细胞能量代谢的货币——ATP详解
细胞的能量“货币”ATP说课课件-高一生物人教版必修1
3、萤火虫发光的过程需要能量吗？
需要。
？
新课导入
萤火虫发光需要
能量！
主要能源物质: 糖类
主要储能物质: 脂肪
这些物质能为萤火虫发光直接供能吗?
回顾旧知，引发思考
知识点1：ATP的功能
实验探究
提出问题
实施实验
萤火虫发光的直接供能物质是什么？
作出假设
葡萄糖/脂肪/ATP是直接能源物质
设计实验
实验材料： 正在发光的萤火虫发光器（粉末 状）、ATP溶液、脂肪溶液、葡萄糖 溶液、蒸馏水、试管若干支
任务驱动，自主学习相 关内容，请学生起来回 答后，对于不足的地方
进行补充即可
知识点2： ATP的结构
NH2
N
N
NN
OOO
O CH2 O P O～P O～P O -
HH
O - O- O -
H
H
OH OH
借助模型， 加深理解
思考：1、从带电的角度，ATP分子有何特点？ 2、为何相互排斥的磷酸能排在一起？（弹簧模型） 3、ATP水解时，哪根“~” 更容易断裂
特殊化学键
中
用于各项生命活动
联系
物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。 不是可逆反应，处于动态平衡之中。
思考：ATP与ADP的相互转化是不是所有细胞都有？ 提示：生物界的统一性。
知识点4： ATP的利用
ATP水解：A-P～P ～P 酶 A-P～P + Pi + 能量
肌细胞收缩（机械能） 电鳐放电（电能）
设置问题 串，引发
思考
知识点3： ATP与ADP可以相互转化
项目
ATP的合成
反应式 ADP＋Pi＋能量 酶1 ATP
atp的名词解释
atp的名词解释ATP（Adenosine Triphosphate）是一种生物分子，被认为是细胞的能量储存和传递的主要形式。
作为细胞的能量“货币”，ATP在细胞呼吸和新陈代谢过程中发挥着至关重要的作用。
本文将对ATP的结构、功能以及其在生物体内的重要性进行探讨。
1. ATP的结构和合成ATP由一个核苷酸分子和三个磷酸分子组成。
核苷酸由一个含有腺嘌呤碱基的核糖和一个磷酸分子组合而成。
其中的磷酸分子以高能键的形式连接在一起，形成一个磷酸链。
这种高能键结构赋予了ATP储存和释放能量的能力。
细胞内ATP的合成主要通过细胞色素氧化酶复合物（electron transport chain）和酶ATP合酶（ATP synthase）进行。
在细胞色素氧化酶复合物中，高能电子通过一系列氧化还原反应释放能量。
这些能量通过电子传递过程被转化为膜上的质子梯度。
而酶ATP合酶则利用这个质子梯度催化ADP（Adenosine diphosphate）和磷酸的反应，生成ATP。
2. ATP的功能和作用ATP作为能量储存和释放的分子，在细胞内广泛参与了多种生物过程。
首先，ATP在能量代谢中扮演着重要的角色。
例如，在细胞呼吸的过程中，ATP通过糖或脂肪的氧化释放能量，供细胞进行各种生物活动所需要的能量。
其次，ATP也在生物体内扮演了信号传递的角色。
在神经传递和肌肉收缩中，ATP作为神经递质和解离肌肉肌动蛋白的能量源起着至关重要的作用。
ATP通过与受体结合，触发细胞内信号传导级联反应，并促进细胞内的各种反应。
此外，ATP还参与了核酸和脂类等生物分子的合成过程。
在核酸合成中，ATP提供了所需的能量和碱基。
在脂类代谢过程中，ATP则提供了能量来合成和降解脂肪酸。
3. ATP在生物体内的重要性ATP在生物体内的重要性无法被高估。
作为细胞内最重要的能量分子，ATP为细胞的生存和功能提供了持续的能量供应。
无论是基础代谢过程还是复杂的生物反应，ATP都是必不可少的。
5.2 细胞的能量“货币”ATP(解析版)
第2节细胞的能量“货币”ATP1.说出A TP的结构。
（重点）2.阐述A TP与ADP之间的相互转化。
（难点）3.举例说明ATP在细胞代谢中的作用。
（重点）➢基础感知1．ATP的结构：，A 代表腺苷（由和结合而成），P 代表，－代表普通磷酸键，～代表。
【答案】A－P～P～P 腺嘌呤核糖磷酸基团特殊化学键2．下图表示ATP水解产生ADP的过程。
请据图回答下列问题：（1）图中A表示，P代表，ATP脱去两个磷酸基团后可作为(物质)基本结构单位的一种。
（2）图中①表示，其中蕴藏着。
（3）图中②表示的过程，其作用是。
（4）催化该过程的酶与催化ATP生成的酶(是或不是)同一种酶，高等植物细胞内ATP在细胞器中生成。
【答案】腺苷磷酸基团RNA 特殊化学键大量化学能特殊化学键水解释放能量为生命活动提供能量不是叶绿体、线粒体3．由于ATP两个相邻的磷酸基团都带而相互排斥等原因，使得这种化学键，有一种的趋势，也就是具有较高的能。
当ATP在的作用下水解时，脱离下来的挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
可见ATP水解的过程就是的过程，1 molATP水解释放的能量高达30.54KJ，所以说ATP 是一种。
【答案】负电荷不稳定末端磷酸基团离开ATP而与其他分子结合转移势酶末端磷酸基团释放能量高能磷酸化合物4．吸能反应和放能反应：细胞中的化学反应可以分成吸能反应和两大类，吸能反应一般与ATP的相联系，，放能反应一般与相联系，，用来为吸能反应直接供能。
