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第五章 第2节
细胞的能量“货币”ATP
问题探讨
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？
传递求偶信号，以便交尾繁衍后代。
腹部后端细胞内的荧光素
3.在萤火虫发光的过程中能量转化吗？
有，萤火虫腹部细胞内有一些有机物中储存的化学能，
只有在转变为光能时才能发光。
【基本原理】
葡萄糖？脂肪？ATP
荧光素
激活的荧光素
（发出荧光）
O2
能量
氧化荧光素
荧光素酶
任务一：探究萤火虫发光的直接供能物质
实验材料
萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP等
实验原理
实验变量
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
荧光素
激活的荧光素
（发出荧光）
O2
能量
氧化荧光素
荧光素酶
A
B
C
D
2mL ATP溶液
2mL脂肪溶液
2mL蒸馏水
2mL葡萄糖溶液
荧光消失
暗处
15min
任务一：探究萤火虫发光的直接供能物质
暗处
有荧光
出现
无荧光
出现
无荧光
出现
无荧光
出现
结论：萤火虫发光的直接供能物质是ATP
卖菜
买咖啡
货币
脂肪、葡萄糖等
有机物中的化学能
生命活动
直接供能
ATP
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
自主阅读P86页第三自然段并结合“相关信息”，完成以下问题，并构建ATP的物理模型
1、ATP的中文名称？ATP由哪些部分组成？
2、ATP的组成元素？
3、ATP的结构简式如何书写？
4、A、T、P、—、～分别代表什么？
5、A具体指什么结构，包含哪几部分，跟我们以前学过的A有什么区别？
6、ATP如何释放能量？
7、为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？
任务二：构建ATP结构物理模型
核糖
磷酸基团
腺嘌呤
腺苷（A）
腺苷三磷酸（ATP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷
磷酸基团
特殊的
化学键
普通的
化学键
A—P～P～P
腺苷一磷酸（AMP）
C、H、O、N、P
1分子腺苷和3分子磷酸基团
3.化学组成:
2.元素组成:
4.结构简式：
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1.中文名称:
腺苷三磷酸
~
~
~
~
P
P
P
请同学们根据刚刚所学信息选用以下结构尝试构建ATP的结构模型，并在纸上画出来
核糖
腺嘌呤
A—P ~ P ~ P
一、ATP是一种高能磷酸化合物
5. ATP供能原理：
→
磷酸基团趋向于分开
相互排斥
有较高的转移势能，储存在”～”中
→
远离腺苷的磷酸基团容易断开
+
酶
一、ATP是一种高能磷酸化合物
两个相邻磷酸基团带负电荷
→
磷酸基团携带着部分转移势能与其他分子结合，使其变得活跃
＋
H2O
酶
＋
＋
30.54 kJ/mol
ATP
ADP
能量
ATP的水解：
ATP水解释放的能量高达30.54KJ/mol
水解时释放能量在20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物
ATP是一种高能磷酸化合物
一、ATP是一种高能磷酸化合物
ATP消耗量大
【资料3】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
任务三：通过资料分析解释ATP与ADP的关系
一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。
【资料1】
【资料2】
成人细胞内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。
ATP含量很少
ATP在水解的同时还在源源不断的的合成，ATP与ADP可以互相转化。
这种转化是时刻不停地发生且处于动态平衡的
ATP合成和水解都非常迅速
ATP
ADP
能量
能量
水解
合成
ATP与ADP互相转化示意图
二、ATP与ADP可以互相转化
去路
各项生命活动
1.转化过程：
能量
从哪里来呢？
ATP中活跃的化学能
光合作用
呼吸作用
糖类等有机物中稳定的化学能
光能
能量
二、ATP与ADP可以互相转化
医生通常给术后不能进食的病人注射葡萄糖生理盐水进行补充能量；
人们的主食米饭，面食的主要成分是淀粉；
植物在光照条件下，叶绿体能合成ATP，也能制造糖类，植物在无光情况下，叶绿体不能合成ATP，也不能制造糖类。
【资料4】
酶1和酶2相同吗？
能量1和能量2相同吗？
ATP－ADP的相互转化是可逆反应吗？
二、ATP与ADP可以互相转化
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
绿 色 植 物
主要来源
动物、人、真菌、多数细菌
去路
各项生命活动
1.转化过程：
反 应 ATP ADP + Pi +能量 ADP + Pi +能量 ATP
反应类型
酶的类型
场　　所
能量来源
能量去向
酶1
酶2
