第二节 细胞的能量通货——ATP (含完整图文动画,超实用公开课)

选自人教版高中生物必修一第五章第2节
这些都是什么？
这些物质能在市场上直接 买东西吗？ 不能
我们在市场上能用直接 用什么买东西？
那么细胞中……
问题1
忆一忆
问题 2
哪些物质与能量有关？ 糖类 ——细胞的主要能源物质 脂肪 ——细胞内良好的储能物质
哪些结构与能量转换有关？
讨论
糖类、脂肪等物质能为生命活动 直接供能吗?
能量转换站-----叶绿体
人、动物、真菌等:通过呼吸作用分解有机物释放能量
绿色植物:呼吸作用和光合作用
人、动物、真菌等
绿色植物
ADP +Pi
能量
酶
ATP
光合 呼吸
ATP与ADP的相互转化：
ATP
能量
呼 吸
Pi 酶 酶 能量 ADP
主动运输发光 发电肌肉收缩 大脑思考物质 合成
Pi
ATP与ADP相互转化
ATP
酶 酶
ADP+ Pi+能量
讨论 ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？
ATP合成与ATP分解的比较：
酶
酶
反 应 ATP→ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量→ATP 合成反应 反应类型 水解反应 合成酶 酶的类型 水解酶 线粒体、叶绿体、 场 所 活细胞所有部位 细胞质基质等 能量来源 高能磷酸键 能量去向 用于各项生命活动 有机物中的化学能 、光能 储存于高能磷酸键 中
ATP的水解过程
ATP
ATP水解酶
为 生命活 动提供 能量
ADP+ Pi+能量
讨论
哪些生命活动由 ATP 直接供能?
用于主动运输 （渗透能）

注意比较：反应类型、条件、场所、能量的转化、能量来源和去路
资料1：科学家在研究 ATP含量
资料2：一正常人体中ATP和ADP总量很
细胞ATP的含量与氧含
少，基本保持一定，约为2mg~10mg，但
量关系时得到如下图
一个成年人安静状态下一天将有40kg的
的实验结果，此图说
ATP发生水解，ATP的含量很少需要却很
第2节 细胞的能量“通货” ——ATP
1、ATP的组成和结构 2、ATP的合成与水解
3、ATP的能量来源和去路 4、ATP的利用
二、ATP与ADP之间的相互转化
1、ATP在水解时，高能磷酸键的水解顺序是什么？
2、ATP水解时需要的酶与ATP合成时使用的酶相同吗？
3、【书写一遍】ATP水解反应式、ATP合成反应式
脚踏实地过好每一天，最简单的恰恰是最难的。拿梦想去拼，我怎么能输。只要学不死，就往死里学。我会努力站在万人中央成为别人的光。行为决定性格， 性格决定命运。不曾扬帆，何以至远方。人生充满苦痛，我们有幸来过。如果骄傲没有被现实的大海冷冷拍下，又怎么会明白要多努力才能走到远方。所有的 豪言都收起来，所有的呐喊都咽下去。十年后所有难过都是下酒菜。人生如逆旅，我亦是行人。驾驭命运的舵是奋斗，不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不 停止一日努力。失败时郁郁寡欢，这是懦夫的表现。所有偷过的懒都会变成打脸的巴掌。越努力，越幸运。每一个不起舞的早晨，都是对生命的辜负。死鱼随 波逐流，活鱼逆流而上。墙高万丈，挡的只是不来的人，要来，千军万马也是挡不住的既然选择远方，就注定风雨兼程。漫漫长路，荆棘丛生，待我用双手踏 平。不要忘记最初那颗不倒的心。胸有凌云志，无高不可攀。人的才华就如海绵的水，没有外力的挤压，它是绝对流不出来的。流出来后，海绵才能吸收新的 源泉。感恩生命，感谢她给予我们一个聪明的大脑。思考疑难的问题，生命的意义；赞颂真善美，批判假恶丑。记住精彩的瞬间，激动的时刻，温馨的情景， 甜蜜的镜头。感恩生命赋予我们特有的灵性。善待自己，幸福无比，善待别人，快乐无比，善待生命，健康无比。一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道 的开始。在你发怒的时候，要紧闭你的嘴，免得增加你的怒气。获致幸福的不二法门是珍视你所拥有的、遗忘你所没有的。骄傲是胜利下的蛋，孵出来的却是 失败。没有一个朋友比得上健康，没有一个敌人比得上病魔，与其为病痛暗自流泪，不如运动健身为生命添彩。有什么别有病，没什么别没钱，缺什么也别缺 健康，健康不是一切，但是没有健康就没有一切。什么都可以不好，心情不能不好；什么都可以缺乏，自信不能缺乏；什么都可以不要，快乐不能不要；什么 都可以忘掉，健身不能忘掉。选对事业可以成就一生，选对朋友可以智能一生，选对环境可以快乐一生，选对伴侣可以幸福一生，选对生活方式可以健康一生。 含泪播种的人一定能含笑收获一个有信念者所开发出的力量，大于个只有兴趣者。忍耐力较诸脑力，尤胜一筹。影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态 在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野、事业和成就，甚至一生。每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。懒惰像生锈一样，比操劳更 消耗身体。所有的胜利，与征服自己的胜利比起来，都是微不足道。所有的失败，与失去自己的失败比起来，更是微不足道挫折其实就是迈向成功所应缴的学 费。在这个尘世上，虽然有不少寒冷，不少黑暗，但只要人与人之间多些信任，多些关爱，那么，就会增加许多阳光。一个能从别人的观念来看事情，能了解 别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。当一个人先从自己的内心开始奋斗，他就是个有价值的人。没有人富有得可以不要别人的帮助，也没有人穷 得不能在某方面给他人帮助。时间告诉你什么叫衰老，回忆告诉你什么叫幼稚。不要总在过去的回忆里缠绵，昨天的太阳，晒不干今天的衣裳。今天做别人不 愿做的事，明天就能做别人做不到的事。到了一定年龄，便要学会寡言，每一句话都要有用，有重量。喜怒不形于色，大事淡然，有自己的底线。趁着年轻， 不怕多吃一些苦。这些逆境与磨练，才会让你真正学会谦恭。不然，你那自以为是的聪明和藐视一切的优越感，迟早会毁了你。无论现在的你处于什么状态， 是时候对自己说：不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力。世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。崇高的理想就像生长在高山上的鲜 花。如果要搞下它，勤奋才能是攀登的绳索。行动是治愈恐惧的良药，而犹豫、拖延将不断滋养恐惧。海浪的品格，就是无数次被礁石击碎又无数闪地扑向礁 石。人都是矛盾的，渴望被理解，又害怕被看穿。经过大海的一番磨砺，卵石才变得更加美丽光滑。生活可以是甜的，也可以是苦的，但不能是没味的。你可

