第5章細胞的能量供應和利用第2節細胞的能量“貨幣”ATP問題探討秋夕杜牧（唐）銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽牛織女星。1、螢蟲發光的生物學意義是什么？2、螢火蟲體內有特殊的發光物質嗎？3、螢火蟲發光的過程有能量的轉換嗎？腹部后端細胞內有熒光素。相互傳遞求偶信號，以便交尾繁衍后代。腹部細胞內有機物中儲存的化學能轉變為光能使其發光。問題探討生物體進行生命活動的主要能源物質:螢火蟲發光需要的能量靠誰直接提供呢?生物體內儲存能量的物質:脂肪糖類思考：是哪類物質直接給螢火蟲發光提供能量呢？

是葡萄糖，脂肪，還是其他物質？

1234加入等量發光器粉末，放置一段時間直至熒光消失2mL蒸餾水2mL脂肪2mL葡萄糖2mLATP黑暗環境螢火蟲發光器實驗思考實驗結果說明什么？ATP為螢火蟲發光直接提供能量。一ATP結構與功能1.功能：ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。有機物中的化學能ATP中的化學能耗能的生命過程細胞中流通的能量“貨幣”蛋白質——脂肪——糖類——ATP——細胞能源物質的比喻“不動產”“定期存款”“活期存款”“現金”2.ATP的名稱與簡式（1）中文名稱：腺苷三磷酸（2）組成元素：C、H、O、N、P腺嘌呤核糖三個磷酸基團O-COCCHHOHOHCCOPOPOPO-OO-OO-ONCNCCCNCNNHHHHHHHH（3）結構簡式：A－P～P～PA：腺苷=腺嘌呤+核糖T：三P：磷酸基團（3個）—：普通的化學鍵（1個）～：特殊的化學鍵（2）

腺嘌呤核糖PPP~~腺苷（A）A-P～P～P….ATGC….….TACG….….AUGC….腺嘌呤脫氧核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸核糖AP~PP~腺嘌呤腺嘌呤腺苷拓展：不同化合物中“A”的辨析所有“A”中都含有腺嘌呤共同點：（4）ATP結構：我相當脆弱，水解時容易斷裂核糖PPP腺嘌呤~~ATP很不穩定，末端磷酸基團有一種離開ATP與其他分子結合的趨勢，當末端磷酸基團脫落后剩下的結構是什么呢？拓展腺苷一磷酸（AMP）腺苷（A）腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）注：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本單位之一。ATP結構式：ADP結構式:核糖PPP腺嘌呤~~核糖PP腺嘌呤~~ATP和ADP可以相互轉化嗎？A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi酶酶能量PiATP

