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第五章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
1
ATP是一种高能磷酸化合物
细胞的能量“货币”ATP
2
ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用
萤火虫发光的生物学意义是什么？
相互传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。
萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
化学能转变为光能。
腹部后端细胞内有荧光素。
秋夕
杜牧（唐）
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

能量
萤火虫的发光原理
荧光素
激活的荧光素
荧光素酶
+氧气
氧化
荧光素
发出
荧光
问题探讨
生物体进行各项生命活动的主要能源物质 ；
生物体良好的储能物质 ；
植物细胞内的储能物质 ；
动物细胞中的储能物质 ；
糖类
脂肪
淀粉
糖原
细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
探究一
ATP是一种高能磷酸化合物
腺嘌呤和核糖
ATP是一种高能磷酸化合物
ATP英文全称是adenosinetriphosphate，Adenosine是 是
结合而成,tri是“ ”的意思,phosphat 。
腺苷
三
磷酸基团
情境一
图形情境：ATP 的结构如图所示，探究回答问题：
①-腺嘌呤；②-核糖；③-磷酸基团
腺苷由图中①②组成。
(1)图中①②③的结构分别代表什么？
(2)腺苷是由图中哪些结构组成的？
①
②
③
分析ATP的结构
【任务1】
(3)利用以上图形，构建ATP的模型图(画出化学键)
分析ATP的结构
【任务1】
①
②
③
ATP由哪些化学元素组成？ATP的中文全称是什么？名称由来？
如何简化ATP的结构？
分析ATP的结构
【任务1】
(5)ATP的结构简式
阅读教材P86，思考下列问题
P
P
P
α 位 β位 γ位
分析ATP的结构
【任务1】
(5)ATP的结构简式
①中文名称：
腺苷三磷酸
C H O N P
A—P～P～P
②元素组成：
A :
P :
～:
—:
腺苷
磷酸基团
普通的化学键
特殊的化学键
③结构简式：
ATP结构式
ATP模型图
~
~
P
P
P
A
分析ATP的结构
【任务1】
(5)ATP的结构简式
④完成下表，说出“A”的含义
化合物 结构简式 “ A”含义 共同点
ATP
DNA RNA 核苷酸 腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
所有A的共同 点是都含有腺嘌呤
α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液：
然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。
①甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，
②乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，
该实验说明什么
情境二
α 位 β位 γ位
β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。
ATP
H2O
H
ADP
腺苷二磷酸
O
P
OH
O-
O-
能量高达30.54kJ/mol
ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。
ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低
磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合
酶
磷酸
水
P
P
P
P
P
P
α 位 β位 γ位
负电
负电
负电
情境二
分析ATP的结构特点
【任务2】
腺苷一磷酸(AMP)
(1)结合ATP命名，若ATP分子去掉1或者2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？
P
P
P
腺苷二磷酸(ADP)
腺苷三磷酸(ATP)
(腺嘌呤核糖核苷酸)
~
~
分析ATP的结构特点
【任务2】
(2)特点
①ATP不稳定:由于ATP中两个相邻的磷酸基团都 等原因,使得特殊的化学键不稳定, 磷酸基团具有较高的 。
②ATP水解的过程就是 的过程 ,1 mol ATP水解释放的能量高达30.54KJ,所以说 ATP是一种 。
(3)功能:ATP是驱动细胞生命活动的 物质。
(4)ATP的供能机理:ATP在 的作用下水解时,脱离下来的 挟能量与其他分子结 合 ,从而使后者发生变化。
(5)写出ATP水解的反应式:
带负电荷而相互排斥
末端
转移势能
释放能量
高能磷酸化合物
直接能源
酶
末端磷酸基团
B
1.如图为ATP的结构示意图，其中甲、乙和丙表示构成ATP的小分子物质，a、b表示某种化学键。下列叙述错误的是（ ）
A．甲表示磷酸基团
B．乙表示脱氧核糖
C．丙表示腺嘌呤
D．a、b表示特殊的化学键
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
A
2．32P是31P的放射性同位素，科学家将标记的32P注入活的肝脏细胞内，随后迅速分离细胞内的某种物质，测定其放射性，该物质的结构如下图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．该物质①处为碱基，且该碱基为RNA