第十一页，共17页。
用于细胞内各种 吸能反应
3.ATP与ADP互相转化是可逆反应吗？
酶
ATP
酶
ADP + Pi + 能量
不可逆反应
物质是可逆的，能量和酶不可逆的
第十二页，共17页。
有关能源物质的回顾与小结：
能量直接来源
主要能源物质 能 源 生物体内重要储能物质 来 源 动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
能量
2、为什么ATP能够成为细胞的能量“通货”呢？ 糖类、脂肪等有机物
ATP
ATP--细胞内流通的能量“通货”
第十页，共17页。
三.ATP的利用
用于主动运输 、细 胞的生长、分裂等
生物发光、发电
ATP是细胞完成生命A活T动P的直接能源物质
葡萄糖+果糖 蔗糖
用于各种运动， 如肌细胞收缩
用于大脑思考
第三页，共17页。
第2节 细胞的能量“通货”—ATP
待解决的问题：
1、ATP的组成、结构简式？
2、ATP与ADP是怎么相互转化的？意义？ 3、细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？
第四页，共17页。
一、ATP分子中具有高能磷酸键
1、中文名称-三磷酸腺苷
腺嘌呤
腺苷
核糖
磷酸基团
组成：1分子腺苷，3分子磷酸基团
2、ADP转化成ATP的过程
动物和人等
绿色植物
ADP +Pi + 能量
合成酶
ATP
第八页，共17页。
1、人体每天所消耗的能量需要水解100150mol的ATP（相当于50-75Kg），这么多的 ATP是不是储存在细胞内呢？ 不是。虽然细胞内ATP含量很少，但与ADP转