二、ATP与ADP可以互相转化
水解反应
合成反应
水解酶
合成酶
活细胞多种场所
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
特殊化学键
有机物中的化学能、光能
用于各项生命活动
储存于特殊化学键中
结论 ：不属于可逆反应，物质可逆，能量不可逆，场所、酶也不同
2. ATP、ADP的相互转化过程是可逆的吗？
二、ATP与ADP可以互相转化
3.转化特点：
放能反应
吸能反应
葡萄糖等
氧化分解
释放能量
蛋白质合成
等吸收能量
ATP与ADP互相转化示意图
放能反应:(伴随ATP合成）释放的能量贮存在ATP中。
吸能反应:(伴随ATP水解）由ATP水解提供能量。
三、ATP的利用
哪些生命活动需要消耗ATP？
大脑思考（电能）
萤火虫发光（光能）
主动运输（渗透能）
物质合成（化学能）
用于肌肉收缩（机械能）
肌球蛋白
肌动蛋白
肌肉收缩
细胞内物质运输
三、ATP的利用
哪些生命活动需要消耗ATP？
以主动运输为例分析ATP供能过程
三、ATP的利用
1.膜内Ca2+ 与相应位点结合，酶活性被激活。
2.酶的作用下，末端磷酸基团脱离,与载体蛋白结合 (载体蛋白磷酸化)
3.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。
Ca2+
ATP
Ca2+
ADP
Ca2+
ADP
以主动运输为例分析ATP供能过程
三、ATP的利用
问题：细胞为什么不直接利用葡萄糖、脂肪等有机物的能量，而是要将能量转移到ATP 中再利用呢？
三、ATP的利用
糖类、脂肪等有机物
储存有大量的能量，相当于存折和支票中大额度的钱，但不方便直接利用。
ATP
储存的能量相对来说少，且容易合成和水解，因此方便直接利用。
≈
≈
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
①____________________ ②______________ ③_______________
④__________________ ⑤____________________ ⑥_____________________
腺苷
（腺嘌呤+核糖）
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
不同化合物中各种A的辨析
拓展延伸
上图各个圆圈中代表的含义相同的有哪些？
①=③=⑤，代表腺嘌呤核糖核苷酸
④=②，代表腺苷
A
不同化合物中各种A的辨析
拓展延伸
拓展延伸
能 源 物 质 能源物质
主要能源物质
储能物质
主要储能物质
直接能源物质
最终能量来源
糖类、脂肪、蛋白质、ATP
糖类
脂肪、淀粉（植物细胞）、糖原（动物细胞）
脂肪
ATP
太阳能
课堂小结
巩固练习
ATP是细胞内主要的能源物质(　　)
ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成(　　)
ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能(　　)
细胞内储存着大量的ATP，为生命活动提供能量(　　)
人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(　　)
ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应（ ）
×
×
×
×
×
√
1．下面关于 ATP 分子的叙述，错误的是 （ ）
A．ATP中的能量可以来源于光能、化学能
B．“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”
C．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
D．正常细胞中 ATP 与 ADP 的比值相对稳定
BC
注意：
①ATP是一种物质，不是能量，能量以化学能形式储存在ATP中
②ATP中的A:腺苷，T:三(triple)，P:磷酸基团
巩固练习
2.ATP、GTP、CTP、UTP是细胞内的四种高能磷酸化合物，他们彻底水解的产物只有碱基不同。下列叙述错误的是（ ）
A. ATP是细胞内唯一的直接能源物质
B. UTP彻底水解的产物有尿嘧啶、核糖和磷酸
C. 一分子GTP中有2个特殊的化学键和1个普通磷酸键
D. CTP的名称是胞苷三磷酸，其中“C”是由胞嘧啶和核糖构成
A
ATP
腺苷三磷酸
腺嘌呤
核糖
P
P
P
~
~
鸟嘌呤
胞嘧啶
尿嘧啶
GTP
鸟苷三磷酸
CTP
胞苷三磷酸
UTP
尿苷三磷酸
3.ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，据图判断有关叙述正确的是（ ）　　
A. 在主动运输过程中，乙的含量会减少
B. 丙是DNA的基本组成单位之一
C. 丁是由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D. 甲→乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶的空间结构相同
甲
乙
丙
丁
戊
酶
酶
酶
C

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