内容正文:
5.2 细胞的能量“货币”ATP
阚道波
银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。
天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。
——《秋夕》
华南植物园 杭州千岛湖
资料
萤火虫的发光是生物发光的一种。萤火虫的发光原理是:萤火虫有专门的发光细胞,在发光细胞中有两类化学物质,一类被称作萤光素,另一类被称为荧光素酶。荧光素能在荧光素酶的催化下消耗ATP,并与氧气发生反应,反应中产生激发态的氧化荧光素,当氧化荧光素从激发态回到基态时释放出光子。
反应中释放的能量几乎全部以光的形式释放,只有极少部分以热的形式释放,反应效率为95%,甲虫也因此而不会过热灼伤。人类到目前为止还没办法制造出如此高效的光源。
萤火虫体内有特殊的发光物质吗?
在萤火虫发光的过程中有能量转化吗?
光能
化学能
生物能
一 ATP是一种高能磷酸化合物
腺嘌呤 + 核糖 + 3分子磷酸
1. ATP的结构
腺苷
普通化学键
特殊化学键
ATP的结构简式:
A—P~P~P
一 ATP是一种高能磷酸化合物
2. ATP是高能磷酸化合物
由于两个相邻的磷酸基团都带有负电,相互排斥等原因,所以ATP中的特殊化学键不稳定,处于末端的磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子(如水分子)结合的势能,即具有较高的转移势能。
二 ATP和ADP可以相互转化
1. ATP与ADP的转化
A—P~P~P
A—P~P
酶
酶
Pi
能量
Pi
能量
ATP ADP + Pi + 能量
ATP水解酶
ATP合成酶
图中的酶的种类相同吗?
二 ATP和ADP可以相互转化
1. ATP与ADP的转化
ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP+Pi+能量 → ATP ATP → ADP+Pi+能量
反应条件
场所
能量来源(去向)
酶
酶
合成酶
水解酶
细胞质基质、线粒体、叶绿体
细胞内消耗能量的地方
呼吸作用释放的化学能、光合作用吸收的光能
供细胞各类生命活动的需要
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二 ATP和ADP可以相互转化
2. ATP与ADP转化的特点
动态平衡
转化速率快
细胞内的化学反应可以分为吸能反应和放能反应。吸能反应与ATP的水解有关,由ATP水解提供能量;放能反应与ATP合成有关,释放的能量储存在ATP中。
三 ATP的利用
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。
用于主动运输
用于生物放电
用于生物发光
用于肌肉收缩
用于细胞内各种吸能物质
用于大脑思考
ATP为主动运输供能示意图
载体蛋白
膜内侧
膜外侧
ATP为主动运输供能示意图
膜内侧
膜外侧
载体蛋白的磷酸化
ATP为主动运输供能示意图
膜内侧
膜外侧
1
2
小试牛刀
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
B
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
D
小试牛刀
ATP是细胞生命活动的直接能源物质,下面叙述错误的是( )
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
B
3
解析:
A.细胞质中细胞质基质、线粒体和叶绿体内可以产生ATP,细胞核中的生命活动需要消耗ATP,所以细胞质和细胞核中都有ATP分布,A正确;
B、ATP可以在光合作用中合成,能量来自光能,还可以在呼吸作用中合成,能量来自有机物