細胞的能量“貨幣” · ATPLab

螢火蟲的光從哪裡來

螢火蟲腹部末端的發光器裡有熒光素和熒光素酶。把發光器研磨後加水，提取液在黑暗中會發出淡黃綠色的熒光，大約 15 分鐘後熒光消失。

熒光消失後，分別向試管中加入蒸餾水、葡萄糖溶液和 ATP 溶液，哪一支會重新亮起來？把一支試管先煮沸再加入 ATP，又會怎樣？

右側可以調節 ATP 溶液的濃度、水浴溫度和 pH，觀察熒光的亮度和顏色。

ATP 的結構

ATP 是腺苷三磷酸的英文名稱縮寫，結構可以簡寫成 A–P~P~P：A 代表腺苷（腺嘌呤 + 核糖），P 代表磷酸基團，~ 代表一種特殊的化學鍵。

相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥，這種化學鍵不穩定，末端的磷酸基團有較高的轉移勢能。ATP 水解時，末端磷酸基團脫離，釋放出能量。

ATP 再水解掉一個磷酸基團就是 AMP——腺嘌呤核糖核苷酸，它是構成 RNA 的基本單位之一。拖動畫面可以旋轉分子。

ATP 與 ADP 的相互轉化

細胞中 ATP 的含量很少，但 ATP 與 ADP 時刻不停地相互轉化，處於動態平衡之中。

吸能反應一般與 ATP 水解相聯繫。畫面中央是參與 Ca²⁺ 主動運輸的載體蛋白，它也是一種能催化 ATP 水解的酶：ATP 末端的磷酸基團轉移到載體蛋白上（磷酸化），載體蛋白的空間結構改變，把 Ca²⁺ 釋放到膜外。

放能反應一般與 ATP 合成相聯繫。左側代表細胞呼吸：動物、人、真菌和大多數細菌合成 ATP 的能量都來自細胞呼吸，綠色植物還來自光合作用。

ATP 合酶

有氧呼吸產生的 ATP 大部分是在線粒體內膜上合成的。細胞呼吸把 H⁺ 泵到內膜外側，形成 H⁺ 濃度差；H⁺ 順濃度差穿過 ATP 合酶流回基質，帶動它的轉子旋轉。

轉子每轉 120°，上方的一個 β 亞基就釋放一個 ATP；轉一圈流過 8 個 H⁺、合成 3 個 ATP。葉綠體類囊體膜上也有 ATP 合酶。

把濃度差調小，或者加入讓 H⁺ 直接漏回去的解偶聯劑，看看轉子會怎樣。

隨堂檢測

回顧四個課題，完成下面的選擇題。