1、第2节细胞的能量“通货”ATP学 习 目 标核 心 素 养1.简述ATP的化学组成和特点。(重点)2.写出ATP的分子简式。3.解释ATP在能量代谢中的作用。(重点)1.通过对ATP的结构和作用学习，形成结构与功能相适应及物质与能量的生命观念。2.通过对ATP的合成和利用的学习，养成归纳与概括的科学思维方式。一、ATP分子中具有高能磷酸键1中文名称：三磷酸腺苷。2结构简式：APPP符号含义3特点(1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有2个高能磷酸键，储存大量能量。(2)ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，远离A的高能磷酸键易水解，释放出大量能量。二、ATP和ADP可以相互转化1
2、过程(1)释放能量：ATPADPPi能量。(2)储存能量：ADPPi能量ATP。2能量的来源及去路3原因及特点(1)原因：ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解。(2)特点：时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。三、ATP的利用1列举利用ATP的实例2ATP是细胞内流通的能量“通货”(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系。放能反应：一般与ATP的合成相联系。吸能反应：一般与ATP的水解相联系。(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。1ATP是高能磷酸化合物，含有三个高能磷酸键。()21个ATP分子中含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。()3ATP水解时，两个高能磷酸键都断裂，
3、生成ADP和Pi。()4ATP和ADP的相互转化与吸能反应和放能反应联系在一起。()5ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处在动态平衡之中，且是生物界的共性。()提示：1.ATP中含有两个高能磷酸键。21个ATP分子中含有1个腺苷和3个磷酸基团。3ATP水解时，远离A的高能磷酸键断裂。45.ATP的结构和功能问题探究1根据ATP结构式思考下列问题：(1)图中、的结构分别是什么？提示：腺嘌呤、核糖、磷酸基团。(2)腺苷是由图中哪些结构组成的？提示：。(3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？提示：腺嘌呤核糖核苷酸。(4)若ATP完全水解，会得到哪些成分？提示：腺嘌呤、核糖、磷
4、酸。2ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。 1ATP的分子组成(如图)(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)AMP是RNA的基本组成单位。(3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，1表示1个腺苷，2表示两个高能磷酸键，3表示3个磷酸基团。2ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP在供能中处于
5、核心地位，许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。3生物体内的能源物质总结(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。(2)主要能源物质：糖类。(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。(4)主要储能物质：脂肪。(5)直接能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。1下列关于细胞的能量“通货”ATP的叙述，正确的是()AATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸BATP中远离“A”的高能磷酸键易水解CATP的结构简式可表示为APPPD细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定BATP中的“T”代表三个；ATP的结构简式为
6、APPP。细胞中ATP的含量少，化学性质活跃。2如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是()Ab键断裂后形成ADP和PiB图中的3表示ATP中的字母AC由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位Da键断裂释放的能量可以直接用于生命活动D选项A，a键断裂后形成ADP和Pi。选项B，ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤。选项C，由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位。选项D，ATP是生命活动所需能量的直接来源，a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动。ATP与ADP的相互转化及利用问题探究1ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和
7、ATP的总量仅为210 mg，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，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。2ATP与ADP相互转化的过程是否是可逆反应？(从反应条件、能量来源和去向、反应进行的场所分析)提示：不是。ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体及叶绿体，能量来源是化学能或光能；ATP水解的场所是各种需能部位，能量来源于高能磷酸键。3ATP与ADP相互转化过程中有没有物质可循环利用？举例说明。提示：有，例如ADP、Pi、水可循环利用。 1ATP与AD