【答案】放能反应水解由ATP水解提供能量ATP的合成释放的能量储存在ATP中5．ATP为Ca2＋主动运输提供能量的机制：参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能的酶。
当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶就被激活了；在载体蛋白这种的作用下，ATP分子的脱离下来与结合，这一过程伴随着的转移，这就是载体蛋白的；载体蛋白磷酸化导致其发生变化，使Ca2+的结合位点转向，将Ca2+释放到膜外。
2025高考生物总复习细胞的能量“货币”ATP
第10讲细胞的能量“货币”ATP课标内容解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考点ATP的结构和功能1.ATP是一种高能磷酸化合物(1)ATP的中文名称腺苷三磷酸。
①ATP的元素组成：C、H、O、N、P。
②ATP结构简式：A—P～P～P。
其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表一种特殊的化学键(这种化学键不稳定)。
(2)ATP和ADP的结构(3)ATP的供能原理(4)ATP是一种高能磷酸化合物ATP水解的过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
提醒ATP并不是细胞内唯一的高能化合物，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。
因此，ATP并不是唯一的供应生命活动的直接供能物质。
2.ATP和ADP的相互转化3.ATP的利用(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例)(2)ATP——细胞内流通的能量“货币”①吸能反应：一般与ATP的水解反应相联系，由ATP水解提供能量。
如蛋白质的合成。
②放能反应：一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。
如细胞内有机物的氧化分解反应。
4.ATP产生量与O2供给量的关系分析(1)ATP必须在有氧条件下合成。
(2021·北京卷，1B)(×)提示无氧呼吸也可产生ATP。
(2)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。
(2019·全国卷Ⅲ，1C)(×) 提示高尔基体不能合成ATP。
(3)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。
(2019·天津卷，2A)(×)提示淀粉水解不需要消耗ATP。
必修1 P86“相关信息”1.写出图中标出的“A”的含义：①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。
2.科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________。
高中生物 细胞的能量“货币”ATP
3.萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
有机物中的化学能→ATP中活跃的化学能→光能
一、ATP分子结构特点
1、全称：腺苷三磷酸
2、结构简式: A-P~P~P
P~ P~P
A表示: 腺苷 (由腺嘌呤和 核糖组成)
腺嘌呤 T表示: 三个
核糖
ATP的结构
P表示: 磷酸基团
细胞质基质、 线粒体、叶绿体
有机物中的
化学能或光能
能量去向 用于各项 生命活动
储存在ATP中
结论：ATP与ADP相互转变的反应是不可逆 的。物质是可逆的，能量和酶均不可逆。细胞 中ATP含量很少，只是转化非常迅速及时。
三、ATP的利用
用于大脑思考
ATP
用 于 生 物 发 电 发 光
用于恒定体温
用于各种运动， 如肌细胞收缩
细胞的能量“货币”ATP
一、ATP分子结构特点 二、ATP与ADP可以相互转化
1、酶 2、反应场所 3、能量的来源 三、ATP的利用 四、理解:ATP是细胞的能量“货币”
秋 夕 —杜牧
银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。 天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。
1.萤火虫发光的生物学意义是什么？ 相互传递求偶信号
3、ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷 酸化，这些分子磷酸化后空间结构发生变化。
吸能反应总是与ATP的水解相联系,由ATP 水解提供能量
放能反应总是与ATP的合成相联系,释放的 能量贮存在ATP中。
4、ATP药物可以注射也可以口服；蛋白质类药 物（如胰岛素）只能注射,不能口服。 5、主要的能源物质：糖类；主要的贮能物质： 脂肪；最终的能量来源：光能。 能源物质消耗的顺序：糖类→脂肪→蛋白质
名词解释ATP
名词解释ATP
