1、備課資料一、ATPATP也叫三磷酸腺苷、腺三磷。ATP的分子結構復雜。腺嘌呤與核糖結合成腺苷，再與3個相連的磷酸基團結合形成ATP。ATP的兩個磷酸基團之間（APPP即P與P之間）用“”表示的化學鍵是高能磷酸鍵。高能磷酸鍵水解時，釋放出的能量是正常的化學鍵的2倍以上。如，ATP末端磷酸基團水解時，釋放出的能量是30.5kJ/mol，而6磷酸葡萄糖水解時，釋放的能量只有13.8kJ/mol。一般說來，水解時釋放20.92kJ/mol以上能量的化合物就叫高能化合物。顯然，ATP是一種高能化合物。在生物體內能量的轉換和傳遞中，ATP是一種關鍵的物質。生物體的一切生命活動都離不開ATP。ATP是生物體

2、內直接供給可利用能量的物質，是細胞內能量轉換的“中轉站”。實際上，ATP是細胞內能量釋放、儲存、轉移和利用的中心物質。二、ATP的生成APT主要由ADP磷酸化所生成，少數情況下，可由AMP焦磷酸化而生成。ADPPi能量ATPAMP2 Pi能量ATP1底物水平磷酸化底物水平磷酸化是在被氧化的底物上發(fā)生磷酸化作用。即底物被氧化的過程中，形成了某些高能磷酸化合物的中間產物，通過酶的作用可使ADP生成ATP。XADPAPTX式中X代表底物在氧化過程中所形成的高能磷酸化合物。 在糖的分解代謝中如3磷酸甘油醛轉變成1，3-二磷酸甘油酸，形成了高能磷酸化合物。a-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酸時，也有高能化合物

3、形成。底物磷酸化形成高能化合物，其能量來源于伴隨著底物的脫氫，分子內部能量的重新分布。 底物磷酸化也是捕獲能量的一種方式，在發(fā)酵作用中是進行生物氧化取得能量的唯一方式。底物磷酸化和氧的存在與否無關。 2電子傳遞體系磷酸化 當電子從NADH或FADH2經過電子傳遞體系(呼吸鏈)傳遞給氧形成水時，同時伴有ADP磷酸化為ATP，這一全過程稱電子傳遞體系磷酸化。 電子傳遞體系磷酸化是生成ATP的一種主要方式，是生物體內能量轉移的主要環(huán)節(jié)。人們發(fā)現這個過程正常進行時，只要有ADP與Pi存在，就有ATP生成。電子傳遞過程和磷酸化作用相偶聯的部位，根據實驗證明，從NADH到分子氧的呼吸鏈中，有三處能使氧化還

4、原過程釋放的能量轉化為ATP，而且這三個釋放能量的部位都已弄清。這三處也即是傳遞鏈上可被特異性抑制劑切斷的地方。NADH呼吸鏈生成ATP的三個部位是：(E0值在此三個部位有大的“跳動”，都在0.2 V以上) 研究氧化磷酸化最常用的方法是測定線粒體或其制劑的PO比值和電化學實驗。PO比值是指每消耗l摩爾氧所消耗無機磷酸的摩爾數。根據所消耗的無機磷酸摩爾數，可間接測出ATP生成量。實驗指明NADH呼吸鏈的PO值是3，即每消耗1摩爾氧原子就可形成3摩爾ATP，FADH2呼吸鏈的PO值是2，即消耗1摩爾氧原子可形成2摩爾ATP。從不同底物的氫所得到的PO值不完全相同，故按不同底物參加呼吸鏈的PO比值，

5、可以推斷氧化磷酸化的部位。 在呼吸鏈中各電子對標準氧化還原電位E0的不同，實質上也就是能級的不同。自由能的變化可以從平衡常數計算，也可以由反應物與反應產物的氧化還原電位計算。在實驗的基礎上，總結出電位差不同和自由能的關系可由以下公式計算：能量(電池所做的功)電位差電量GnFE， GnFE0 G 代表反應的自由能，n為電子轉移數，F為Farady常數23.062千卡伏，E0為電位差值。G以千卡摩爾(kcalmol)計或千焦耳摩爾(kJm01)計。 利用上式，對于任何一對氧化還原反應都可由E0方便地計算出G。 例如 細胞色素aO2 G=-223.062(0.816-0.29) =-223.0620

