第2節(jié)細胞的能量“通貨〞——ATP學習目標1.簡述ATP的化學組成和特點，寫出ATP的結構簡式。2.解釋ATP在能量代謝中的作用。素養(yǎng)要求1.生命觀念：認知ATP作為能量“通貨〞，表達了生物界的統(tǒng)一性。2.科學思維：認識ATP在細胞中作為能量“通貨〞的原因。一、ATP的結構與功能1．ATP的名稱與簡式ATPeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(中文名稱：三磷酸腺苷,結構簡式：A—P～P～P,符號含義\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(A：腺苷\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(核糖,腺嘌呤)),P：磷酸基團,～：高能磷酸鍵))))2．ATP的特點(1)高能量：ATP水解釋放的能量多達kJ/mol，是細胞內的一種高能磷酸化合物。(2)不穩(wěn)定：ATP分子中遠離A的那個高能磷酸鍵很容易水解，釋放能量。(3)ATP在細胞內含量很少，但轉化是十分迅速的。3．ATP的功能是細胞生命活動的直接能源物質。歸納總結(1)ATP是一種物質，不是能量，能量儲存在ATP中。(2)ATP的結構特點可總結為“一個腺苷、兩個高能磷酸鍵、三個磷酸基團〞。(3)ATP脫去一個磷酸基團成為ADP，再脫去一個磷酸基團就成為組成RNA的根本單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。(1)ATP含有3個高能磷酸鍵，但是只有一個高能磷酸鍵會發(fā)生斷裂()(2)ATP中的A不代表腺嘌呤，當再脫去兩個磷酸基團后，形成的物質為組成RNA的根本單位之一()(3)細胞中的生命活動所需要的能量都是由ATP直接提供的()答案(1)×(2)√(3)×ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如圖是ATP的分子結構圖，據(jù)圖答復以下問題：(1)ATP分子的結構簡式可表示為A—P～P～P，圖中虛線局部的名稱是腺苷。(2)圖中①處的化學鍵斷裂，形成的化合物是RNA(核酸名稱)的組成單位。(3)ATP的水解過程常發(fā)生在圖中的②(填“①〞或“②〞或“①②〞)處，斷裂的化學鍵是高能磷酸鍵，釋放的能量去向是用于細胞的各項生命活動。(4)ATP中的“A〞、“T〞和組成DNA中的“A〞、“T〞含義相同嗎？提示不同。ATP中的“A〞指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T〞的含義是3。DNA中的“A〞只是指腺嘌呤，“T〞是指胸腺嘧啶。(5)ATP和RNA在組成成分上有怎樣的聯(lián)系？提示ATP去掉兩個磷酸基團后形成的結構是腺嘌呤核糖核苷酸，是構成RNA的根本單位之一。二、ATP和ADP的相互轉化及ATP的利用1．ATP與ADP的相互轉化反響式ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP場所生物體的需能部位細胞質基質、線粒體、葉綠體物質變化水解反響合成反響能量變化釋放能量吸收能量能量來源高能磷酸鍵細胞呼吸、光合作用特點時刻不停地發(fā)生，并且處于動態(tài)平衡之中總反響式：ATPeq\o(,\s\up7(酶1),\s\do5(酶2))ADP＋Pi＋能量。2．ATP的利用(1)利用ATP的實例(2)ATP是細胞內流通的能量“通貨〞①化學反響中的能量變化與ATP的關系eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(吸能反響：一般與ATP的水解相聯(lián)系,放能反響：一般與ATP的合成相聯(lián)系))②能量通過ATP分子在吸能反響和放能反響之間流通。特別提醒(1)ATP是生物體進行生命活動的直接能源物質，儲存在ATP中的化學能可以轉化為光能、電能、機械能、化學能等。(2)常見的消耗能量的生理過程：主動運輸、蛋白質合成、胞吞、胞吐、細胞分裂等。(3)常見的不消耗能量的生理過程：自由擴散、協(xié)助擴散、氣體交換、滲透作用、蒸騰作用等。