针对与ATP相关的疾病，如代谢性疾病、神经退行性 疾病等，寻找潜在的治疗靶点和药物设计思路。
深入探究ATP在生物体内的合成、转运和利用 机制，进一步揭示其调控规律和作用机制。
结合结构生物学、生物信息学和系统生物学等多 学科手段，全面解析ATP相关酶促反应和代谢途 径的分子机制。
THANK YOU
细胞的能量“通货”──atp
目录
• ATP的概述 • ATP的产生 • ATP的利用 • ATP的消耗与能量转换 • ATP与其他分子之间的关系 • 总结与展望
01
ATP的概述
ATP的化学结构
01
02
03
腺苷
由腺嘌呤和核糖组成，是 构成ATP的基本单位。
磷酸基团
ATP中含有三个磷酸基团， 连接在腺苷上，形成高能 磷酸键。
03
ATP的利用
细胞膜上的ATP泵
维持细胞内外的离子平衡
细胞膜上的ATP泵通过消耗ATP，将细胞内的 Na⁺、K⁺等离子排出细胞，同时将Ca²⁺等离子 摄入细胞，维持细胞内外的离子平衡。
参与细胞生长和增殖
细胞膜上的ATP泵参与细胞生长和增 殖过程，如肿瘤细胞的增殖和转移。
参与信号转导
细胞膜上的ATP泵可以感知外界信号刺 激，如激素、生长因子等，通过改变膜 电位或离子浓度，参与信号转导过程。
在需要能量的时候，ADP可以将其中的特殊化学键转移给其他分子，生成ATP，为 细胞提供能量。
与GTP的关系
01
GTP是存在于生物体内的另一种 三磷酸腺苷类似物，其结构与 ATP相似，但存在于线粒体外的 细胞质中。
02
GTP可以将其中的特殊化学键转移 给ADP，生成ATP，为细胞提供能 量。
与CTP、UTP等的关系

A、1，2，2
B、1，2，1
C、1，3，2
D、2，3，1
资料
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。
1molATP水解时释放的能量高达 30.54kJ，所以ATP是高能磷酸化合物。
ATP的水解
不稳定,易断裂,也易形成
水解酶
A-APT~P~P
AA-DPP~P + Pi + 能量
合成
ATP
水解
生命活动(吸能反应)
ATP是细胞内流通的能量“通货”
哪些生命活动由 ATP 直接供能?
【相关资料】萤火虫的
尾部发光细胞中有荧光素和荧 光素酶。荧光素接受能量后就 被激活，在荧光素酶的催化作 用下，激活的荧光素与氧发生 化学反应，形成氧化荧光素并 且发出荧光。
荧光素
能量
激活的 荧光素酶 荧光素 ＋氧气
高能磷酸键
腺嘌呤
核糖
腺苷 (A)
~ ~ P
P
P
磷酸基团 （P）
A： 腺苷 =腺嘌呤+核糖 P： 磷酸基团 （3个） ～： 高能磷酸键 （2个）
—： 普通磷酸键 （1个）
练习一
1.ATP的结构式可以简写为（ B ）
A、A—P—P~P B、A—P~P~P
C、A~P~P—P
D、A~P~P~P
2.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键 数目依次是（ C ）。
A-P~P~P
能量
(ATP)
能量
酶
动态平衡
酶
Pi
A-P~P
Pi
(ADP)
ADP转化成ATP时所需能量的主要来源
动物、人、等
绿色植物

释放 能量
储存有大量的能量， 但不能被直接利用
储存的能量相
ＡＴＰ 对来说少，但 ≈
能被直接利用
实战训练 . 高考真题
1.(2016·新课标Ⅰ卷，2)（6分）离子泵是一种具有ATP水解酶 活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下
列叙述正确的是 C
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散 B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的 C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
一、ATP分子的结构
1.ATP的元素组成：C、H、O、N、P
2.ATP的化学组成：1分子腺嘌呤、1分子核糖、3分子磷酸
3.ATP的结构简式：A - P ~ P ~ P
ATP合成酶
二、ATP与ADP的相互转化：ADP+Pi+能量
ATP
ATP水解酶
三、ATP的利用：主动运输、肌肉收缩、吸能反应、兴奋传导
实战训练 . 高考真题
2.(2016·新课标Ⅰ卷，29)（10分）在有关DNA分子的研究中， 常用32P来标记DNA分子，用α、β、γ表示ATP或dATP（d表示脱 氧）上三个磷酸基团所处的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～ Pβ～Pγ）。回答下列问题： （1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同 时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的
当你的才华还撑不起你的野心时，你就该努力。心有猛虎，细嗅蔷薇。我TM竟然以为我竭尽全力了。能力是练出来的，潜能是逼出来的，习惯是养成的，我的 成功是一步步走出来的。不要因为希望去坚持，要坚持的看到希望。最怕自己平庸碌碌还安慰自己平凡可贵。

