5.2细胞的能量“货币”ATP课件高一上学期生物人教版必修1

第5章

细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用需要通过化学反应实现直接能源物质：细胞的能量“货币”——ATP酶化学本质作用特点绝大多数是蛋白质，少数为RNA降低化学反应活化能专一性、高效性、作用条件温和ATP的结构ATP与ADP相互转化第5章细胞的能量供应和利用

第2节

细胞的能量“货币”ATP本节聚焦：为什么说ATP是细胞的能量“货币”？ATP与ADP是怎样相互转化的？这有什么意义？细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？一、细胞代谢的能源1.主要能源物质：2.最主要的能源物质：3.主要储能物质：4.其他能源物质：5.主要直接能源物质：6.根本能源：糖类葡萄糖脂肪、多糖（淀粉、糖原）蛋白质等有机物ATP光能、NH3等无机物氧化时的化学能1.ATP分子结构式分子式（及分子量）：C10H16N5O13P3（507.18）αβγ核糖腺嘌呤二、ATP的分子结构元素组成：C、H、O、N、P核糖腺嘌呤腺苷(A)磷酸基团(P)中文名称：简式：A-P~P~P腺苷三磷酸αβγ2.ATP分子结构简式二、ATP的分子结构腺苷一磷酸（AMP）腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）三、ATP的特性相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得相邻磷酸基团间的化学键很不稳定，末端磷酸基团很容易离开ATP分子而与其他分子结合，即具有较高的转移势能。ATP水解，脱离下来的磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化1.不稳定2.水解过程释放能量ATP+H2OADP（腺苷二磷酸）+Pi（磷酸）+能量酶ATP+H2OAMP（腺苷一磷酸）+PPi（焦磷酸）+能量酶ATP+AMP2ADP酶3.ATP是一种高能磷酸化合物1mol六磷酸葡萄糖水解时释放的能量只有13.8kJ。高能磷酸化合物：水解自由能在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物。机体内有许多高能磷酸化合物，如ATP、1,3-二磷酸甘油酸、氨甲酰磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸、磷酸肌酸、磷酸精氨酸等。三、ATP的特性1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。4.细胞中ATP含量较少人体内约有50.7gATP，一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP约为48kg。哺乳动物肌肉细胞中ATP的含量大约为3～8mmol/kg，只能供肌肉剧烈运动1s左右的消耗。5.ATP与ADP可以（快速地）相互转化ATP+H2OADP+Pi+能量酶酶6.ATP与ADP相互转化的能量供应机制存在于所有生物的细胞内，体现生物界的统一性。三、ATP的特性7.ATP与ADP相互转化的反应并非可逆反应。ATP+H2OADP+Pi+能量水解酶合成酶①物质可逆②催化ATP水解与合成的酶不同③能量不同酶酶光能化学能光合作用呼吸作用渗透能电能光能机械能化学能……用于主动运输（渗透能）用于各种运动，如肌细胞收缩（机械能）用于生物放电（电能）葡萄糖+果糖→蔗糖酶用于细胞内各种吸能反应（化学能）用于生物发光（光能）

用于大脑思考（电能）ATP1.

ATP在细胞代谢中的作用四、ATP的利用ATP直接为细胞的生命活动提供能量。ATP是细胞生命活动主要的直接能源物质。细胞中常见的需要能量的生命活动：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。肌肉收缩、兴奋传导、生物放电发光、主动运输、胞吞胞吐、细胞分裂、物质合成等2.ATP供能机理：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，从而使其结构和活性发生改变，从而参与各种化学反应。四、ATP的利用3.吸能反应与放能反应吸能反应：在化学反应过程中吸收能量的反应。吸能反应一般由外界提供能能量才能发生，产物的能量比反应物高。放能反应：在化学反应过程中释放能量的反应。放能反应一般都能自发进行，产物的能量比反应物低。大多数代谢反应，如肌肉收缩、兴奋传导、生物放电发光、主动运输、胞吞胞吐、细胞分裂、物质合成、暗反应阶段（C3化合物的还原）等有氧呼吸第一、二、三阶段，无氧呼吸第一阶段，光反应阶段既不吸能（消耗ATP）也不放能（合成ATP）的反应：无氧呼吸第二阶段，消化道内消化（水解）过程四、ATP的利用4.ATP在能量代谢中的重要性：能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，ATP相当于细胞内流通的能量“货币”。（1）糖类、脂肪等能源物质

各项生命活动消耗细胞呼吸（氧化分解）光能光合作用（光反应）光合作用（暗反应）糖类、脂肪等能源物质四、ATP的利用（1）糖类、脂肪等能源物质

ATP

各项生命活动消耗细胞呼吸（氧化分解）光能ATP光合作用（光反应）光合作用（暗反应）水解4.ATP在能量代谢中的重要性：能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，ATP相当于细胞内流通的能量“货币”。四、ATP的利用（2）资料1磷酸烯醇式丙酮酸、1，3-二磷酸甘油酸等化合物具有比ATP更高的磷酸基团转移势能，即水解时可以释放比ATP更高的能量。它们可以通过相应激酶的作用将其磷酸基团转移给ADP，使ADP变为ATP。ATP又可以将它的磷酸基团转移给其他需要能量的化合物，使其从中获得能量形成具有较高反应势能的磷酸化合物。4.ATP在能量代谢中的重要性：能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，ATP相当于细胞内流通的能量“货币”。四、ATP的利用（2）资料2动物和人体细胞（特别是肌细胞）内，常见的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸。当动物和人体细胞由于能量大量消耗而使细胞内的ATP含量过分减少时，在有关酶的催化作用下，磷酸肌酸中的磷酸基团连同能量一起转移给ADP，从而生成ATP和肌酸（可用C代表）；当ATP含量比较多时，在有关酶的催化作用下，ATP可以将磷酸基团连同能量一起转移给肌酸，使肌酸转变成磷酸肌酸。ADP+磷酸肌酸（C~P）ATP+肌酸（C）酶结论：细胞中高能磷酸化合物种类很多，但大多高能磷酸化合物的能量要转移到ATP中，才能被其他生命活动利用，ATP是驱动生命活动的直接能源物质。磷酸肌酸的意义：在能量释放、转移和利用之间起着缓冲作用，从而使细胞内ATP的含量能够保持相对稳定，ATP系统的动态平衡得以维持。补充资料结论：ATP不是细胞内唯一的直接能源物质。核糖ATP（腺苷三磷酸）（或G、C、U）脱氧核糖（或G、C、T）dATP（脱氧腺苷三磷酸）（d表示“脱氧”）dGTP（脱氧鸟苷三磷酸）dCTP（脱氧胞苷三磷酸）dTTP（脱氧胸苷三磷酸）即dNTP（脱氧核苷三磷酸）。GTP（鸟苷三磷酸）CTP（胞苷三磷酸）UTP（尿苷三磷酸）即NTP（核苷三磷酸）例题：（2016全国卷Ⅰ）29.在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。回答下列问题；（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的

（填“α”、“β”或γ”）位上。（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的

（填“α”、“β”或γ”）位上。γ

α

例题分析补充资料ATP的其他作用ATP是细胞内流通的能量“货币”，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。ATP是合成RNA的原料。RNA合成时，ATP水解脱去2个磷酸基团，既提供能量，又形成原料腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）。ATP是细胞内重