細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第5章第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP本節(jié)聚焦為什么說ATP是細(xì)胞的能量“貨幣”？ATP與ADP是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？這有什么意義？細(xì)胞中的哪些生命活動(dòng)需要ATP提供能量？問題探討銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星。讓我們重溫唐代詩人杜牧這情景交融的詩句，想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，思考有關(guān)的生物學(xué)問題。⒈螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？⒉螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？⒊螢火蟲發(fā)光的過程有能量的轉(zhuǎn)換嗎？主要是相互傳遞求偶信號(hào)，吸引異性腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素是其特有的發(fā)光物質(zhì)。有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能。螢火蟲的發(fā)光原理相關(guān)資料：螢火蟲的尾部發(fā)光細(xì)胞中有熒光素和熒光素酶。熒光素接受能量后就被激活，在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。能量熒光素酶＋

氧氣熒光素激活的熒光素?zé)晒庋趸療晒馑匕l(fā)出細(xì)胞中的糖類、脂肪、ATP等物質(zhì)都儲(chǔ)存著化學(xué)能，哪些物質(zhì)能為螢火蟲發(fā)光直接提供能量呢？熒光消失ABCD暗處15min有熒光無熒光無熒光無熒光2ml蒸餾水2ml葡萄糖溶液2ml脂肪溶液2mlATP溶液暗處觀察ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。【實(shí)驗(yàn)探究】取數(shù)十只螢火蟲的發(fā)光器，干燥后研磨成粉末，等量分成4份，分別裝入四支試管，加入少量蒸餾水使之混合，置于暗處，可見試管內(nèi)有淡黃色熒光出現(xiàn)，約過15min后熒光消失。繼續(xù)分四組實(shí)驗(yàn)，步驟和結(jié)果如下：ATP是一種高能磷酸化合物1.ATP的中文名稱？2.ATP的組成元素？3.ATP的結(jié)構(gòu)簡式為？4.A、T、P、—、～分別代表什么？5.ATP為什么不穩(wěn)定？6.為什么說ATP是高能磷酸化合物？合作探究：自主學(xué)習(xí)課本P86相關(guān)內(nèi)容，完成以下問題。ATP的結(jié)構(gòu)~~組成元素C、H、O、N、P化學(xué)組成1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)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）只有兩個(gè)特殊的化學(xué)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ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)ATP的功能：是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)(1)能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。(2)主要能源物質(zhì)：糖類。(3)儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。(4)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪。(5)直接能源物質(zhì)：ATP。(6)最終能量來源：太陽能。ATP不是唯一的直接能源物質(zhì)，除ATP外，還有UTP、GTP和CTP。UTP是由一個(gè)尿嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的；GTP是由一個(gè)鳥嘌呤、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的；CTP是由一個(gè)胞嘧啶、一個(gè)核糖、三個(gè)磷酸連接而成的。每個(gè)分子去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后都是構(gòu)成RNA的基本單位，它們的關(guān)系如下圖所示：這四種物質(zhì)中，ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，當(dāng)人體在運(yùn)動(dòng)、吸收氨基酸、葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)時(shí)都會(huì)消耗ATP，ATP是能量“貨幣”。GTP可用于合成蛋白質(zhì)，CTP可用于合成脂質(zhì)，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改變?yōu)槊撗鹾颂?，就轉(zhuǎn)變?yōu)閐ATP(脫氧腺苷三磷酸)。ATP拓展：ATP的供能機(jī)理資料2α、β和γ表示ATP上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，現(xiàn)有甲、乙兩組ATP溶液：①甲組用32P標(biāo)記ATP的β位的磷酸基團(tuán)，②乙組用32P標(biāo)記ATP的γ位的磷酸基團(tuán)，③分別加入等量的ATP水解酶，短時(shí)間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團(tuán)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有乙組中游離的磷酸基團(tuán)帶有放射性。

α位

β位

γ位ATP的供能機(jī)理ATP結(jié)構(gòu)式：核糖PPP腺嘌呤~~由于兩個(gè)相鄰磷酸都帶負(fù)電相互排斥等原因，使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP與其他分子結(jié)合的趨勢，具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。ATP在酶的作用下水解時(shí)，脫離下來的末端磷酸集團(tuán)攜能量與其他分子結(jié)合，使該分子結(jié)構(gòu)改變。所以ATP水解的過程就是釋放能量的過程，1molATP水解能量高達(dá)30.54KJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。ATP的水解與利用ATP水解酶+Pi+能量ATPADP★ATP水解釋放的能量

用于各項(xiàng)生命活動(dòng)用于大腦思考（電能）用于生物發(fā)電（電能）ATP的水解與利用ATP的合成ATP消耗量大ATP含量很少矛盾資料3：研究顯示，一個(gè)成年人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP約有40kg；在劇烈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化成ADP。資料4：成人體內(nèi)ATP總量約2~10mg，人體安靜狀態(tài)下，肌肉內(nèi)ATP含量只能供肌肉收縮1~2s。資料5：每個(gè)細(xì)胞每秒鐘可合成約1000萬個(gè)ATP且同時(shí)有等量ATP被水解。ATP合成和水解都非常迅速ATP的合成綠色植物呼吸作用呼吸作用光合作用ADP+Pi+

