資源簡介

(共24張PPT)
第2節
細胞的能量貨幣“ATP”
SW生老師
瑩火蟲發光的直接能源物質是葡萄糖還是ATP？
實驗材料：將離體熒光蟲發光器研磨成粉末，然后制成熒光素試劑
實驗試劑：蒸餾水、葡萄糖溶液、ATP注射液等
實驗工具：燒杯、量筒、試管、玻璃棒等
A
B
蒸餾水2ml
ATP注射液2ml
從A、B、C試管的實驗現象中你得出的結論是
ATP能為螢火蟲的發光直接提供能量 ，而葡萄糖不能
C
葡萄糖溶液2ml
A
B
C
實 驗 結 果
加入等量的熒光素試劑
1、ATP的結構
組成元素
C、H、O、N、P
化學組成
1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基團
結構簡式
A－P～P～P
腺苷(A)
腺苷一磷酸（AMP）
腺苷二磷酸（ADP）
腺苷三磷酸（ATP）
結構特點
遠離腺苷的特殊化學鍵易水解，釋放出能量，也可以接受能量而重新形成
只有兩個特殊的化學鍵
RNA基本單位之一
(腺嘌呤核糖核苷酸)
中文名稱
腺苷三磷酸
一、ATP是一種高能磷酸化合物
-OH
+ HOH
ATP中帶負電的磷酸基團之間相互排斥使得特殊化學鍵不穩定，而具有較高的轉移勢能
磷酸基團攜帶著轉移的“勢能”與其他分子結合
ADP中相互排斥的磷酸基團減少，勢能降低
酶
1molATP水解釋放的能量高達30.54kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。
2、ATP的供能機理
各種“A”的辨析
①____________________ ②______________ ③_______________
④______________________⑤____________________⑥_____________________
腺苷
（腺嘌呤+核糖）
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤脫氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
下面各個圓圈中代表的含義相同的有哪些？
①=③=⑤，代表腺嘌呤核糖核苷酸
④=②，代表腺苷
A
【資料1】研究顯示，一個成年人一天在靜止狀態下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運動的狀態下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉化成ADP。
【資料2】成人體內ATP總量約2～10mg，人體安靜狀態下，肌肉內ATP含量只能供肌肉收縮1～2s。
【資料3】每個細胞每秒鐘可合成約1000萬個ATP 且同時有等量ATP 被水解。
ATP消耗量多
但ATP含量很少
ATP合成和水解都非常迅速
ATP在水解的同時還在源源不斷的的合成，ATP與ADP可以互相轉化。
二、ATP和ADP可以相互轉化
反應式：ATP ADP＋Pi＋能量
酶1
酶2
①時刻不停的發生且處于動態平衡之中
ATP、ADP在細胞內含量少，但是轉化迅速。從而實現細胞大量能量的需求。
②ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，在所有生物的細胞內都是一樣的，體現了生物界的統一性
ATP合成 ATP水解
反應式
所需酶 ATP合酶 ATP水解酶
能量來源 光合作用的光能、呼吸作用將有機物分解釋放的能量 特殊化學鍵中的轉移勢能
能量去路 形成特殊的化學鍵 一些生命活動
反應場所 細胞質基質、線粒體、葉綠體； 生物體內需能部位，如細胞膜、葉綠體基質、細胞質基質、細胞核等。
ATP ADP＋Pi＋能量
酶
ADP＋Pi＋能量 ATP
酶
ATP與ADP相互轉化過程中反應類型、反應條件、場所、能量的來源去路不同，因此，不是可逆反應。物質可逆，能量不可逆。
ATP與ADP相互轉化是細胞中吸能反應和放能反應的橋梁
①細胞中的放能反應與ATP合成相聯系。
放能反應
吸能反應
②細胞中的吸能反應與ATP水解相聯系。
③能量通過ATP分子在吸能反應放能反應之間流通。
細胞呼吸(有機物氧化分解)
光合作用的光反應
有機物合成
主動運輸
胞吞胞吐
蛋白質磷酸化
肌肉收縮等
主動運輸
肌細胞收縮（機械能）
螢火蟲發光（光能）
葡萄糖+果糖 蔗糖
酶
（化學能）
電鰩 放電（電能）
A-P～P ～P
酶
能量
A-P～P + Pi +
ATP水解：
維持體溫、肌細胞收縮、大腦思考......
