________________；
酶在_____________都可以起作用。
3.酶有如下的特性：________、________和酶的作用条件________。
4.________________________，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶_____________。0 ℃左右时，酶的活性________，但酶的______________稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，酶制剂适于在________下保存。(P84)
活化能
活细胞产生的具有催化作用的有机物
蛋白质或 RNA
氨基酸或核糖核苷酸
C、H、O、N 或
C、H、O、N、P
细胞内外
高效性 专一性 较温和
过酸、过碱或温度过高
永久失活
很低 空间结构
低温
第5章 细胞的能量供应与应用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
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本节
聚焦
1. 通过对ATP化学组成和结构特点的分析，理解ATP的结构与其功能相适应；
2. 通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，概述ATP形成所需能量的主要来源及意义；
3. 通过对生活实例的讨论分析，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
第2节
细胞的能量“货币”ATP
问题探讨P86
“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，想象夜空中与星媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。
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化吗？
提示：萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递信号，以便繁衍后代。
提示：萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
提示：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。
飞舞的小灯笼——萤火虫
萤火虫发光需要细胞提供能量；
细胞内物质的主动运输需要能量；
物质的合成需要能量；
肌纤维的收缩也需要能量，这些能量从哪里来呢？细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞生命活动提供能量的却是另外一种有机物——ATP。今天我们将学习细胞的能量“货币”ATP
一、ATP是一种高能磷酸化合物
第2节
ATP分子的结构及特点
细胞的能量“货币”ATP
CH
O
H
H
H
OH
H
OH
HC
N
N
N
C
C
C
NH2
C
H
H
O
P
O－
O
O
P
O－
O
～
O
P
O－
O
～
O－
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
磷酸基团
磷酸基团
特殊的化学键
C、H、O、N、P
元素组成
磷脂、DNA、RNA
腺嘌呤、核糖、磷酸
化学组成
腺苷(用A表示)
A—P~P~P
结构简式
3个
(用T表示)
ATP：腺苷三磷酸
中文名称
A：腺苷；T：3个；P：磷酸基团
—：1个普通的化学键；~：2个特殊的化学键
“~”老教材称“高能磷酸键”，现已不提，模拟题可能继续使用。
第2节
ATP分子的结构及特点
细胞的能量“货币”ATP
腺嘌呤
核糖
磷酸
基团
磷酸
基团
腺 苷
磷酸
基团
三个磷酸基团
腺苷三磷酸（ATP）
第2节
ATP分子的结构及特点
细胞的能量“货币”ATP
腺嘌呤
核糖
磷酸
基团
磷酸
基团
腺 苷
磷酸
基团
2个磷酸基团
腺苷二磷酸（ADP）
第2节
ATP分子的结构及特点
细胞的能量“货币”ATP
腺嘌呤
核糖
磷酸
基团
磷酸
基团
腺 苷
磷酸
基团
1个磷酸基团
腺苷一磷酸（AMP）
提示：
RNA基本单位之一：腺嘌呤核糖核苷酸。
第2节
ATP分子的结构及特点
细胞的能量“货币”ATP
CH
O
H
H
H
OH
H
OH
HC
N
N
N
C
C
C
NH2
C
H
H
O
P
O－
O
O
P
O－
O
～
O
P
O－
O
～
O－
原 因：两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等。
磷酸分子
O
P
O－
O
O－
CH
O
H
H
H
OH
H
OH
HC
N
N
N
C
C
C
NH2
C
H
H
O
P
O－
O
O
P
O－
O
～
O－
ADP
酶
结果：末端的磷酸基团有一种脱离下来与其他分子结合的趋势。具有较高的转移势能。
ATP
提示：
脱离下来的磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
第2节
ATP分子的结构及特点
细胞的能量“货币”ATP
A－P～P～P
放能
特点：“～”特殊的化学键不稳定，末端的磷酸基团脱离下来，挟能量与其他分子结合。
该过程是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。ATP是一种高能磷酸化合物。
拓展：
【高能磷酸化合物】是指水解1mol该物质能释放20.92kJ以上能量的磷酸化合物。除了ATP，还有ADP、 磷酸肌酸等
ATP、DNA、RNA中“A”含义的比较
ATP中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)；
DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸；
RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸；
核苷酸中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
课堂练习
1.下列关于ATP的叙述中，错误的是(　　)
A.ATP分子中含有三个特殊化学键
B.正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
C.ATP分子水解掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤核糖核苷酸
D.ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质
