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第1节
ATP是细胞内的“能量通货”
什么是细胞代谢？
概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢
细胞代谢发生物质变化的同时，必伴随着能量转化，有的化学反应是可自发进行的，并释放能量，叫 ，有些反应是不能自发进行的，需吸收能量，叫 。
放能反应
吸能反应
在生命系统中：
主要的能源物质：
最终的能量来源：
主要的储能物质：
那么又是谁直接给我们的生命活动提供能量呢？它有什么特点呢？
糖类
脂肪
太阳能
ATP
【学习目标】
1.简述ATP的化学组成和特点。
2.阐述ATP与ADP之间的相互转化。
3.解释ATP在能量代谢中的作用，明确ATP在细胞中作为“能量通货”的原因。
小资料：萤火虫的荧光是怎样形成的
萤火虫的腹部后端具有发光细胞，细胞内含有一种称为荧光素的发光物质。
萤火虫发光需要
能量
糖类、脂肪这些物质能为萤火虫发光直接供能吗？
实验结论：
葡萄糖、油脂不能直接被生命活动利用，而ATP是生命活动的直接能源
实验探究：谁为萤火虫的发光直接提供能量
研究发现，能使荧光素激活的物质称为腺苷三磷酸(ATP)。
从能量的形式分析，荧光是光能的形式，ATP 这种化学物质中的能量是化学能，萤火虫发光是一个由化学能转化为光能的过程。
糖类是生命活动的主要能源物质，油脂也可以为生命活动提供能量。那么，ATP在细胞中的作用是否与糖类、油脂相同呢？
糖类、脂肪等有机物
有大量的能量，
但不能被直接利用
能量能被直接利用
≈
用于各项生命活动
“能量通货”
≈
ATP
ATP是细胞生命活动的直接能源
纯净的ATP是白色粉末状，能够溶于水，可作为一种药品，ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。
适用症
用于进行性肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌疾患及肝炎等的辅助治疗
小资料
1.ATP的结构
P
P
P
A
（1）中文名称：腺苷三磷酸
（2）组成部分：腺嘌呤、核糖、磷酸基团
（3）元素组成：C、H、O、N、P
（4）结构简式：A—P～P～P
A: 腺苷
P：磷酸基团
—：普通化学键
～：特殊化学键
腺嘌呤
磷酸基团（3个）
腺苷（A）
核糖
腺苷一磷酸（AMP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷三磷（ATP）
腺嘌呤核糖核苷酸
2.ATP与核苷酸的比较
高能磷酸键
~
~
腺嘌呤
核糖
腺苷(A)
磷酸基团（Pi）
P
P
P
相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得~这种特殊的化学键很不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能。
一般水解时释放能量20.92kJ/mol以上的化合物叫作高能化合物。ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解能量高达30.54KJ。所以说ATP是高能磷酸化合物。
人体在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。
经测定，人体细胞中ATP和ADP的总量极少。仅能满足在他安静状态时，供肌肉收缩1~2s所需的能量。
ATP在细胞内快速转化
思考：人体内通过何种途径解决如下矛盾？
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，水解时放能
水解酶
不稳定，易断裂，也易形成
细胞内ATP与ADP保持动态平衡
ATP 在细胞中易于水解
1 个 ATP 分子含有 2 个高能磷酸键，在酶的作用下，远离腺苷的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸（ADP），释放出 1 个磷酸，同时释放能量。
Pi
ATP水解酶
~
~
~
ATP
ADP
放能反应
ATP 在细胞中易于再生
在ATP合成酶的作用下，ADP和1个磷酸结合重新形成ATP，在这个过程中吸收的能量以高能磷酸键的形式储存起来。
ATP合成酶
ATP的合成
~
~
~
Pi
吸能反应
ATP与ADP的相互转化
【思考】ATP与ADP之间的转化是否为可逆反应
不是可逆反应，物质可逆，能量不可逆，场所不同，条件不同。
ATP
ADP + Pi +
酶 1
能量
酶 2
通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程被称为ATP-ADP循环。
细胞中ATP-ADP循环速度很快，使得细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平。
ATP-ADP循环
ATP的水解：放能反应
远离腺苷(A)的高能磷酸键水解
需能的各种生命活动
细胞需能处
来源：
去向：
场所：
①光合作用（光能）—绿色植物等
②细胞呼吸（有机物中化学能）
合成ATP，储存于高能磷酸键
细胞溶胶、线粒体、叶绿体
ATP的合成：吸能反应
来源：
去向：
场所：
ATP是细胞中普遍使用的能量载体，在细胞内能量转换和利用中起着关键作用。
能量能重复利用？
×
ATP水解 ATP合成
反应式
类型
条件
场所
能量来源
能量去向
酶
酶
ATP→ADP＋Pi＋能量
能量＋Pi＋ADP→ATP
水解反应
合成反应
ATP水解酶
ATP合成酶
生物体的需能部位
细胞质基质、线粒体、叶绿体
特殊的化学键
呼吸作用、光合作用
用于各项生命活动
储存于特殊的化学键
ATP
ATP水解酶
ADP + Pi +
能量
ATP合成酶
ATP
脱水
合成
水解
放能反应所释放的能量用于ATP的合成
ATP水解所产生的能量用于吸能反应和各种生命活动
特点：
周转速率快、动态平衡
ADP＋pi
1.下列关于ATP的叙述错误的是( )
A.ATP中的“A”组成元素是C、H、O
B.ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化而改变结构
C.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性
D.ATP的合成过程往往与放能反应相关联
A
2.下图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是( )
A.ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂
B.图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同
C.细胞中的放能反应一般与ATP的水解反应相联系
D.ATP与ADP相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
B
3.如图为ATP结构简图，ATP中的1个高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54KJ/mol。有关ATP的叙述正确的是( )
A.ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.ATP水解所产生的磷酸可以再利用
C.ATP完全水解后释放的能量是61.08KJ/mol
D.断裂2个高能磷酸键后的物质是DNA的基本单位之一
B

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