ADP+Pi+能量ATP水解酶ATP合成酶二ATP與ADP可以相互轉化轉化過程注意:ATP與ADP的相互轉化是不可逆的，物質是可逆的，但是能量是不可逆的，酶是不相同的，場所是不完全相同的。酶ADP+Pi+能量ATP酶ATP與ADP的相互轉化是否可逆？酶ADP+Pi+能量ATP酶1.從反應條件看：ATP的分解是一種水解反應，催化該反應的酶屬于水解酶；ATP的合成是一種合成反應，催化該反應的酶屬于合成酶。酶具有專一性，因此反應條件不同。2.從能量來源看：ATP水解釋放的能量是儲存在特殊化學鍵中的化學能，用于生命活動；合成ATP的能量來自生物體內有機物中的化學能和太陽光能。因此能量來源不同（能量不可逆，而物質可逆）。3.從合成與分解場所看：ATP合成的場所是細胞質基質、線粒體和葉綠體；ATP分解的場所相對較多。因此合成與分解的場所不同。不是可逆反應思考討論ATP與ADP的相互轉化是否可逆？1.轉化的原因和特點（1）原因A—P~P~P②ATP是高能磷酸化合物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。相鄰的磷酸基團都帶負電荷互相排斥①遠離A的那個特殊的化學鍵不穩定末端磷酸基團有較高的轉移勢能（有一種離開ATP與其他分子結合的趨勢）ATP在供能時，如何釋放能量？（2）轉化特點①ATP與ADP相互轉化是時刻不停地發生且處于動態平衡之中的。PPP~~能量能量合成水解ATP與ADP相互轉化示意圖PP~PiPiATP消耗量大ATP含量很少矛盾研究顯示，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。1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。2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3ATP合成和水解都非常迅速資料分析※ATP在細胞內的含量很少。ATP和ADP在細胞內的相互轉化十分迅速，使細胞內的ATP的含量保持相對穩定。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。PPP~~能量能量合成水解ATP與ADP相互轉化示意圖PP~PiPiA-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)能量Pi酶酶能量Pi這里的能量用于哪里？這里的能量從哪里來？人和動物等綠色植物（1）ADP合成ATP的能量來源①綠色植物：既可來自光能，也可以來自呼吸作用所釋放的能量。②動物、人、真菌和大多數細菌：均來自細胞進行呼吸作用時有機物分解所釋放的能量。2.轉化過程中能量來源和去向（2）ATP水解成ADP釋放的能量去向：用于生物體的各項生命活動。ppppp能量Pi能量Pi合成水解ATP與ADP相互轉化示意圖用于大腦思考（電能）用于主動運輸（滲透能）用于生物發光(光能)用于生物發電（電能）

用于物質合成（化學能）用于肌肉收縮（機械能）三ATP的利用（2）原因：細胞中絕大多數需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的。思考：ATP水解釋放的能量是如何用于上述各種生命活動的呢？

※注意：ATP是直接能源物質，但不是唯一的直接能源物質，如存在于各種生物體細胞內的UTP、GTP、CTP等。1．ATP是生命活動的直接能源物質（1）實例：用于物質的主動運輸、肌肉收縮、物質合成和大腦思考等生命活動。ATPCa2+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，其酶的活性就被激活了。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，這一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的磷酸化。③載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化，使Ca2+的結合位點轉移膜外側，將Ca2+釋放到膜外。Ca2+ADPPi教材P88ATP為主動運輸供能示意圖ADPCa2+Pi（3）ATP供能機制ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結構發生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學反應。（1）吸能反應是需要吸收能量的，如蛋白質合成等。許多吸能反應與ATP水解的反應相聯系，由ATP水解提供能量。（2）放能反應是釋放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。許多放能反應與ATP的合成相聯系，釋放的能量儲存在ATP中，用來為吸能反應直接供能。能量能量水解合成放能反應吸能反應2．ATP是細胞內流通的能量“貨幣”能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間循環流通。→ATP是細胞內流通的能量“貨幣”。吸能反應放能反應水解合成反應反應類型酶的類型能量來源能量去向能量轉化場所特點ATPADP+Pi+能量酶ADP+Pi+能量ATP酶水解反應合成反應ATP水解酶ATP合成酶ATP中的能量有機物中的化學能以及光能用于各項生命活動儲存在ATP中生物體內的需能部位細胞質基質、線粒體、葉綠體等四ATP合成與ATP水解的比較放能：與吸能反應相聯系吸能：與放能反應相聯系時刻不停地發生，并且處于動態平衡之中概念總結：各種能源物質能源來源直接能源物質主要能源物質生物體內良好的儲能物質動物細胞內的儲能物質植物細胞內的儲能物質最終能源來源ATP糖類（葡萄糖）脂肪糖原淀粉太陽能ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質ATP≠能量；ATP是直接能源物質！ATP全稱：腺苷三磷酸結構簡式：

A-P～P～PATP的來源：ATP與ADP相互轉化:ATP的利用：各種形式的能量光合作用呼吸作用ATPADP+Pi+能量酶

酶總結：正是由于細胞內具有ATP這種能量“通貨”，細胞才能及時而持續地滿足各項生命活動對能量的需求。課堂小結螢火蟲尾部的