1、 第第2节节 细胞的能量细胞的能量“通货通货”ATP 课程标准 解释ATP在能量代谢中的作用。 课标解读 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。 ATP的结构和功能的结构和功能 1中文名称 。 2结构简式 ，其中A代表 ，P代表 ，代表 。 三磷酸腺苷三磷酸腺苷 APPP 腺苷腺苷 磷酸基团磷酸基团 高能磷酸键高能磷酸键 3结构特点 (1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有 个高能磷酸键。 (2)ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下， 易水解，释放出大量能量。 4功能：直接给细胞生命活动 。 思维激活1 30个腺苷和60个
2、磷酸基团最多能组成多少个ATP? 提示 20个。 2 远离远离A的那个高能磷酸键的那个高能磷酸键 提供能量提供能量 1ATP的分子组成图示 (1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸 的元素组成是相同的。 (2)单位和化学键：结构组成可以用“1、2、3”来总结，1个腺苷 通过2个高能磷酸键与3个磷酸基团结合而成。 2ATP结构与功能的关系 ATP(APPP)中含有两个高能磷酸键()，其中远离A的那个 高能磷酸键容易水解而断裂，释放出大量能量可被直接用于各项生 命活动，即ATP是生命活动的直接能源物质。 特别提醒 (1)DNA和RNA的组成中的A表示腺嘌呤这种碱基，而在
3、 ATP中A代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。 (2)ATP结构简式中的“”是普通的化学键，所含能量较少， “”表示的是高能磷酸键，水解时释放的能量较多。 【巩固1】 关于ATP的化学组成的说法中，正确的是( )。 AATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、P BATP中的A表示腺嘌呤 C含有三个高能磷酸键 D含有腺嘌呤和脱氧核糖 解析 组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P。1分子腺嘌呤、1分 子核糖和3分子的磷酸组成ATP，其中含有两个高能磷酸键，A代表 腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。 答案 A 1相互转化反应式：相互转化反应式：ATP 酶酶1 酶酶2 ADPPi能量能量。 2ATP 合
4、成的能量来源：合成的能量来源： (1)动动物、人、真菌及大多数细菌：物、人、真菌及大多数细菌： 。 (2)绿色植物：绿色植物： 、 。 3ATP 释放的能量来源：释放的能量来源：ATP 中中 。 ATP和和ADP可以相互转化可以相互转化 呼吸作用呼吸作用 光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用 远离远离A的那个高能磷酸键的那个高能磷酸键 的断裂的断裂 4相互转化特点： (1)ATP 和 ADP 相 互 转 化 时 刻 不 停 地 发 生 且 处 于 之中。 (2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的 。 思维激活2 ATP在细胞的含量很少，如成年人细胞内ADP和ATP的 总量仅为210
5、 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h消耗40 kg ATP。试分析生物体是如何解决这一矛盾的？ 提示 ATP、ADP可时刻不停地迅速地相互转化。 动态平衡动态平衡 共性共性 1ATP、ADP的相互转化 比较项目比较项目 ATP 合成合成 ATP 水解水解 反应式反应式 ADPPi能量能量 酶酶1 ATP ATP 酶酶2 ADPPi 能量能量 场所场所 线粒体、叶绿体、细胞质基质线粒体、叶绿体、细胞质基质 细胞内所有需要能细胞内所有需要能 量的结构量的结构 条件条件 由由 ATP 合成酶催化合成酶催化 由由 ATP 水解酶催化水解酶催化 从上表比较内容分析ATP、ADP的相互转化不是可逆