C 、A~P~P-P
D 、A~P~P~P
2、生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能
源物质和最终能源依次是 （ D ）
A、太阳能 糖类 ATP B、ATP 糖类 脂肪 C、ATP 脂肪 太阳能 D、ATP 葡萄糖 太阳能
3、一分子 ATP 中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸
键数目依次是（ C ）。
2、ATP的结构简式: A-P~P~P
A: 腺苷(腺嘌呤核苷 ) P: 磷酸基团
T: 三 —：普通化学键
~: 高能磷酸键 (每个30.54KJ/mol)
ATP 的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量， 所以ATP被称为高能化合物 。这种高能化合物的
性质 不稳定 ，在水解时由于高能磷酸键的断裂， 释放大量的能量。
三磷酸腺苷
ATP
腺嘌呤核糖核苷酸
AMP
4.下列关于 ATP的叙述正确的是（ D ） A.线粒体是蓝藻细胞产生 ATP 的主要场所 B.光合作用产物中的化学能全部来自 ATP C. ATP 分子由一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成 D. 细胞连续分裂时，伴随着 ATP 与ADP 的相互转化
考点47：ATP 和ADP可以相互转化
+ Pi + 能量
合成酶
从反应条件 上看:催化ATP 分解的酶为 水解酶,催化 ATP 合成的酶为 合成酶
从反应场所 上看:ATP 合成的场所为细胞质基质、 线粒体、叶绿体 ;而ATP 分解的场所较多。 ATP 合 成的场所与分解的场所不完全相同
酶
1、对于反应式： ATP
ADP+Pi+ 能量，以下提
4.右图中能正确表示动物肌细胞内 ATP 的产生量与 O2供给之间曲线的是 ( B )

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•
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感谢观看，欢迎指导！ 1.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约
2.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单 位水体 该鱼的 产量有 可能相 同
3.物体的两个分运动是直线运动，则 它们的 合运动 一定是 直线运 动 4.若两个互成角度的分运动分别是匀 速直线 运动和 匀加速 直线运 动，则 合运动 一定是 曲线运 动 5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 7.先用低 倍镜找 到叶肉 细胞， 然后换 用高倍 镜观察 。注意 观察叶 绿体随 着细胞 质流动 的情况 ，仔细 看看每 个细胞 中细胞 质流动 的方向 是否一 致致。 8.内质网 以类似 于“出 芽”的 形式形 成具有 膜的小 泡，小 泡离开 内质网 ，移动 到高尔 基体与 高尔基 体融合 ，成为 高尔基 体的一 部分。 高尔基 体又以 “出芽 ”方式 形成小 泡，移 动到细 胞膜与 细胞膜 融合， 成为细 胞膜的 一部分 。 9.使细胞具有一个相对稳定的内部环 境。在 物质的 运输与 交换及 信息传 递中起 决定性 作用。 10.核糖体普遍分布在原核细胞和真核 细胞中 ，因此 根据核 糖体的 有无不 能确定 这些生 物的类 别。 11.汗液的主要成分是水，也含有无机 盐和尿 素等物 质。酷 暑季节 ，室外 作业的 工人出 汗多， 水、无 机盐被 排出， 造成体 内水、 无机盐 的含量 减少。 失水过 多，会 脱水而 危及生 命。生 物体内 无机盐 离子必 须保持 一定的 比例， 这对维 持细胞 内的渗 透压和 酸碱平 衡很重 要，这 是生物 体 进行正常 生命活 动必要 的条件 。大量 出汗后 ，除补 充水分 外，还 应该补 充无机 盐，所 以应喝 盐汽水 。