A
课堂练习
2.在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是(　　)
A．①和② B．①和③
C．③和④ D．⑤和⑥
D
二、ATP与ADP可以相互转化
第2节
ATP与ADP相互转化
细胞的能量“货币”ATP
P
P
P
～
～
P
P
～
Pi
能量
水解
合成
Pi
能量
转化实质：ATP中能量的储存与释放主要通过末端磷酸基团的结合和脱离来实现。
第2节
ATP与ADP相互转化
细胞的能量“货币”ATP
含量很少；但转化迅速，细胞内ATP含量总处于动态平衡的状态，从而保证了能量的持续供应。该机制是生物界的共性。
细胞内ATP含量与转化特点
说明：
成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h，有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的
第2节
ATP与ADP相互转化
细胞的能量“货币”ATP
(1)释放能量：
(2)储存能量：
相互转化的反应式
第2节
ATP与ADP相互转化
细胞的能量“货币”ATP
①人、动物、真菌、大多数细菌：来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。
②绿色植物：除来自呼吸作用所释放的能量，还可以来自光能。
)合成ATP所需能量的来源
第2节
ATP与ADP相互转化
细胞的能量“货币”ATP
ATP与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，这体现了生物界的统一性。
ATP与ADP相互转化意义
第2节
ATP与ADP相互转化
细胞的能量“货币”ATP
【讨论】ATP可以分解得到ADP，同样ADP也可以合成ATP，那么，ATP与ADP的相互转变是化学上的可逆反应吗？为什么？
提示：
①ATP转化为ADP的反应为水解反应，而ADP转化为ATP的反应为合成反应。根据酶的专一性特点，二者所需酶的种类不同。②从能量的来源看，ATP水解释放能量，ATP合成储存能量。③反应进行的也各不相同，产生ATP的部位主要是细胞质基质、线粒体、叶绿体，ATP分解的场所较广泛。
ATP与ADP可以相互转化
课堂练习
3.如图表示ATP与ADP之间的转化图，下列分析错误的是(　　)
A.A为ATP，B为ADP　　　　
B.能量1和能量2来源不同
C.酶1和酶2是同一种酶　　　　　
D.C1和C2是同一种物质
C
三、ATP的利用
第2节
ATP的利用
细胞的能量“货币”ATP
细胞中绝大多数消耗能量的生命活动是由ATP直接供能。
ATP的生理功能
第2节
ATP为主动运输供能的过程
细胞的能量“货币”ATP
参与Ca2+主动运输的载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶。
Ca2+与载体蛋白结合
在载体蛋白这种酶的作用下，ATP末端的磷酸基团脱离，挟能量与载体蛋白结合。
载体蛋白的磷酸化
载体蛋白的磷酸化导致其空间结构改变，使Ca2+的结合位点转向膜外，释放Ca2+。
载体蛋白空间结构改变
第2节
吸能反应和放能反应
细胞的能量“货币”ATP
P
P
P
～
～
P
P
～
Pi
能量
Pi
能量
水解
合成
【含义】
细胞内需要吸收能量的化学反应。
【举例】
蛋白质的合成
吸能反应
放能反应
【含义】
细胞内释放能量的化学反应。
【举例】
葡萄糖的氧化分解
第2节
吸能反应和放能反应
细胞的能量“货币”ATP
【讨论】为什么说ATP是细胞的能量“通货” 为什么还说细胞的主要能源物质是糖类？它们有何内在联系？
提示：
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通；
糖类是主要的能源物质，但糖类氧化分解时所释放的能量需转移到ATP中，方可被用于各种吸能反应。事实上，细胞中ATP形成时所需能量正是源于多种生化反应所释放的能量。
第2节
拓展——萤火虫发光的原因
细胞的能量“货币”ATP
发光细胞
荧光素
荧光素酶
ATP
激活
发生氧化反应
氧化荧光素
发出荧光
萤火虫
O2
特别提醒
(1)ATP在体内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，使细胞内ATP含量保持相对稳定。
(2)ATP并非细胞生命活动唯一的直接供能物质，只是绝大多数生命活动的直接能源物质，除此之外，还存在其他的直接供能物质。
(3)ATP转化为ADP又称ATP的水解反应，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。
(4)ATP和ADP相互转化理解为“物质是可逆的，能量是不可逆的〞或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的〞
课堂练习
4.下列关于ATP与ADP相互转化的叙述，正确的是
(　　)
A.ATP和ADP相互转化是一种可逆反应
B.细胞可以利用热能将ADP转化为ATP
C.ATP转化成ADP时，所有的特殊化学键都断裂
D.动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的，说明了生物界具有统一性
D
知识总结
第2节
细胞的能量“货币”ATP
练习与应用P89
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
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
一、概念检测
B
D
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
一、概念检测
C
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。
【提示】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。
【提示】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，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。
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？这你理解生物的进化有什么启示？
【提示】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。
THANKS
敬请批评指正！

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