1、第2节细胞的能量“货币”ATP学习目标核心素养1.简述ATP的化学组成和特点，写出ATP的结构简式。2简述ATP与ADP之间的相互转化机制。3举例说明ATP在细胞代谢中的作用。1.生命观念：ATP含有一种特殊化学键，与提供能量的功能相适应。2科学思维：从原料、条件等方面掌握ATP与ADP的相互转化。知识点一ATP是一种高能磷酸化合物1结构简式：ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写，其中A代表腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，T代表“三”，P代表磷酸基团，其结构简式是APPP，其中“”代表普通化学键，“”代表一种特殊的化学键。 2结构特点(1)不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得
2、“”这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。(2)高能量：1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。3功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？提示：ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。题型一ATP结构分析例1关于ATP的化学组成的说法中，正确的是()AATP结构简式为APPPBATP中的A表示腺嘌呤CATP去掉两个磷酸基团后为DNA基本单位之一D含有腺嘌呤和脱氧核糖解题分析1分子腺嘌呤、1分子
3、核糖和3分子磷酸基团组成ATP，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，B、D错误；ATP去掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，C错误。答案A例2ATP在细胞中能够释放能量，下列关于ATP的说法错误的是()AATP能释放能量的原因是其特殊化学键容易断裂B由于两个相邻的磷酸基团都带有正电荷而相互排斥等原因，使得该特殊化学键不稳定CATP末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能D1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ解题分析两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥。答案B知识点二ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 1转化过程(1)AT
4、P转化为ADPATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化，ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物ADP(腺苷二磷酸)，脱离下来的磷酸基团如果未移给其他分子，就可以成为游离的磷酸(以Pi表示)。反应式：ATPADPPi能量。(2)ADP转化为ATP过程在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP。反应式：ADPPi能量ATP。2转化过程中能量来源和去向(1)ADP合成ATP的能量来源绿色植物，既可来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量。动物、人、真菌和大多数细菌，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。(2)AT
5、P水解成ADP释放的能量去向：各项生命活动。3相互转化特点(1)ATP和ADP相互转化是时刻不停地发生且处于动态平衡之中的。(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的共性。4ATP的利用(1)利用ATP的实例(2)ATP为主动运输提供能量的过程参与Ca2主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2的结合位点转向膜外侧，将Ca2释放到膜外。(3)总结：ATP
6、供能机制(课本P88正文最后一段)ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。(4)ATP是细胞内流通的能量“货币”细胞内的化学反应分为吸能反应和放能反应。吸能反应是需要吸收能量的，如蛋白质合成等。许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。放能反应是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？提示：不是可逆的。ATP转化成ADP和AD
7、P转化为ATP时所需要的酶是不同的，所需能量也不同，所以不可逆。ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g，而一个正常成年人在静止状态下24 h，将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。能源物质的种类及关系(1)生物体主要能源物质糖类。(2)生物体主要储能物质脂肪。(3)生物体生命活动的直接能源物质ATP。(4)生物体生命活动的最终能量来源太阳能。(5)各种能源物质的关系：太阳能糖类等能源物质ATP中化学能生
8、命活动。题型二ATP、ADP之间的转化例3如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述错误的是()AATP与ADP相互转化的能量供应机制在所有细胞内都是一样的，体现生物界统一性B过程是在酶的催化下，由于相邻磷酸带负电荷而相互排斥等原因，使末端磷酸基团脱离C过程所需能量可以来自化学能D生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应解题分析细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性，A正确；过程是ATP的水解，由于两个相邻的磷酸基因带负电荷而相互排斥等原因，使远离腺苷的特殊化学键容易断裂，B正确；过程所需能量可以来自光合作用和呼吸作用，即可来自光能
9、和化学能，C正确；生物体内的ATP含量很少，但其合成的速度快，从而保证了生命活动所需能量的持续供应，D错误。答案D知识拓展(1)ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。(2)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。(3)ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。(4)ATP与ADP转化总处于“动态平衡”中，如剧烈运动时ATP分解量增加，此时其合成量也增加。题型三ATP的利用
10、例4下列过程中，需要消耗ATP的是()A水分子进入根毛细胞B肺泡内氧气进入血液C肠道内的甘油进入小肠绒毛上皮细胞D胰腺细胞分泌胰蛋白酶解题分析水分子、氧气、甘油进出细胞的方式都是被动，不需要消耗能量，胰腺细胞分泌胰蛋白酶属于细胞合成并分泌蛋白质的过程，该过程需要消耗能量。答案D1有人把ATP比作细胞的能量“货币”，说明ATP是细胞生命活动的()A直接能源 B储备能源C间接能源 D主要能源答案A解析ATP是细胞生命活动的直接能源。2ATP的结构简式可表示为APPP，下列图示能正确表示ATP的是()答案A解析APPP中A是腺嘌呤与核糖。3关于ATP分子的叙述正确的是()AATP分子中含有C、H、O
11、、N、P五种元素BA中含有1个脱氧核糖和1个腺嘌呤CT表示三，因而ATP中含有三个特殊化学键D由1个腺苷和2个磷酸基团组成答案A解析A由1分子核糖和1分子腺嘌呤结合而成，B错误；T表示三，指的是三个磷酸基团，ATP中含有两个特殊化学键，C错误；ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成，D错误。4如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是()A过程不需要酶的催化B过程发生末端磷酸基团离开ATP的反应C过程所需能量只能来自化学能D过程放出的能量可以用于过程答案B解析过程均需酶的催化，A错误；是ATP水解，即末端磷酸基团离开ATP，B正确；过程所需能量来源可以是光能或有机物中化学能，C错误；过程释放的能量可用于各项生命活动，但不能用于合成ATP，D错误。5下图是ATP的分子结构，请据图回答：(1)ATP的分子简式为_，组成ATP的化学元素为_。(2)图中虚线框内的名称是_。(3)写出ATP与ADP相互转变的反应式：_。该反应进行的场所是_。(4)在绿色植物和动物体内，ATP合成所需能量的来源分别是_和_。(5)在生物体内，ATP水解释放的能量的去向是：_。答案(1)APPPC、H、O、N、P(2)腺苷(3)ATPADPPi能量细胞内(4)光合作用和呼吸作用呼吸作用(5)直接用于各项生命活动