5.2 细胞的能量货币“ATP”(课件共24张PPT)

(共24张PPT)
第2节
细胞的能量货币“ATP”
SW生老师
莹火虫发光的直接能源物质是葡萄糖还是ATP？
实验材料：将离体荧光虫发光器研磨成粉末，然后制成荧光素试剂
实验试剂：蒸馏水、葡萄糖溶液、ATP注射液等
实验工具：烧杯、量筒、试管、玻璃棒等
A
B
蒸馏水2ml
ATP注射液2ml
从A、B、C试管的实验现象中你得出的结论是
ATP能为萤火虫的发光直接提供能量 ，而葡萄糖不能
C
葡萄糖溶液2ml
A
B
C
实 验 结 果
加入等量的荧光素试剂
1、ATP的结构
组成元素
C、H、O、N、P
化学组成
1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基团
结构简式
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）
结构特点
远离腺苷的特殊化学键易水解，释放出能量，也可以接受能量而重新形成
只有两个特殊的化学键
RNA基本单位之一
(腺嘌呤核糖核苷酸)
中文名称
腺苷三磷酸
一、ATP是一种高能磷酸化合物
-OH
+ HOH
ATP中带负电的磷酸基团之间相互排斥使得特殊化学键不稳定，而具有较高的转移势能
磷酸基团携带着转移的“势能”与其他分子结合
ADP中相互排斥的磷酸基团减少，势能降低
酶
1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
2、ATP的供能机理
各种“A”的辨析
①____________________ ②______________ ③_______________
④______________________⑤____________________⑥_____________________
腺苷
（腺嘌呤+核糖）
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
下面各个圆圈中代表的含义相同的有哪些？
①=③=⑤，代表腺嘌呤核糖核苷酸
④=②，代表腺苷
A
【资料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。
【资料2】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。
【资料3】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。
ATP消耗量多
但ATP含量很少
ATP合成和水解都非常迅速
ATP在水解的同时还在源源不断的的合成，ATP与ADP可以互相转化。
二、ATP和ADP可以相互转化
反应式：ATP ADP＋Pi＋能量
酶1
酶2
①时刻不停的发生且处于动态平衡之中
ATP、ADP在细胞内含量少，但是转化迅速。从而实现细胞大量能量的需求。
②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性
ATP合成 ATP水解
反应式
所需酶 ATP合酶 ATP水解酶
能量来源 光合作用的光能、呼吸作用将有机物分解释放的能量 特殊化学键中的转移势能
能量去路 形成特殊的化学键 一些生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体； 生物体内需能部位，如细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等。
ATP ADP＋Pi＋能量
酶
ADP＋Pi＋能量 ATP
酶
ATP与ADP相互转化过程中反应类型、反应条件、场所、能量的来源去路不同，因此，不是可逆反应。物质可逆，能量不可逆。
ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁
①细胞中的放能反应与ATP合成相联系。
放能反应
吸能反应
②细胞中的吸能反应与ATP水解相联系。
③能量通过ATP分子在吸能反应放能反应之间流通。
细胞呼吸(有机物氧化分解)
光合作用的光反应
有机物合成
主动运输
胞吞胞吐
蛋白质磷酸化
肌肉收缩等
主动运输
肌细胞收缩（机械能）
萤火虫发光（光能）
葡萄糖+果糖 蔗糖
酶
（化学能）
电鳐 放电（电能）
A-P～P ～P
酶
能量
A-P～P + Pi +
ATP水解：
维持体温、肌细胞收缩、大脑思考......
三、ATP的利用
①参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
①
②
③
②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移，这就是载体蛋白磷酸化。
③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外侧。
糖类、脂肪等有机物储存有大量的能量，但不能被直接利用。
ＡＴＰ
储存的能量相对来说少，但能被直接利用。
能量
≈
≈
流 通
理解：ATP是细胞的能量“货币”（直接能源）
生物体内的能源物质总结
(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。
(2)主要能源物质：糖类。
(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。
(4)主要储能物质：脂肪。
(5)直接能源物质：ATP。
(6)最终能量来源：太阳能。
细胞中能直接供能的物质除ATP外，还有CTP（胞苷三磷酸）、GTP（鸟苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）等
课堂小结
课堂练习
一、概念检测
1.能准确表示 ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是（ ）
A.A—P—P~P B.A—P~P~P
C.A~P~P—P D.A~P~P~P
2.下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是( )
A.脂肪酸 B.氨基酸
C.腺苷二磷酸 D.腺苷三磷酸
B
D
3.ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于ATP的叙述，错误的是（ ）
A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C.ATP可以水解为ADP和磷酸
D.正常细胞中 ATP与ADP的比值相对稳定
4.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是( )
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
B
C
二、拓展应用
1.就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP的相互转化有什么关系。
吸能反应，如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应需要消耗能量，是吸能反应，这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时提供的。放能反应，如丙酮酸的氧化分解能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，将能量储存在ATP中。
2.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。
在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能约是一分子葡萄糖所含能量的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。
3.在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，这是否也说明生物界的统一性 这对你理解生物的进化有什么启示
植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”——ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同起源。