金识源专版高中生物第五章第二节细胞的能量“通货”__ATP素材新人教版必修1.doc
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1、第5章第2节素材1.ATP的结构特性ATP也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷、腺三磷,是高能磷酸化合物的典型代表。高能磷酸化合物的特点是:它的高能磷酸键(也即酸酐键,用“”表示),水解时释放出的化学能是正常化学键释放化学能的2倍以上(一般在20.92 kJ/mol以上)。这里需要说明的是,化学中使用的“键能”和生物化学中使用的“高能键”,含义是完全不同的。化学中“键能”的含义是指断裂一个化学键所需要提供的能量;生物化学中所说的“高能键”是指该键水解时能释放出大量能量。ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的。这三个磷酸基团从与分子中腺苷基团连接处算起,依次分别称为 、磷酸基团。A
2、TP的结构式是:分析ATP的结构式可以看出,腺嘌呤与核糖结合形成腺苷,腺苷通过核糖中的第5位羟基,与3个相连的磷酸基团结合,形成ATP。ATP分子中的磷酸基团水解时,能释放30.5 kJ/mol的能量,而6-磷酸葡萄糖水解时释放的能量只有13.8 kJ/mol。需要指出的是,ATP分子既可以水解一个磷酸基团(磷酸基团),而形成二磷酸腺苷(ADP)和磷酸(Pi);又可以同时水解两个磷酸基团(磷酸基团和磷酸基团),而形成一磷酸腺苷(AMP)和焦磷酸(PPi)。后一种水解方式在某些生物合成中具有特殊意义。AMP可以在腺苷酸激酶的作用下,由ATP提供一个磷酸基团而形成ADP,ADP又可以迅速地接受另外
3、的磷酸基团而形成ATP。2.ATP系统的动态平衡ATP是活细胞内一种特殊的能量载体,在细胞核、线粒体、叶绿体以及细胞质基质中广泛存在着,并不断与ADP相互转化而形成ATP系统。ATP在细胞内的含量是很少的。但是,ATP与ADP在细胞内的相互转化却是十分迅速的。一般地说,ATP在细胞内形成后不到1 min的时间就要发生转化。这样累计下来,生物体内ATP转化的总量是很大的。例如,一个成年人在静止的状态下,24 h内竟有40 kg的ATP发生转化;在紧张活动的情况下,ATP的消耗可达0.5 kg/min。总之,在活细胞中,ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的,其消耗与再生的速度是相对平衡的,ATP的
4、含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的水平。可见,细胞内ATP系统处在动态平衡之中,这对于构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。3.其他高能磷酸化合物在动物和人体细胞(特别是肌细胞)内,除了ATP外,其他的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸(可用CP代表)。磷酸肌酸的结构式是: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。对于动物和人体细胞来说,磷酸肌酸只是能量的
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