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(共23张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”ATP
第5章 细胞的能量供应和利用
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。
(1)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。
(2)萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
(3)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。
【问题探讨】
能量
荧光素酶
+氧气
发出
驱动细胞生命活动的直接能源物质——ATP
荧光素
激活的荧光素
氧化荧光素
荧光
一、ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的中文名称？
(2)ATP的元素组成？
(3)图中①②③的结构
分别代表什么？
(4)腺苷是由图中哪些结构组成的？
腺嘌呤
核糖
腺苷
磷酸
磷酸
磷酸
①
②
③
C、H、O、N、P
腺苷三磷酸
①腺嘌呤②核糖③磷酸基团
①②
(5)模型构建
①ATP含有几个腺苷？
②几个磷酸基团？
④结构简式？
(6)A、T、P、—、～分别代表什么？
腺嘌呤
核糖
腺苷
磷酸
磷酸
磷酸
特殊的化学键
普通化学键
①
②
③
A–P～P～P
1个
3个
A :
P :
～:
—:
腺苷
磷酸基团
普通的化学键
特殊的化学键
一、ATP是一种高能磷酸化合物
ATP
消耗量大
体内ATP
储量很少
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
ATP合成和水解都非常迅速
根据资料可知人体内ATP储量很少，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。
二、ATP与ADP的相互转化
3
1.ATP的水解
P
P
A
P
Pi
P
A
P
能量
ATP水解酶
ATP
ADP
30.54kJ/mol，用于各项生命活动。
＋H2O
P
A
P
酶
AMP
能量
写出ATP水解的反应式：
ATP ADP+ Pi（磷酸）+能量
ATP水解酶
二、ATP与ADP的相互转化
Pi
P
A
P
能量
ADP
ATP合成酶
＋
＋
P
P
A
P
ATP
＋H2O
思考：合成ATP的能量来源是什么？
写出ATP合成的反应式：
ADP+ Pi+能量 ATP
合成酶
2.ATP的合成
二、ATP与ADP的相互转化
能量
ATP
ADP
Pi
光合作用
呼吸作用
用于细胞各项生命活动。
根据以上分析，完善ATP与ADP相互转化的模型图：
思考：ATP的水解与合成是可逆反应吗？
3.ATP与ADP的相互转化
二、ATP与ADP的相互转化
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 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
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
可逆的
不可逆
不相同
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
二、ATP与ADP的相互转化
4.归纳总结
用于大脑思考（电能）
用于主动运输（渗透能）
用于生物发光(光能)
用于生物发电（电能）
用于物质合成（化学能）
用于肌肉收缩（机械能）
ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？
三、ATP的利用
三、ATP的利用
参与Ca2+转运的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应的位点结合时，酶活性激活。
ATP分子末端磷酸基团脱离与载体蛋白结合，伴随能量的转化。（载体蛋白磷酸化）
载体的蛋白磷酸化，空间结构改变， Ca2+结合位点转向膜外侧， Ca2+释放到膜外
ATP
ATP的供能机制
Ca2＋主动运输载体结合
ATP水解
Pi与载体结合
载体空间结构改变
Ca2＋释放到膜外
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
三、ATP的利用
ATP
ADP
水解
合成
细胞的 吸能反应（各项生命活动）
细胞的 放能反应
能量
能量
ATP是细胞内流通的能量“货币”！
葡萄糖、脂肪等含有能量多不能被直接利用
吸能反应：（伴随ATP水解）由ATP水解提供能量。
放能反应：（伴随ATP合成）释放的能量贮存在ATP中。
ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内流通的能量“货币”，满足细胞各项生命活动对能量的需求。
含有能量相对少能被直接利用
三、ATP的利用
放能反应和吸能反应的判断技巧
(1)看反应方向
① 从小分子 → 大分子 (CO2+ H2O → 葡萄糖)：一般是吸能反应。
② 从大分子 → 小分子 (葡萄糖 → CO2+ H2O)：一般是放能反应。
(2)看ATP的动向
①如果反应需要 ATP水解来提供能量，这个反应就是吸能反应。
②如果反应的结果是ATP合成，这个反应就是放能反应。
三、ATP的利用
任务三：ATP与ADP可以相互转化
吸能反应
放能反应
蛋白质的合成
葡萄糖的氧化分解
主动运输
DNA的复制
光合作用
胞吞、胞吐
ATP水解
ATP合成
三、ATP的利用
生物体能源物质
生物体主要能源物质
生物体内重要储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
直接来源能量物质
最终能源来源
ATP
糖类
脂肪
糖原
淀粉
太阳能
糖类、脂肪、蛋白质
【归纳小结】生物体内的能源物质
资料5 如果将ATP中的碱基A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子组成dNTP家族，均为高能化合物。
资料4 20世纪50年代，研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞质膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。
ATP是一种能源物质，也是能在细胞间传递信息的信号分子。
结论：
结论：
除了ATP外，鸟苷三磷酸GTP、尿苷三磷酸UTP和胞苷三磷酸CTP，也可以直接供能。
思考
(1)ATP只能作为能源物质吗？
(2)有其他的直接能源物质吗？
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。
课堂小结
1.如图表示ATP的结构，据图分析错误的是
A.图中A代表的是腺苷
B.图中b、c代表的是特殊的化学键
C.水解时c键更容易断裂
D.图中a是RNA的基本组成单位
图中A代表的是腺嘌呤
课堂检测
√
2.(2024·广东佛山高一质检)下列关于ATP分子的叙述，正确的是
A.A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团
B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
C.1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自两个特殊化学键的断裂
D.T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成
来自远离腺苷的那个特殊化学键的断裂
T表示三个(磷酸基团)
课堂检测
√
3下列关于吸能反应和放能反应的说法，错误的是
A.ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
B.葡萄糖的氧化分解是放能反应
C.所有植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用
D.肌肉收缩是吸能反应，肌肉做功是放能反应
并不是所有的植物细胞都能进行光合作用
课堂检测
√
4.Ca2+释放到细胞膜外是一个主动运输的过程。下图是ATP为Ca2+运输提供能量的示意图。下列有关该过程的叙述，错误的是
A.参与Ca2+主动运输的载体蛋白能催化ATP水解
B.脱离ATP分子的末端磷酸基团使载体蛋白磷酸化
C.载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化
D.载体蛋白磷酸化时能量转移到ADP分子上
载体蛋白磷酸化时能量转移到载体蛋白分子上
√
课堂检测
本课结束

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