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5.2 细胞的能量“货币”ATP
囊萤夜读
《秋夕》
唐代 杜牧
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。
问题探讨
ATP是萤火虫发光的直接供能物质。
问题探讨
萤火虫
1、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
2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
腹部后端细胞内有荧光素。
3、萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
腹部细胞内一些有机物中储存的化学能转变为光能
问题探讨
萤火虫发光需要
能量！
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
一、ATP是一种高能磷酸化合物
糖、脂肪
生命活动
直接利用
ATP
细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞的生命活动提供能量的却是另一种有机物——ATP。
（教材86页）
一、ATP是一种高能磷酸化合物
能 量
生命活动”主要”的能源物质：
生命活动”最终的能量”来源：
谁”直接”给我们的生命活动提供能量呢？
糖类
脂肪
生命活动”主要的储能”物质：
太阳能
有关能源物质的总结回顾
生命活动直接能量来源
主要能源物质
生物体内良好的储能物质
动物细胞内良好的储能物质
植物细胞内良好的储能物质
最终能量来源
一、ATP是一种高能磷酸化合物
有关能源物质的总结回顾
生命活动直接能量来源 ATP
主要能源物质 糖类
生物体内良好的储能物质 脂肪
动物细胞内良好的储能物质 糖原
植物细胞内良好的储能物质 淀粉
最终能量来源 太阳能
一、ATP是一种高能磷酸化合物
实验：探究生命活动的直接能源物质
【材料用具】活萤火虫数只，解剖刀，蒸馏水，葡萄糖， 脂肪，ATP
【基本原理】
荧光素+能量+O2 氧化荧光素——H2O
荧光素酶
（发出荧光）
自变量：
因变量：
无关变量：
添加的物质（葡萄糖/脂肪/ATP）
是否发光
温度等
①
②
③
④
【实验方法】
荧光消失
2mL 蒸馏水
15min
暗处
观察
2mL 葡萄糖溶液
2mL 脂肪溶液
无荧光
无荧光
无荧光
暗处
有荧光
2mL ATP溶液
实验：探究生命活动的直接能源物质
1. ATP的中文名称：腺苷三磷酸
2. ATP的结构简式：A-P~P~P 其中A代表腺苷，P代表磷酸，~代表一种特殊的化学键
一、ATP是一种高能磷酸化合物
核糖
腺嘌呤
P
腺嘌呤核糖核苷酸
~
P
~
P
1
2
3
腺苷
特殊化学键（30.54 kJ/mol）
（一磷酸腺苷，AMP）
二磷酸腺苷，ADP
三磷酸腺苷，ATP
A-P～P ～P
一、ATP是一种高能磷酸化合物
核糖
A
P
~
P
P
~
A-P～P ～P
ATP
….A T G C ….
….T A C G ….
….A U G C ….
一、ATP是一种高能磷酸化合物
A-P～P ～P
一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，而人体中ATP的总量只有约2mg，剧烈运动时只能维持3s
酶1
能量
A-P～P ～P
酶2
A-P～P + Pi +
A-P～P + Pi +
(磷酸)
能量
ATP水解：
ATP合成：
一、ATP是一种高能磷酸化合物
二、ATP和ADP可以相互转化
A-P～P ～P
水解酶
A-P～P ～P
合成酶
A-P～P + Pi +
A-P～P + Pi +
ATP水解：
ATP合成：
能量
能量
A-P～P ～P
能量
A-P～P + Pi +
水解酶
合成酶
思考：ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？
ATP与ADP的相互转化，时刻不停地发生并且处于动态平衡中。
（教材87页，第二行）
二、ATP和ADP可以相互转化
A-P~P~P
(ATP)
A-P~P
(ADP)
能量2
ATP
酶2
酶1
Pi
ADP +Pi
+能量
酶1
酶2
能量1
Pi
ATP水解酶
ATP合成酶
①酶1和酶2相同吗？
②能量1和能量2相同吗？
③ATP－ADP的相互转化是可逆反应吗？
光合作用
呼吸作用
放能
反应
用于各项生命活动
吸能反应
二、ATP和ADP可以相互转化
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
物质是可逆的，酶不一样，能量是不可逆的
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
二、ATP和ADP可以相互转化
O2供给量
ATP 生成量
无氧呼吸
O2供给增多，有氧呼吸增强
ATP产生量不再增加
限制:酶, ADP, Pi, etc
ATP产生量与O2供给量之间的关系
二、ATP和ADP可以相互转化
二、ATP的利用
4.细胞内的吸能反应(化学能）
如葡萄糖+果糖 蔗糖
酶
5.细胞的主动运输（渗透能）
3.肌肉收缩
(机械能）
2.大脑的思考:电能
1.生物发电(电鳐)、发光(萤火虫)
ATP
二、ATP的利用
二、ATP的利用
二、ATP的利用
2．在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。
3．载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外。
1．参与Ca2+ 主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP 水解的酶。当膜内侧的Ca2+ 与其相应位点结合时，其酶活性就被激活。
用于大脑思考
主动运输（渗透能）
肌细胞收缩（机械能）
琵琶鱼 发光
葡萄糖+果糖 蔗糖
酶
（化学能）
电鳐 放电
A-P～P ～P
酶
能量
A-P～P + Pi +
ATP水解：
放能反应
二、ATP的利用
光
合
作
用
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
人、动物、
真菌、多数细菌等
绿 色 植 物
能量
ADP + Pi +
ATP
酶
有机物氧化分解
化
能
合
成
硝化细菌
ATP合成：
吸能反应
二、ATP的利用
1、吸能反应总是与 __________相联系，由ATP水解提供能量；
放能反应总是与 _______ 相联系，释放的能量贮存在ATP中。
ATP的水解
ATP的合成
2、能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
糖类、脂肪等有机物
储存有大量的能量，
但不能被直接利用。
ATP储存的能量相对较少，但能被直接利用。
释放
储存
ATP是细胞的能量“货币”
二、ATP的利用
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
课堂小结
正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP
所需酶
能量来源 (光合作用)、 (细胞呼吸) 储存 在中的能量
能量去路 储存于形成的 中 用于各项生命活动
联系 酶1
酶2
ATP合成酶
ATP水解酶
ATP
ADP＋Pi＋能量
光能
化学能
特殊化学键
特殊化学键
物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。不是可逆反应，处于动态平衡之中。
思考：ATP与ADP的相互转化是不是所有细胞都有？
提示：生物界的统一性。
课堂小结
1、AMP是能参与哪种物质的构成
2、在ATP和部分酶中都能找到腺苷（ ）
3、ATP中只有高能磷酸键“～”含能量（ ）
4.下列有关ATP的叙述,正确的是(　 　)
①ATP是生物体内储存能量的主要物质；②ATP中的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中；③ATP的水解实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解；④ATP在细胞内的含量很少,但转化速率很快；⑤ATP只能注射,不能口服；⑥ATP是可流通的能量“通货”
A.①②④ B.③④⑥ C.③⑤⑥ D.③④⑤
RNA
×
√
B
即时训练
5、在下列四种化合物的化学组成中，“O”中所对应的含义最接近的是（ ）
D
A ①和② B ②和③ C ③和④ D ①和④
即时训练

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