(1)人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以到達動態(tài)平衡()(2)ATP、ADP之間的相互轉化過程是可逆的()(3)酶的合成需要ATP供能，此ATP來自光合作用和細胞呼吸()(4)ATP水解釋放的能量可用于細胞內的吸能反響()答案(1)×(2)×(3)×(4)√1．人的骨骼肌細胞中，ATP含量僅夠劇烈運動時3s以內的能量供應。運發(fā)動參加短跑比賽過程中，肌細胞中ATP的相對含量隨時間的變化如下圖。圖中a→b的變化過程，說明ATP被水解，釋放的能量用于肌肉收縮等生命活動；b→c過程中，ATP含量增加說明細胞呼吸加強，釋放更多能量，供ADP形成ATP，以補充細胞中ATP含量的缺乏；從整個曲線來看，肌細胞中ATP的含量不會降為零，說明ATP的生成和分解是同時進行的。2．ATP在細胞內的含量是很少的，每一時刻儲存在人體內的ATP、ADP的總含量不到1g，而一個正常成年人在靜止狀態(tài)下24h，將有40kg的ATP發(fā)生轉化。為滿足能量需要，分析生物體是如何解決這一矛盾的？提示ATP與ADP在細胞內的相互轉化是十分迅速的，且物質可以重復利用，因此，能滿足生命活動對能量的需要。1．以下有關ATP的表達，不正確的選項是()A．ATP分子中的“A〞代表腺嘌呤，“～〞代表高能磷酸鍵B．ATP中含有兩個高能磷酸鍵C．肌肉收縮需要消耗ATPD．ATP是細胞生命活動的直接能量來源答案A解析在ATP分子中，“A〞代表腺苷，“～〞代表高能磷酸鍵，A項錯誤。2．ATP的結構簡式可表示為A—P～P～P，以下圖示能正確表示ATP的是()A.B.C.D.答案A解析ATP的分子結構式可以簡寫成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，P代表磷酸基團，～代表高能磷酸鍵。3．ATP形成ADP時最先斷裂的是()A．腺苷與磷酸的結合鍵B．兩個高能磷酸鍵C．靠近腺苷的那個高能磷酸鍵D．遠離腺苷的那個高能磷酸鍵答案D解析ATP分解為ADP的過程中，最先斷裂的是遠離腺苷的那個高能磷酸鍵。4．以下圖為細胞中ATP與ADP相互轉化示意圖，以下有關表達錯誤的選項是()A．在一個活細胞中，時刻進行著過程①和②B．過程①和②也可以發(fā)生在同一個細胞器內C．過程①中需要的能量不是過程②釋放的D．維持人體體溫的熱能主要來自過程②中的能量答案D解析ATP為直接能源物質，在一個活細胞中，時刻進行著ATP與ADP的轉化過程，A正確；ATP的合成與水解也可以發(fā)生在同一個細胞器內，如葉綠體，B正確；過程①為ATP的合成過程，需要的能量來自細胞呼吸或光合作用，C正確；維持人體體溫的熱能主要來自細胞呼吸釋放的能量，D錯誤。5．如下圖ADP轉化成ATP時所需能量的主要來源示意圖，據(jù)圖完成以下問題：(1)1分子ATP中含有________個高能磷酸鍵。(2)圖中的a、b分別代表________、________。(3)c指________________________________________________________________________。(4)在動物肌細胞中，進行②反響時，能量來自______________________________________。(5)①②反響進行時所需要的酶一樣嗎？為什么？________________________________________________________________________。(6)進行①反響時能量用于______________，進行②反響時能量用于____________________，由此可見能量是________________________，物質是________________。答案(1)2(2)細胞呼吸光合作用(3)各項生命活動(4)儲存在ATP中的高能磷酸鍵中的化學能(5)不一樣，因為①和②是兩個不同的反響，而酶具有專一性(6)合成ATP各項生命活動不可逆的可逆的解析(1)ATP的結構簡式為A—P～P～P，故1分子ATP中含有2個高能磷酸鍵。(2)合成ATP時，綠色植物需要的能量來自光合作用和細胞呼吸，動物和人需要的能量那么來自進行細胞呼吸時有機物的氧化分解。(3)ATP水解釋