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第2节细胞能量“通货”—ATP能量的形式和转换光能电鳐电能机械能主动运输渗透能能量转换站-----叶绿体通过绿色植物的光合作用，把光能以化学能的形式储存在糖类、脂肪等有机物中。光能电能活跃的化学能稳定的化学能动力工厂-----线粒体生物体通过呼吸作用分解体内有机物，释放其中的能量，用于生命活动。稳定的化学能活跃的化学能+热能无氧呼吸和有氧的第一阶段：细胞质基质稳定的化学能活跃的化学能+热能是生物体进行生命活动的主要能源物质。糖类是生物体内贮存能量的物质。脂肪这其中的能量能不能直接被生物体利用呢？不能。从有机物中释放出来的能量需要转化成一种活跃的化学能以后才能用于各项生命活动，这种活跃的化学能就是三磷酸腺苷，简称为ATP。能量蕴藏在营养物质之中蛋白质：能源物质什么是ATP？ATP是三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate)的英文缩写符号，A---腺苷、T---三、P---磷酸基。ATP的分子结构简式是：A—P~P~P。ATP是一种高能磷酸化合物。不仅因为是它的分子结构中含有磷酸，还因为它在水解时释放的能量是30．54kJ／mol（千焦每摩尔）（一般将水解时，能够释放20．92kJ／mol能量的化合物都叫做高能化合物）。ATP的水解释放的能量是一般磷酸键水解时释放能量的两倍以上。纯净的ATP是白色粉未状，能够溶于水，可作为一种药品，ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病，起到改善患者新陈代谢状况的作用。一、ATP分子中具有高能磷酸键ATP的结构简式ATP的结构简式为A—P~P~P腺苷磷酸基团高能磷酸键ATP即三磷酸腺苷，是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。ATP与ADP的相互转化A-P~P~PA-P~P+Pi+能量酶酶ATPADP酶酶能量PiATP与ADP的转化关系ATP转化成ADP时所需能量的主要来源美研制出世界第一台纳米发动机美国康奈尔大学的科学家已研制出世界上第一台生物分子纳米发动机。它仅一个病毒般大小，由ATP提供能量、ATP合成酶驱动发动机运转。每加一次能量，纳米发动机可连续工作一小时。科学家高度评价此项科技成果，认为生物分子纳米发动机在医学领域将大有用武之地。例如，它可以充当一个“小护士”，巡视全身。分子马达生物将ADP转化成ATP时所需能量的根本来源是什么？是光能。绿色植物通过光合作用，将光能转化成ATP中的化学能，并将ATP中的化学能最终储存在糖类等有机物中。能源物质能源物质糖类（主要能源物质）、脂类、蛋白质储能物质脂肪、淀粉（植物细胞）、糖元（动物细胞）能量直接来源ＡＴＰ（三磷酸腺苷）最终能量来源太阳光能三、ATP的利用ATP是生物体新陈代谢所需能量的直接来源。A物质运输B物质合成C细胞分裂D肌肉收缩E生物发光等直接能源物质ＡＴＰ分子简式Ａ－Ｐ~Ｐ~Ｐ与ＡＤＰ的关系在酶的作用下，ATP中远离A的高能磷酸键水解，释放出其中的能量，同时生成ADP和Pi；在另一种酶的作用下，ADP接受能量与一个Pi结合转化成ATP。合成时的能量来源植光合作用和呼吸作用动呼吸作用分解时的能量利用细胞分裂、根吸收矿质元素、肌肉收缩等生命活动。磷酸肌酸(C~P)小结：腺苷普通化学键高能磷酸键磷酸基团磷酸肌酸ATP是细胞内主要的磷酸载体或能量传递体，人体储存能量的方式不是ATP而是磷酸肌酸。肌酸主要存在于肌肉组织中，骨骼肌中含量多于平滑肌，脑组织中含量也较多，肝、肾等其它组织中含量很少。每个人生活都需要能量、使用能量，运动时更需要为肢体活动持续地提供能量。各种化学能(碳水化合物、脂肪和蛋白质)贮存在体内，最终转化成三磷酸腺苷(ATP)。ATP是人体运动时的直接供能物质。问题在于ATP的数量有限。运动时有四种不同的代谢过程向人体提供能量，两种是无氧的，两种是有氧的。究竟是哪种代谢被用来提供能量，取决于运动的强度和持续时间。运动能量从哪里来？无氧能量系统是三磷酸腺苷—磷酸肌酸(ATP--CP)系统和糖酵解系统。肌肉运动时，首先由ATP分解，将能量直接供应肌肉收缩。若运动很剧烈，则CP立即将能量转移到二磷酸腺苷(ADP)分子上，生成ATP，ATP又继续分解供应能量。肌细胞中ATP存量很少，但CP的量却比ATP约多三倍，故二者的总和大致可供给30秒钟的激烈运动。该系统非常迅速。如要继续运动，就得由糖元分解生成乳酸，同时释放能量以生成ATP。尽管乳酸会导致肌肉酸痛，但它所产生的能量却是ATP--CP系统的两倍。糖酵解系统对应的是高强度、持续时间在30秒—3分钟之间的运动。这两个系统适应于短跑、跳跃、举重运动等。有氧能量系统进行3分钟以上的运动，能量需要有氧代谢系统提供。它也同运动强度和持续时间直接相关。强度较低、持续时间大于3分钟小于20分钟的运动，是氧化糖产生大量的ATP来供能。长于20分钟的低强度运动则主要靠氧化脂肪来供能了。在这一代谢过程中由于氧气能基本满足需要，所以不会产生乳酸，肌肉不会酸痛。专家们认为，中、老年人参加体育锻炼以有氧代谢的运动项目为主，因为这对增强体质、延缓衰老有利。持续时间运动强度运动类型无氧能量系统ATP--CP系统30秒钟高强度短跑、投掷、跳跃、举重等糖酵解系统30秒—3分钟有氧能量系统氧化糖类3分钟--20分钟低强度长跑、做体操、打太极拳等运动氧化脂肪长于20分钟ATP是细胞内能量转换的“中转站”，可形象地把它比喻细胞内流通的“能量货币”，是生物体内能量代谢的中心，在生物能量代谢中占有核心地位。生物体内的新陈代谢正是因为细胞中的ATP才能顺利地完成。ATP和核酸的关系