能量ATPATP合成酶動(dòng)物和人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化PPP~~能量能量合成水解PP~PiPiATPATP合成酶

ATP水解酶ADP+Pi+

能量物質(zhì)可逆，能量不可逆光合作用呼吸作用放能反應(yīng)生物發(fā)光肌肉收縮主動(dòng)運(yùn)輸?shù)任芊磻?yīng)時(shí)刻不停，動(dòng)態(tài)平衡體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性1．生物生命活動(dòng)的能量最終來源是太陽能，主要能源物質(zhì)是糖類，ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。2．ATP是腺苷三磷酸的英文名稱縮寫。ATP分子的結(jié)構(gòu)可以簡寫成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由一分子的腺嘌呤和一分子核糖組成，P代表磷酸基團(tuán)，～代表一種特殊的化學(xué)鍵，A—P可代表腺嘌呤核糖核苷酸。(注：ATP初步水解得ADP(A－P～P)和磷酸；繼續(xù)水解得AMP(A－P)和磷酸；徹底水解得核糖、腺嘌呤和磷酸。水解的程度與酶的種類相關(guān))3．對于動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌來說，產(chǎn)生ATP的生理過程是呼吸作用，場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；對于綠色植物來說，產(chǎn)生ATP的生理作用是呼吸作用和光合作用，場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。4．ATP在細(xì)胞中含量少，轉(zhuǎn)化迅速，含量處于動(dòng)態(tài)平衡。5．吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)一般與ATP合成相聯(lián)系，釋放的能量儲(chǔ)存在ATP中。6.ATP為主動(dòng)運(yùn)輸功能的機(jī)理描述（詳細(xì)）①酶活性被激活②載體蛋白的磷酸化③鈣離子被釋放7.ATP中特殊的化學(xué)鍵“~”不穩(wěn)定的原因是什么？ATP是細(xì)胞的能量“貨幣”（直接能源）糖類、脂肪等有機(jī)物儲(chǔ)存有大量的能量，但不能被直接利用。ＡＴＰ儲(chǔ)存的能量相對來說少，但能被直接利用。能量≈≈流通不同化合物中“A”的辨析化合物結(jié)構(gòu)簡式“A”含義共同點(diǎn)ATP DNA RNA 核苷酸

腺苷(由腺嘌呤和核糖組成)腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤所有“A”的共同點(diǎn)是都含有腺嘌呤注意：ATP≠能量，ATP是一種物質(zhì)，不是能量，能量儲(chǔ)存在ATP中小結(jié)反應(yīng)反應(yīng)類型酶的類型能量來源能量去向場所物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的，所需酶、場所也不相同ATPADP+Pi+能量酶ADP+Pi+能量ATP酶水解反應(yīng)合成反應(yīng)ATP水解酶ATP合成酶ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中的化學(xué)能以及光能用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存ATP中活細(xì)胞所有部位細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體等課堂小結(jié)練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.能準(zhǔn)確表示ATP中三個(gè)磷酸基團(tuán)之間以及磷酸基團(tuán)和腺苷之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)簡式是（）A.A—P—P~PB.A—P~P~PC.A~P~P—PD.A~P~P~P2.下列物質(zhì)中，能夠直接給細(xì)胞生命活動(dòng)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DB練習(xí)與應(yīng)用3.下面關(guān)于ATP的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)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(xì)胞中ATP與ADP的比值相對穩(wěn)定B4.離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運(yùn)輸物質(zhì)時(shí)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(yùn)輸屬于協(xié)助擴(kuò)散B.離子通過離子泵的跨膜運(yùn)輸是順濃度梯度進(jìn)行的C.動(dòng)物一氧化碳中毒會(huì)降低離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率D.加入蛋白質(zhì)變性劑會(huì)提高離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率C練習(xí)與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用1.就細(xì)胞中的吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)各舉出一個(gè)實(shí)例，并說明這些實(shí)例分別與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系。吸能反應(yīng),如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)需要消耗能量,是吸能反應(yīng),這一反應(yīng)所需要的能量是由ATP水解為ADP時(shí)釋放能量來提供的。放能反應(yīng),如丙酮酸的氧化分解能夠釋放能量,是放能反應(yīng)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外,還用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng),儲(chǔ)存在ATP中。練習(xí)與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用2.同樣是能源物質(zhì)，ATP與葡萄糖具有不同的特點(diǎn)。請你概括出ATP具有哪些特點(diǎn)。在儲(chǔ)存能量方面,ATP同葡萄糖相比具有以下兩個(gè)特點(diǎn)，一是ATP分子中含有的化學(xué)能比較少,一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋放的化學(xué)能?約只是一分子葡萄糖