8、P相互转化的原因2ATP与ADP相互转化的过程(1)图示(2)分析光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。主动运输等吸能反应与ATP的水解相联系，所以ATP是直接能源物质。3ATP与ADP间的相互转化过程不可逆反应式ATPADPPi能量能量PiADPATP类型水解反应合成反应场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体 能量转化放能与吸能反应相联系储能与放能反应相联系能量来源高能磷酸键有机物和光能能量去向用于各项生命活动储存于ATP中综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解
9、释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。4ATP和ADP相互转化的意义ATP与ADP的相互转化，保证了机体能量的需要。细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。1下图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，有关叙述错误的是()A在一个活细胞中，时刻进行着过程和B过程和也可以发生在同一个细胞器内C过程中需要的能量不是过程释放的D维持人体体温的热能主要来自过程中的能量DATP为直接能源物质，在一个活细胞中，时刻进行着ATP与ADP的转化过程；ATP的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内，如叶绿体；过程为ATP的合成过程，需要的能量来自呼吸作用或光合作用；维持人体体温的热能主
10、要来自呼吸作用释放的能量。2下图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是()AATP分子水解时，图中所示的化学键最易断裂B图中酶1和酶2的化学本质相同，但是两者的种类不同C细胞中的吸能反应一般与ATP的合成相联系DATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内BATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时，远离A的高能磷酸键最易断裂。图中酶1为ATP水解酶，酶2为ATP合成酶，两者种类不同，但化学本质均为蛋白质。细胞中的吸能反应所需的能量由ATP水解提供，而放能反应则与ATP的合成相联系。细胞内ATP与ADP间相互转化的能量供应机制是生物界的共性之一，也存在于原核
11、细胞中。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.ATP的结构简式是APPP，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“”代表高能磷酸键。2.ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADPPi能量。3.细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。4.合成ATP的途径包括光合作用和呼吸作用。5.ATP是生命活动的直接能源物质。1一分子ATP中，含有腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是()A1、2、2B2、3、2C1、3、2 D1、3、3答案C2晋书车胤传有“映雪囊萤”的典故，记载了东晋时期名臣车胤日夜苦读，将萤火虫聚集起来照明读书的故事。萤火虫尾部可发光，为发光直接供能的物质是(
12、)A淀粉 B脂肪CATP D蛋白质C淀粉是植物细胞的储能物质，脂肪是动植物细胞共有的储能物质，蛋白质是生命活动的主要承担者，一般不作为能源物质。细胞中的直接能源物质是ATP，ATP中的化学能可以转变成光能、电能等。故萤火虫尾部可发光，为发光直接供能的物质是ATP，故选C。3萤火虫尾部发光，是荧光素接受了ATP中的能量后，将化学能转化成光能所致，此化学能来自中的哪些磷酸键()A BC DDATP的化学性质不稳定，在有关酶的作用下，ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易水解，且水解时能释放出大量的能量供给生命活动利用。在萤火虫体内，给荧光素提供能量的是远离腺嘌呤核苷的那个高能磷酸键。4下列关于AT
13、P分子的叙述，正确的是()AA表示的是腺嘌呤BATP分子中含有C、H、O、N、P 5种元素CT表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似D1 mol ATP水解，能释放出30.54 kJ的能量，这些能量储存在2个高能磷酸键中B根据ATP分子的结构简式可知，A表示的是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，A错误；ATP分子中含有C、H、O、N、P 5种元素，B正确；T表示的不是胸腺嘧啶而是数字“3”，C错误；ATP分子中有2个高能磷酸键，远离腺苷的那个易断裂、易形成，故ATP水解时释放出的能量应是储存在1个高能磷酸键中的能量，D错误。5在活细胞中，下列循环过程永不停止地进行着，请运用所学的知识，分析完成M
14、和N循环中的有关问题：(1)作为生物体生命活动的直接能源物质是_，其分子结构简式为_，在过程中，由于_键断裂而释放出能量。(2)在绿色植物体内与相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、_和_中进行的。(3)A1和A2具有_作用，在图中它们的作用分别是_。(4)在呼吸作用中，应该进行_过程，能量来自_。(5)根吸收无机盐离子过程中，应该进行_过程，能量用于_。解析(1)由图中物质转化关系可知，M是ATP，N是ADP。ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时远离A的那个高能磷酸键易断裂。ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。(2)反应过程是细胞合成ATP的过程，在绿色植物细胞内合成ATP的主要部位是细胞质基质、线粒体和叶绿体。(3)反应和过程中的酶不同，为合成酶，为水解酶，在ATP与ADP的相互转化过程中起催化作用。(4)呼吸作用过程中应该进行的是过程(即ATP的合成)，所需能量来自有机物分解释放的能量。(5)根细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。主动运输需消耗代谢所产生的能量，故应进行过程。答案(1)MAPPP远离A的高能磷酸(2)线粒体叶绿体(3)催化催化ATP的合成和水解(4)糖类等有机物分解释放的能量(5)主动运输