6、.52=-23.9千卡摩爾=一99.9千焦摩爾 從G的計算也可推斷氧化磷酸化的偶聯部位，并與PO比值的結果一致。每合成1摩爾ATP需能7.3千卡，在NADH呼吸鏈中三個部位所產生的自由能均超過此值(見下圖)。 呼吸鏈、生物氧化與氧化磷酸化都是在線粒體內進行的。線粒體的主要功能是氧化供能，相當于細胞的發(fā)電廠。線粒體具有雙層膜的結構，外膜的通透性較大，內膜有較嚴格的透過選擇性，通常通過外膜與細胞漿進行物質交換。 已知道糖酵解作用是在胞漿中進行的，在真核生物中胞液中的NADH不能通過正常的線粒體內膜，要使糖酵解所產生的NADH進入呼吸鏈氧化生成ATP必須通過較為復雜的過程，據現在了解，線粒體外的NA

7、DH可將其所帶之H轉交給某種能透過線粒體膜的化合物。進入線粒體內后再氧化。能完成這種穿梭任務的化合物有磷酸甘油與蘋果酸等。胞液中含有-磷酸甘油脫氫酶，可以將磷酸二羥丙酮還原為-磷酸甘油，后者可以擴散到線粒體內，線粒體內則有另一種-磷酸甘油脫氫酶，可以催化進入的-磷酸甘油脫氫，形成FADH2，于是細胞液的NADH便間接地形成了線粒體內的FADH2，后者通過呼吸鏈產生ATP。這種穿梭作用主要存在于肌肉、神經組織，所以葡萄糖在這些組織中徹底氧化所產生的ATP比其他組織要少2個，即產生36個ATP。三、ATP中能量的利用ATP中的能量可以直接轉換成其他各種形式的能量，用于各項生命活動。這些能量形式主要

8、有：（1）機械能。生物體內的細胞以及細胞內各種結構的運動都在做機械功，所消耗的就是機械能。如纖毛和鞭毛的擺動、肌細胞的收縮、細胞分裂間期染色體的運動等，都是由ATP提供能量來完成的。（2）化學能。生物體內物質的合成需要化學能，小分子物質合成大分子物質時，必須有直接或間接的能量供應。另外，物質在分解的開始階段，也需要化學能來活化成能量較高的物質。在生物體的物質代謝中，可以說到處都需要由ATP轉換的化學能來做化學功。（3）熱能。生物體內的熱能，來源于有機物的氧化分解。大部分的熱能通過各種途徑向外界環(huán)境散失，只有一小部分熱能用于維持細胞或恒溫動物的體溫。通常情況下，熱能的形成往往是細胞能量轉換和傳遞

9、過程中的副產品。（4）滲透能。細胞的主動運輸是逆濃度梯度進行的，物質過膜移動所做的功消耗了能量，這些能量叫做滲透能，滲透能也來自ATP。（5）電能。生物體內神經系統傳導沖動和某些生物能夠產生電流，所做的電功消耗的就是電能。電能也是由ATP所提供的能量轉換而成的。（6）光能。用于發(fā)光的能量仍然直接來源于ATP。四、范例析與解例1下列有關ATP敘述中正確的是( )A.它的分子簡式是APPPB.所有植物細胞中的ATP都是由葉綠體產生的C.它的分子簡式是APPPD.動物細胞中全部生理活動都離不開ATP分析：ATP，全名三磷酸腺苷，其分子結構復雜，簡式為APPP。對于植物細胞而言，形成ATP的能量來自于

10、光合作用和呼吸作用，所以ATP是由光合作用的場所葉綠體和呼吸作用的場所線粒體產生的。動物細胞中的生理活動大多數離不開ATP，但并不是所有的生理活動都離不開ATP。比如自由擴散這一生理活動，是從濃度高的一側向濃度低的一側進行物質運輸，不需要載體，不需要能量，便可以離開ATP。答案：C例2在綿羊細胞中，當ATP濃度過高時，下列反應向何方進行( )酶ATP+肌酸 ADP+磷酸肌酸A.向右進行 B.向左進行C.既可向右，也可向左 D.不發(fā)生反應分析：磷酸肌酸是含有高能磷酸鍵的又一種高能化合物，在動物肌細胞大量存在。當有機物氧化分解釋放大量能量時，ATP也大量形成。但由于ATP在細胞內含量不多，ATP中的能量會釋放出來形成磷酸肌酸暫時儲存起來。因此，磷酸肌酸實際上是ATP的后備軍。答案：A例3生物體內既能貯存能量，又能為生命活動直接提供能量的物質是( )A.葡萄糖 B.糖元 C.三磷酸腺苷 D.脂肪答案：C例4在綠色植物的生命活動中，能生成ATP的細胞結構有( )A.葉綠體 B.線粒體 C