细胞的能量“货币” · ATPLab

萤火虫的光从哪里来

萤火虫腹部末端的发光器里有荧光素和荧光素酶。把发光器研磨后加水，提取液在黑暗中会发出淡黄绿色的荧光，大约 15 分钟后荧光消失。

荧光消失后，分别向试管中加入蒸馏水、葡萄糖溶液和 ATP 溶液，哪一支会重新亮起来？把一支试管先煮沸再加入 ATP，又会怎样？

右侧可以调节 ATP 溶液的浓度、水浴温度和 pH，观察荧光的亮度和颜色。

ATP 的结构

ATP 是腺苷三磷酸的英文名称缩写，结构可以简写成 A–P~P~P：A 代表腺苷（腺嘌呤 + 核糖），P 代表磷酸基团，~ 代表一种特殊的化学键。

相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，这种化学键不稳定，末端的磷酸基团有较高的转移势能。ATP 水解时，末端磷酸基团脱离，释放出能量。

ATP 再水解掉一个磷酸基团就是 AMP——腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成 RNA 的基本单位之一。拖动画面可以旋转分子。

ATP 与 ADP 的相互转化

细胞中 ATP 的含量很少，但 ATP 与 ADP 时刻不停地相互转化，处于动态平衡之中。

吸能反应一般与 ATP 水解相联系。画面中央是参与 Ca²⁺ 主动运输的载体蛋白，它也是一种能催化 ATP 水解的酶：ATP 末端的磷酸基团转移到载体蛋白上（磷酸化），载体蛋白的空间结构改变，把 Ca²⁺ 释放到膜外。

放能反应一般与 ATP 合成相联系。左侧代表细胞呼吸：动物、人、真菌和大多数细菌合成 ATP 的能量都来自细胞呼吸，绿色植物还来自光合作用。

ATP 合酶

有氧呼吸产生的 ATP 大部分是在线粒体内膜上合成的。细胞呼吸把 H⁺ 泵到内膜外侧，形成 H⁺ 浓度差；H⁺ 顺浓度差穿过 ATP 合酶流回基质，带动它的转子旋转。

转子每转 120°，上方的一个 β 亚基就释放一个 ATP；转一圈流过 8 个 H⁺、合成 3 个 ATP。叶绿体类囊体膜上也有 ATP 合酶。

把浓度差调小，或者加入让 H⁺ 直接漏回去的解偶联剂，看看转子会怎样。

随堂检测

回顾四个课题，完成下面的选择题。