6、反应。 能量来源 合成ATP的能量主要来自 光能(光合作用)和化学能( 细胞呼吸) ATP水解释放的能量是储 存在远离A的高能磷酸键 中的能量 能量去路 储存在ATP中 用于各项生命活动 2ATP、ADP的相互转化的意义 ATP在细胞内含量很少，由于ATP和ADP之间在细胞内相互转化十分 迅速，使细胞内ATP含量总是处于动态平衡之中，保证了细胞内能 量的持续供应。从而解决了“ATP在细胞内含量很少”但“ATP在细 胞内需要量却极大”的矛盾。 【巩固【巩固 2】 对对“ATP ADPPi能量能量”的叙述中，正确的叙述中，正确 的一项是的一项是( )。 AATP 与与 ADP 是同一种物质的两种形
7、态是同一种物质的两种形态 B过程和过程和过程发生的场所是一样的过程发生的场所是一样的 C细胞内细胞内 ATP 含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持 续供应续供应 DADP、ATP 的相互转化，使细胞内的的相互转化，使细胞内的 ATP 含量处于动态平含量处于动态平 衡之中衡之中 解析 ATP、ADP是两种不同的物质；过程发生在 细胞内需能部位，而过程发生在线粒体、叶绿体、 细胞质基质等部位；ATP含量很少但在细胞内转化迅 速。 答案 D 1ATP是生命活动的 。 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由 直接提供 能量。 2ATP是细胞内流通的能量“通货
8、” (1)吸能反应一般与 的反应相联系。 (2)放能反应一般与 的反应相联系。 ATP的利用的利用 直接能源物质直接能源物质 ATP ATP水解水解 ATP合成合成 ATP中能量的来源和去向 【巩固3】 下列生理过程中，能生成ADP的是( )。 A洋葱表皮细胞的质壁分离 B大麦成熟区细胞的吸水 C人体细胞从周围环境中吸收K D樟树叶片蒸腾失水 解析：能生成ADP的过程，即是消耗ATP的过程，A、 B、D都不消耗ATP；只有C吸收K属于主动运输，消耗 ATP，即能生成ADP。 答案 C 【例【例 1】 下下列关于列关于 ATP 的叙述，错误的是的叙述，错误的是( )。 AATP 中含有中含有 C
9、、H、O、N、P 五种元素五种元素 B 动植物、 细菌和真菌的细胞内都是以 动植物、 细菌和真菌的细胞内都是以 ATP作为能量作为能量“通货通货” 的，说明了生物界具有统一性的，说明了生物界具有统一性 CATP 分子由分子由 1 个腺嘌呤和个腺嘌呤和 3 个磷酸基团组成个磷酸基团组成 DATP 是生命活动的直接能源物质是生命活动的直接能源物质 ATP分子的结构和功能分子的结构和功能 思维导图： 深度剖析 ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成。 答案 C 规律方法 识记ATP分子的四个方面 (1)结构：APPP。 (2)数目：1(腺苷)、2(高能磷酸键)、3(磷酸基团)。 (3)位置：高能磷酸
10、键在磷酸基团之间；普通磷酸键 在核糖和磷酸基团之间。 (4)大小：高能磷酸键水解释放的能量比普通磷酸键 要多。 【例【例 2】 反应式反应式“ADPPi能量能量 酶酶1 酶酶2 ATP”是在所有生物是在所有生物 活细胞中发生的反应，下列与反应式中活细胞中发生的反应，下列与反应式中“能量能量”相关的叙述正相关的叙述正 确的是确的是( )。 A向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质的合成过程所向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质的合成过程所 释放的能量释放的能量 B向右反应需要的能量可以来自糖类等有机物的氧化分解向右反应需要的能量可以来自糖类等有机物的氧化分解 C向左反应释放的能量可再用于向右反