ATP（adenosine triphosphate）是一种生物体内常见的能量分子，被广泛认为是生命体系中的能量货币。
ATP由一个核苷酸adenosine和三个磷酸基团组成。
在细胞中，通过将一个磷酸基团从ATP分子中释放出来，可以释放出大量的能量，并产生ADP（adenosine diphosphate）和一个无机磷酸（Pi）。
这个过程被称为磷酸化反应。
ATP在生物体内的重要性无法被低估。
它是细胞内各种生化反应所需的能量来源。
从细胞呼吸到肌肉收缩，从细胞分裂到脑部活动，几乎所有生命过程都需要ATP的存在。
在细胞呼吸中，通过氧化葡萄糖等有机物质，细胞将化学能转化为ATP。
这个过程涉及到三个主要的步骤：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
在这些过程中，通过释放电子，化学能最终被转化为高能磷酸键，形成ATP。
这种方式下，每个葡萄糖分子通常可以产生大约36个分子的ATP。
ATP还可以通过其他途径合成，例如光合作用中的光化学反应和脂肪酸氧化等。
无论是哪种途径，合成ATP的过程被称为ATP合成酶。
当细胞需要能量时，ATP分子会被酶类催化，其中的高能磷酸键会被剪断，释放出储存的能量。
在此过程中，ATP会转化为ADP和无机磷酸，同时释放出一定量的热能。
总之，ATP作为细胞内的能量分子，扮演着至关重要的角色。
它不仅仅是能量的来源，还参与了各种生化反应的调节和调控，对维持生命的正常运作起着至关重要的作用。
《细胞的能量“货币”ATP》 讲义
《细胞的能量“货币”ATP》讲义一、什么是 ATP在我们的细胞世界里，有一种非常重要的物质，它就像是细胞的能量“货币”，为各种生命活动提供动力，那就是三磷酸腺苷，简称ATP 。
ATP 是一种由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成的小分子物质。
从结构上看，它就像是一个有着“三头六臂”的小怪兽。
腺嘌呤和核糖构成了它的“身体”，而三个磷酸基团则像是它伸出的“手臂”。
那 ATP 到底是如何发挥作用的呢？这就得从它的化学性质说起。
二、ATP 的化学性质ATP 中的三个磷酸基团之间存在着高能磷酸键，这些高能磷酸键蕴含着大量的能量。
当细胞需要能量时，ATP 就会在酶的作用下，断裂一个高能磷酸键，释放出能量，同时转化为二磷酸腺苷（ADP）和一个游离的磷酸基团（Pi）。
这个过程就好像是从一个装满钱的钱包里拿出一部分钱来用，ATP这个“钱包”里的“钱”（能量）被释放出来，供细胞进行各种活动。
而当细胞中的 ADP 和 Pi 重新获得能量时，又可以在酶的作用下重新合成 ATP ，从而实现能量的储存和再利用。
三、ATP 的生成途径细胞中 ATP 的生成主要有两种途径：有氧呼吸和无氧呼吸。
有氧呼吸是细胞在氧气充足的情况下进行的一种高效的能量产生方式。
它包括三个阶段：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
在这个过程中，葡萄糖等有机物被逐步分解，释放出大量的能量，将 ADP 转化为 ATP 。
无氧呼吸则是在缺氧的情况下，细胞为了获取能量而采取的一种应急方式。
比如在剧烈运动时，肌肉细胞可能会进行无氧呼吸，产生少量的 ATP ，但同时也会产生乳酸等物质。
除了呼吸作用，光合作用也是植物细胞中生成 ATP 的重要途径。
在光反应阶段，光能被转化为活跃的化学能，储存在 ATP 中。
四、ATP 在细胞中的作用ATP 在细胞中的作用那可真是多了去了。
首先，它为细胞的物质运输提供能量。
比如，细胞要把一些物质从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧，这是一个逆浓度梯度的过程，就需要消耗 ATP 提供的能量。
5.2 细胞的能量“货币”ATP
第5章 细胞的能量供应和利用第2节 细胞的能量“货币”ATP一、ATP 是一种高能磷酸化合物1.元素组成：C ，H ，O ，N ，P2.中文名称：腺苷三磷酸3.结构简式：A—P ～P ～P注：“—”代表普通化学键； “～”代表一种特殊的化学键。
4.结构特点不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得“～”这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP 而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。
当ATP 在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸集团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
5.功能：ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
6.其他高能磷酸化合物：ACP ，AGP ，AUP ，磷酸肌酸。
A 核糖 腺苷（A ） 腺苷三磷酸（ATP ） P ～P ～P 腺嘌呤 三个磷酸基团二、ATP与ADP可以相互转化1.转化过程：ATP的合成与分解（虽然物质相同，但酶不同，能量来源不同，所以两个反应不可逆）ADP＋Pi＋能量ATP ATP ADP＋Pi＋能量2.相互转化特点（1）ATP在细胞内的含量很少。