所特有
B．ATP可能作为细胞间的信息传递分子
C．ATP能为细胞的生命活动直接提供能量
D．32P出现在该分子的3个磷酸基团中出现的概率不相等
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
探究二
ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用
ATP
消耗量大
ATP
含量很少
矛盾
每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解
1
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。
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。
2
3
资料分析
ATP合 成和水解都非 常迅速
情境三
根据资料可知人体内ATP含量很少，但需求量很大，机体是如何解决这个矛盾，来满足对能量的需求的呢？
通过ATP和ADP的快速转化，来满足对能量的需求。
能量
能量
合成
水解
ATP与ADP相互转化示意图
~
~
~
P
P
P
P
P
P
P
根据示意图你能分析ATP合成与水解过程中能量的来源与去处吗？
ATP与ADP相互转化
【任务3】
反应 反应类型 水解反应 合成反应 酶的类型 场所 能量来源 植物
动物
能量去向 水解酶
合成酶
特殊的化学键中的化学能
用于各项生命活动
储存于特殊化学键中
ATP与ADP相互转化
【任务3】
可逆的
不可逆
不相同
ATP与ADP的相互转化時刻发生并处于 之中
在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的 。
物质是 ，能量是 的、酶是 的
动态平衡
统一性
有机物中的化学能（呼吸作用）
光能(光合作用)
呼吸作用有机物释放的能量
所有需能部位
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
2.下图表示ATP的合成和水解。下列有关ATP与ADP动态平衡的叙述，错误的是（ ）
A．ATP易水解与“～”的稳定性较差有关
B．蓝细菌的质膜上可发生ATP的合成和水解
C．肌肉收缩释放出的能量可用于ATP的合成
D．细胞代谢的旺盛程度与ATP-ADP循环速度有关
C
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
D
2.如图中甲表示ATP，乙、丙、丁、戊表示相关物质，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．细胞内甲和乙相互转化的能量供应机制，是生物界的统一性
B．乙→甲过程中，动植物的能量来源不完全相同
C．丙中含有一个磷酸基团，是RNA的基本组成单位之一
D．丁由腺苷和核糖组成，而戊可用于甲的合成
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
用于大脑思考（电能）
用于肌肉收缩（机械能）
用于细胞内各种物质的合成
用于生物放电（电能）
用于生物发光（电能）
用于主动运输 （渗透能）
举例ATP水解释放的能量可以用于哪些生命活动？
你能补充其他ATP利用的实例吗？
情境四
过渡
载体蛋白的磷酸化。
载体蛋白空间结构发生变化
ATP 水解酶被激活。
Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外
在ATP酶的作用下，ATP水解。
磷酸基团与载体蛋白结合
Ca2+ 与其运输的载体蛋白相应位点结合
（主动运输为例看图5-7排序)
答案：
7-3-5-6-1-2-4
分析ATP的利用
【任务4】
放能反应
葡萄糖、脂肪等
合成
水解
ATP
ADP
能量
能量
流通的能量“货币”
什么是吸能反应、放能反应请举例，并说出它们与ATP的关系
分析ATP的利用
【任务4】
商品生产
商品消费
货 币
吸能反应
吸能反应一般与 的反应相联系，由 为反应提供能量
放能反应一般与 的反应相联系，释放的能量储存在 中
能量通过ATP在吸能反应与放能反应之间流通，因此把ATP比喻成细胞内 。
ATP水解
ATP水解
ATP合成
ATP
C
1.相对于细胞外液而言，大部分动物细胞内部的Na＋浓度很低,而K＋浓度很高，细胞通过主动地泵出Na＋和泵入K＋,来维持这种浓度差异。运输这两种离子跨膜的是钠钾泵，运输过程如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．钠钾泵的化学本质是蛋白质，且具
有ATP水解酶的作用
B．在转运Na＋和K＋的过程中，钠钾泵
的空间结构会发生变化
C．钠钾泵既能运输Na＋又能运输K＋，所以没有特异性
D．低温、低氧会影响钠钾泵运输钠钾离子
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
C
2．如图表示ATP-ADP循环。关于该循环的说法，正确的是（　　）
A．叶肉细胞中过程①发生在线粒体中，过程②发生在叶绿体中
B．过程①与生物体内的许多吸能反应相联系
C．过程①和过程②在肌肉收缩过程中均会发生
D．细胞中需要能量的生命活动都是由过程②直接供能的
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
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
酶1
酶2
总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。
构建网络

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