11、应的进行向左反应释放的能量可再用于向右反应的进行 D向左反应释放的能量可以用于人体对所有营养成分的吸收向左反应释放的能量可以用于人体对所有营养成分的吸收 ATP、ADP的相互转化及利用的相互转化及利用 思维导图： 深度剖析 由题干可获得的信息有：ATP合成吸收能 量，ATP分解释放能量。在解答此类题目时要正确区 分生物体内的吸能反应和放能反应。逐项分析如下： 选项 内容指向联系分析 A 细胞内蛋白质的合成是耗能过程，不释放能量 B 反应向右进行所需能量可来源于光合作用吸收的光能和 细胞呼吸释放的化学能，糖类等有机物均可被细胞呼吸 利用，释放能量，合成ATP C 在ATP与ADP相互转化过程中，
12、物质是可逆的，能量是 不可逆的 D 人体所需要的营养物质有多种，对营养物质的吸收方式 也不同，有的是主动运输，有的是非主动运输，如对水 分的吸收方式为自由扩散(渗透作用)，不需ATP供能 答案答案 B 规律方法 判断某一反应为放能反应还是吸能反应的两种方法 方法一 根据反应物分子和产物分子中所含能量的大小 方法二 熟记常见的吸能反应和放能反应 (1)如常见的吸能反应有光合作用、脱水缩合等，常见的放能反应 有细胞呼吸等。 (2)有机物(如蛋白质、糖类和脂质)的合成为吸能反应，其氧化分 解则为放能反应。 能量大小 结论 产物反应物 吸能反应 产物反应物 放能反应 技法必备 对照原则是设计、实施实验
13、的准则之一。通过设 置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增 加实验结果的可信度和说服力。因此，一个实验 通常分为实验组和对照组。实验组是接受实验变 量处理的对象组，对照组亦称控制组，对实验假 设而言，是不接受实验变量处理的对象组。 实验组和对照组实验组和对照组 能力展示 为了证明ATP是直接能源物质，而葡萄糖不是直接能源物质，一位 同学设计了以下实验： 试管 编号 步骤1 发光器熄灭 时，立即进 行步骤2 步骤2 现象 A 捣碎的发光 器、生理盐水 ATP试剂5 mL B 捣碎的发光 器、生理盐水 0.1%葡萄糖溶液5 mL C 捣碎的发光 器、生理盐水 蒸馏水5 mL 请问： 三支试管中
14、，_为实验组，_为对照 组。 解析 根据实验目的，实验变量应为ATP和葡萄糖， A、B两支试管接受了实验变量处理，而C试管未接受 实验变量处理。故A、B试管为实验组，而C试管为对 照组。 答案 A、B C 1ATP 的结构简式为的结构简式为( )。 AAPPP BAPPP CAPPP DAPPP 解析解析 ATP 含有含有 2 个高能磷酸键，且位于分子中的磷酸基团和个高能磷酸键，且位于分子中的磷酸基团和 磷酸基团之间。磷酸基团之间。 答案答案 A 2.在在 ATP 分子中很容易断裂又很容易重新分子中很容易断裂又很容易重新 生成的化学键是生成的化学键是(如右图如右图)( )。 A P P P A
15、 B C D 解析 ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP中远 离腺苷的那个高能磷酸键很容易水解，生成ADP和磷酸，并且释放 能量；反过来，在有关酶的催化作用下，ADP又可以接受能量，同 时与一个游离的磷酸结合，重新生成ATP。 答案 B 3ATP转化为ADP可表示为下图，式中a和b分别代表 ( )。 AH2O、H BPi、H2O CH2O、Pi D能量、Pi 解析 ATP在水解时，远离A的那个磷酸基团就脱离 下来，形成Pi，同时释放能量。 答案 C 4高等绿色植物体内产生ATP的生理过程有( )。 A细胞呼吸、渗透作用 B细胞呼吸、蒸腾作用 C光合作用、主动运输 D光合作用、细胞呼吸 解析 生物体内产生的ATP是由ADP接受能量并结合 一分子磷酸形成的。对于高等绿色植物来说，ADP转 化成ATP时所需要的能量除了来自细胞呼吸(主要是有 氧呼吸)分解有机物释放出的能量外，还可以来自光 合作用。 答案 D 5下列生理过程中不需要消耗ATP的是( )。 A在核糖体上合成血红蛋白 B在肺泡表面进行气体交换 C小肠吸收氨基酸 D神经冲动的传导 解析 在肺泡表面进行气体交换时，气体进出细 胞的方式是自由扩散，不需要消耗能量。 答案 B 课堂小结课堂小结