（2）ATP和ADP相互转化是时刻不停地发生且处于动态平衡之中的。
（3）ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性。
三、ATP的利用1.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。
2.ATP供能机制ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
3.ATP是细胞内流通的能量“货币”（1）细胞内的化学反应吸能反应：是需要吸收能量的，如蛋白质合成等。
与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量。
放能反应：是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。
与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。
（2）ATP是细胞内流通的能量“货币”能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。
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清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件
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8.1.1.2 呼吸链主要由四种复合体组成
❖ 用胆酸、脱氧胆酸等去污剂反复处理线粒体内 膜蛋白质;
❖ 分离纯化后，从呼吸链得到四种具有传递电子 功能的酶复合体，各由不同的组分组成。
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人线粒体呼吸链复合体
呼吸链还包含泛醌和细胞色素C两种游离组分。
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复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌
❖ 复合体Ⅱ是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶， 又称琥珀酸-泛醌还原酶。
❖ 电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S→CoQ ❖ 复合体Ⅱ没有H+泵的功能。
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复合体Ⅱ的电子传递
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8.1.1 呼吸链
8.1.1.1 呼吸链的概念
❖ 代谢物脱下的氢和电子经过一系列酶和辅酶所组成 的传递体系逐步传递，最终与氧结合生成水，同时 逐步释放能量，使ADP磷酸化生成ATP。该过程与 细胞呼吸有关，又称为呼吸链（respiratory chain）。
❖ 在呼吸链中，酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内 膜上，其中传递氢的酶或辅酶称之为递氢体，传递 电子的酶或辅酶称之为电子传递体。所以呼吸链又 称电子传递链（electron transfer chain）。
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生物氧化的特点
①细胞氢与氧结合产生的，CO2由有机
酸脱羧产生； ③在一系列酶的催化下逐步进行，能量逐步释放，有
利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率； ④生物氧化的速度受体内生理功能及内外环境变化的
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泛醌（ubiquinone）
泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯 连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），在各 复合体间穿梭传递还原当量和电子。在电子传 递和质子移动的偶联中起着核心作用。
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复合体Ⅰ的电子传递
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细胞色素的电子传递
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复合体Ⅲ的电子传递
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复合体Ⅳ
