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细胞的能量“货币”ATP
必修一 | 第五章 | 第二节
提出假说
学习目标
通过对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应。
通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，能归纳、概述ATP形成所需的主要来源及意义。
重点
难点
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. 萤火虫发光过程中有能量转化吗？
传递求偶信号，繁衍后代
腹部后端细胞中的荧光素
思考有关萤火虫的生物学问题
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。其中直接供能的是ATP。
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
直接提供能量的物质都是 ATP
细胞中一些需要能量的过程
萤火虫发光
主动运输
胞吞胞吐
物质合成
肌纤维收缩
一、ATP的结构
注：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一。
AMP（腺苷一磷酸）
腺苷（A）
ADP（腺苷二磷酸）
ATP（腺苷三磷酸）
A—P ~ P ~ P
1 molATP水解时释放的能量高达30.54 kJ;水解时释放能量20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物
二、ATP是一种高能磷酸化合物
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，从而使后者结构发生变化。
ATP的结构特点：
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
三、ATP的水解
酶
ATP作为高能磷酸化合物，在供能时，如何释放能量？
不稳定，易断裂，也易形成
正因为ATP中的特殊的化学键不稳定，容易断裂，也容易形成，
在它水解时，脱离下的末端磷酸基团挟能量释放出来。
一、概念检测
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
B
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
D
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。
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.上述三则资料分别表明什么？
2.结合3则资料，分析ATP怎么实现快速给生命活动供能？
任务1 分析ATP的供能方式
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。
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.上述三则资料分别表明什么？
2.结合3则资料，分析ATP怎么实现快速给生命活动供能？
任务1 分析ATP的供能方式
ATP消耗量大
ATP含量少
ATP的合成和水解非常快
2
ATP与ADP可以互相转化
ATP
ADP
能量
能量
水解
合成
ATP与ADP互相转化示意图
能量从哪里来？
2
ATP与ADP可以互相转化
ATP
ADP
能量
水解
合成
ATP与ADP互相转化示意图
光合作用
呼吸作用
能量
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
B
如：大脑思考、心脏跳动、肌肉收缩、胞吞胞吐
有哪些利用ATP的生命现象？
大脑思考
肌肉收缩
胞吞作用
白细胞
细菌
主动运输
物质合成
3
ATP的利用
实例2：ATP水解产生的物质去向
以主动运输为例
3
ATP的利用
实例2：ATP水解产生的物质去向
以主动运输为例
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，其酶活性就被激活了。
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。
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
C
3
ATP的利用
ATP水解释放的能量与物质用于各项生命活动
光能
电能
机械能
渗透能
化学能
生物发光
主动运输、胞吞胞吐
蛋白质合成
肌肉收缩
电鳐发电、大脑思考
从能量的来源和去向，可知ATP的合成和分解过程不尽相同，ATP与ADP的相互转化物质可逆，能量不可逆，是两个截然不同的生理过程。
3
ATP的利用
细胞内不断消耗ATP来为各种生命活动提供能量，同时也会不断合成ATP以维持ATP含量相对稳定。
放能反应：
吸能反应：
与ATP的水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。
与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。
ATP是细胞内吸能反应和放能反应间能量流通的物质载体，是细胞的能量“货币”
放能反应
吸能反应
3. 转化的特点：
①时刻不停地发生且处于动态平衡之中
②ATP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，体现了生物界的统一性
③ATP与ADP相互转化过程中，物质可逆，能量不可逆，催化的酶
不同，反应场所不同，因此，不是可逆反应。
④能量通过ATP分子在放能反应和吸能反应之间流通。
p
p
p
p
p
能量
Pi
能量
Pi
合成
水解
ATP与ADP相互转化示意图
葡萄糖等
氧化分解
释放能量
蛋白质合成
等吸收能量
1、在ATP ADP＋Pi＋能量 的反应式中，下列说法正确的是（　 ）
A．物质和能量都是可逆地，酶相同
B．物质和能量都是不可逆的，酶不相同
C．物质是可逆的，能量是不可逆的，酶不相同
D．能量不可逆，物质是不可逆的，酶相同

C
练一练：
ATP
全称、功能：腺苷三磷酸，直接能源物质
结构简式： A-P～P～P
ATP的合成能量来源：
ATP与ADP相互转化:
ATP的水解：释放能量，供应各项生命活动。
光合作用
呼吸作用
ATP ADP+Pi+能量
酶1
酶2
课堂小结
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。
ATP是高能磷酸化合物，含有三个特殊的化学键。
1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。
细胞中的生命活动所需要的能量主要是由ATP直接提供的。
ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处在动态平衡之中。
不同的生物都是以ATP作为能量“货币” 。
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判断正误
谢谢聆听

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