三、ATP的利用
①參與Ca2+主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當膜內側的Ca2+與其相應位點結合時，其酶活性就被激活了。
①
②
③
②在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨能量的轉移，這就是載體蛋白磷酸化。
③載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化，使Ca2+的結合位點轉向膜外側，將Ca2+釋放到膜外側。
糖類、脂肪等有機物儲存有大量的能量，但不能被直接利用。
ＡＴＰ
儲存的能量相對來說少，但能被直接利用。
能量
≈
≈
流 通
理解：ATP是細胞的能量“貨幣”（直接能源）
生物體內的能源物質總結
(1)能源物質：糖類、脂肪、蛋白質、ATP。
(2)主要能源物質：糖類。
(3)儲能物質：脂肪、淀粉(植物細胞)、糖原(動物細胞)。
(4)主要儲能物質：脂肪。
(5)直接能源物質：ATP。
(6)最終能量來源：太陽能。
細胞中能直接供能的物質除ATP外，還有CTP（胞苷三磷酸）、GTP（鳥苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）等
課堂小結
課堂練習
一、概念檢測
1.能準確表示 ATP中三個磷酸基團之間，以及磷酸基團和腺苷之間關系的結構簡式是（ ）
A.A—P—P~P B.A—P~P~P
C.A~P~P—P D.A~P~P~P
2.下列物質中，能夠直接給細胞生命活動提供能量的是( )
A.脂肪酸 B.氨基酸
C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸
B
D
3.ATP是細胞生命活動的直接能源物質，下面關于ATP的敘述，錯誤的是（ ）
A.細胞質和細胞核中都有ATP的分布
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C.ATP可以水解為ADP和磷酸
D.正常細胞中 ATP與ADP的比值相對穩定
4.離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運輸物質時離不開ATP的水解。下列敘述正確的是( )
A.離子通過離子泵的跨膜運輸屬于協助擴散
B.離子通過離子泵的跨膜運輸是順濃度梯度進行的
C.動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率
D.加入蛋白質變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率
B
C
二、拓展應用
1.就細胞中的吸能反應和放能反應各舉出一個實例，并說明這些實例分別與ATP和ADP的相互轉化有什么關系。
吸能反應，如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應需要消耗能量，是吸能反應，這一反應所需要的能量是由ATP水解為ADP時提供的。放能反應，如丙酮酸的氧化分解能夠釋放能量，是放能反應。這一反應所釋放的能量除以熱能形式散失外，還用于ADP轉化為ATP的反應，將能量儲存在ATP中。
2.同樣是能源物質，ATP與葡萄糖具有不同的特點。請你概括出ATP具有哪些特點。
在儲存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下兩個特點：一是ATP分子中含有的化學能比較少，一分子ATP轉化為ADP時釋放的化學能約是一分子葡萄糖所含能量的1/94；二是ATP分子中所含的是活躍的化學能，而葡萄糖分子中所含的是穩定的化學能。葡萄糖分子中穩定的化學能只有轉化為ATP分子中活躍的化學能，才能被細胞利用。
3.在植物、動物、細菌和真菌的細胞內，都是以ATP作為能量“貨幣”的，這是否也說明生物界的統一性 這對你理解生物的進化有什么啟示
植物、動物、細菌和真菌等生物的細胞內都具有能量“貨幣”——ATP，這可以從一個側面說明生物界具有統一性，也反映種類繁多的生物有著共同起源。

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