❖ 复合体Ⅳ又称细胞色素C氧化酶(cytochrome c oxidase)。
❖ 电子传递：Cyt c→CuA→Cyt a→Cyt a3–CuB→O2 ❖ Cyt a3–CuB形成活性双核中心，将电子传递给O2。
～8～ 细胞能量 代谢的货币——ATP
The Currency of Cellular Energy Metabolism —— ATP
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生物氧化的概念
❖ 生物氧化（biological oxidation）
营养物质（糖、脂肪、蛋白质等）在生物体内 氧化生成二氧化碳和水并释放能量的过程。主 要表现为摄取O2，并释出CO2，又称为细胞氧 化或细胞呼吸，或称为组织呼吸。
调控。 ⑤体外氧化（燃烧）产生的CO2、H2O由物质中的碳和
氢直接与氧结合生成，能量是突然释放的。
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营养物质在体内分解过程的三个阶段
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8.1 线粒体氧化体系与氧化磷酸化
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FAD和FMN相互转变
FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是 异咯嗪环，属于单、双电子传递体。
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线粒体中铁硫中心Fe4S4的结构
铁硫蛋白中辅基铁硫中心(Fe-S)含有等量 铁原子和硫原子，其中一个铁原子可进行 Fe2+ Fe3+ + e 反应传递电子。属于单电子 传递体。
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复合体Ⅲ
❖ 复合体Ⅲ：又称泛醌-细胞色素c还原酶,又称QCyt c还原酶。
❖ 泛醌从复合体Ⅰ和Ⅱ募集氢和电子并穿梭传递 到细胞色素c。
❖复合体Ⅲ含有两种的细胞色素b(Cyt b562, Cyt b566),细胞色素c1和铁硫蛋白。
❖ 电子传递:将电子由CoQH2传递给细胞色素c。 ❖ 复合体Ⅲ有质子泵功能。
每2个电子传递过程使2个H+跨内膜向膜间隙转移。 ❖ 复合体Ⅳ也有质子泵功能。
间隙，复合体Ⅰ有质子泵功能。
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NAD+和NADP+的结构
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NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相 互转变
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间
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FAD和FMN的结构
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生物氧化的方式
❖生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失 电子，遵循氧化还原反应的一般规律。
❖物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物 (CO2，H2O)和释放能量均相同。
❖通过线粒体内的氧化，营养物质（糖、脂肪、 蛋白质等）氧化分解最终生成CO2和水及释放 能量，主要以氧化磷酸化的方式生成ATP。
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细胞色素Cytochrome，Cyt）
细胞色素是一类以铁卟啉（血红素）为辅基 的电子传递蛋白，根据它们吸收光谱不同而分类。
各种还原型细胞色素的主要光吸收峰
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细胞色素辅基
血红素中的铁原子可进行Fe2+ Fe3++e反应传 递电子, 属单电子传递体。
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呼吸链各复合体在线粒体内膜的位置
复合体Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ完全镶嵌在线粒体内膜上， 复合体Ⅱ镶嵌在线粒体内膜的基质侧。
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复合体Ⅰ
❖ 复合体Ⅰ又称NADH-泛醌还原酶。 ❖ 复合体Ⅰ电子传递：
NADH→FMN→Fe-S→CoQ→Fe-S→CoQ ❖ 每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到膜