是葡萄糖、脂肪还是其他物质为萤火虫 发光直接供能呢？
实验 探究生命活动的直接能源
等量葡萄糖溶液
等量脂肪溶液 等量ATP溶液
ATP是各项生命活动的 直接能源物质。
1
2
3
哪些生命活动由 ATP 直接供能?
用于主动运输 （ 渗透能）
ATP
用于生物发电 用于生物发光
（电能）
（光能）
葡萄糖+果糖→酶蔗糖
B、物质和能量都是可逆的
C、物质和能量都是不可逆的
D、物质是不可逆的，能量是可逆的
6、生物体内既能储存能量，又能为生命活动直接提供能量的
物质是（ ）
C
A 葡萄糖 B 糖原 C 三磷酸腺苷 D 脂肪
课堂练习：
C 7、ATP与DNA共有的组成成分为（ ）
A、核酸和磷酸基
B、脱氧核糖和磷酸基团
C、腺嘌呤和磷酸基团 D、腺嘌呤和高能磷酸健
第2节 细胞的能量“通货”— ATP
相传，我国晋朝时有个青年叫车胤，他酷爱学习，但由于 家贫买不起蜡烛，不能读书，于是就捉了很多萤火虫，装 在薄薄的布袋子里。四五十只萤火虫发出的光真能抵得上 一支点燃的蜡烛呢!他就借着萤火虫的光刻苦学习，后来成 为一位有大学问的人。
萤火发光需要
1、ATP作为高能磷酸化合物，在供能时，如何释放能量？
目依次是（ ）C
A、1，2，2
B、1，2，1
C、1，3，2
D、2，3，1
D 4、ADP转变为ATP需要（ ）
A、磷酸、腺苷、能量、酶 B、磷酸、腺苷、能量
C、腺苷、能量、酶
D、磷酸、能量、酶
课堂练习：
5、对于反应式：ATP
确的是（ ） A
酶
ADP+Pi+能量，以下提法正

主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。
⒉萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。
⒊萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
有。其腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤 火虫才能发光。
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“ 银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜
色凉如冰，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人 杜牧这情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点 点流萤，思考有关的生物学问题。
⒈萤火虫发光的生物学意义是什么？
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在另一种酶的作用下，ADP接受能量与一个Pi结合转化成ATP。
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ADP +Pi+
能量

～：高能磷酸键 （2个）
4.是一种高能磷酸化合物 远离A的高能键易水解和重新形成
30.54KJ/mol
【典型例题】
在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最 接近的是（B ）
A．①和② B．①和④ C．③和④
D．②和③
三、ATP和ADP可以相互转化
能量(2)
A-P~P~P
合 成 酶
(ATP)
假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团，尝试构建ATP的模型。
合作学习
腺嘌呤
P
高能磷酸键
核糖 腺苷(A)
~ ~
P
P
磷酸基团（P）
2.结构简式：
A–P～P～P
高能磷酸键 （2个） 腺苷 =腺嘌呤+核糖 磷酸基团 普通磷酸键 （1个） （3个）
ATP，ADP与腺嘌呤核糖核苷酸的区别： P
~ P ~P
ATP水解酶
储存在高能磷酸键 中的能量 用于各项生命活动 生物体的需能部位
能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 反应场所
细胞质基质、线粒体、 叶绿体
四、ATP的利用
机械能（如肌细胞收缩）
渗透能（如主动运输） 转 ATP 化 为
葡萄糖+果糖→蔗糖
酶
化学能（如蔗糖合成）
电能（如电鳐放电、大脑思考）
光能（如萤火虫发光）
第5章第2节 细胞的能量“通货”——ATP
1.简述ATP的化学组成和特点。 2.写出ATP的分子简式。 3.解释ATP在能量代谢中的作用。
1. 萤火虫发光的生物学意义是什么？
2. 萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
3. 萤火虫发光的过程有能量的转换吗？
一、ATP的结构
1.中文名称： 三磷酸腺苷

一、ATP分子中具有高能磷酸键
合作学习
假如用
代表腺嘌呤、
代表核糖、
代表磷酸基团，尝试构建ATP的模型。
高能磷酸键
腺嘌呤
核糖
腺苷(A)
~ ~ P
P
P
磷酸基团 （P）
一、ATP分子中具有高能磷酸键
问题拓展
1.ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？ ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构（AMP)就是腺嘌呤核糖核苷酸，是 构成RNA的基本单位之一。 2.ATP中的A、T和组成DNA中的A、T含义相同吗？ 不同。ATP中的A是腺苷，T是三的意思。组成DNA中的A是腺嘌呤，T是 胸腺嘧啶。 3.ATP彻底水解会得到哪些成分？ ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸
前后是否矛盾呢？
二、ATP与ADP可以相互转化
ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动 态平衡之中的。
A-P~P~P
能量
(ATP)
能量
合成酶
动态平衡
水解酶
Pi
A-P~P
(ADP)
Pi
二、ATP与ADP可以相互转化
讨论
ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？
ATP 酶 酶
ADP +Pi +能量
ATP合成与ATP分解的比较：
反应 反应类型
酶
ATP→ADP+Pi+能量
水解反应
酶
ADP+Pi+能量→ATP
合成反应
酶的类型 水解酶
合成酶
场 所酸键中的化学 能
线粒体、叶绿体、
细胞质基质等 有机物中的化学能 、光能
能量去向 用于各项生命活动
储存于高能磷酸键 中