第2节细胞的能量“通货”ATP 学习目标 1.说出AIP的结构(重点)。2阐述ATP与ADP之间的相互转化(重难点)。3举例说明 ATP在细胞代谢中的作用(重点) 读教材自主梳理 预习教材发现问题 基础知识 、ATP分子中具有高能磷酸键 1.ATP的名称与简式 ⊙⊙- 腺嘌呤 磷酸基团 核糖 腺苷(A) 中文名称:三磷酸腺苷(腺嘌呤核苷三磷酸) 结构简式:AP~P~P A:腺苷 核糖 〔腺嘌呤 符号含义 P:磷酸基团 2.ATP的特点 (1)高能量:高能磷酸键的数量为2个。 (2)不稳定:远离A的那个高能磷酸键水解时容易断裂。 3.ATP的功能 ATP为生命活动直接提供能量,是细胞内流通的能量“通货” 、ATP与ADP可以相互转化 1.反应式 ATP ADP+Pi+能量 2.相互转化的过程及能量来源 呼吸作用:动物和人等 能量 量 呼吸作用 录色植物 光合作用 转化的特点
. . 第 2 节 细胞的能量“通货”——ATP 学习目标 1．说出 ATP 的结构(重点)。2.阐述 ATP 与 ADP 之间的相互转化(重难点)。3.举例说明 ATP 在细胞代谢中的作用(重点)。 |基础知识| 一、ATP 分子中具有高能磷酸键 1．ATP 的名称与简式 ATP 中文名称：三磷酸腺苷(腺嘌呤核苷三磷酸) 结构简式：A—P～P～P 符号含义 A：腺苷 核糖 腺嘌呤 P：磷酸基团 ～：高能磷酸键 2．ATP 的特点 (1)高能量：高能磷酸键的数量为 2 个。 (2)不稳定：远离 A 的那个高能磷酸键水解时容易断裂。 3．ATP 的功能 ATP 为生命活动直接提供能量，是细胞内流通的能量“通货”。 二、ATP 与 ADP 可以相互转化 1．反应式 ATP 酶1 酶2 ADP＋Pi＋能量 2．相互转化的过程及能量来源 3．转化的特点
(1)时刻不停地发生并且处于动态平衡之中 (2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性 三、ATP的利用 1.利用ATP实例 细胞的 生物发 主动运输 电、发光 肌细胞收缩 ATP的利 大脑思考 种吸能反应 2.ATP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 吸能反应:一般与ATP的水解相联系;放能反应:一般与ATP的合成相联系。 (2)能量通过AP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 自查自纠 TP含有3个高能磷酸键,但是只有一个高能磷酸键会发生断裂。() 2.AIP中的A不代表腺嘌呤,当再脱去两个磷酸根后,形成的物质为RNA的基本单 位之一。() 3.人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。() 4.ATP在细胞内含量并不高,活细胞都能产生ATP,也都会消耗ATP。( 5.酶的合成需要ATP供能,此AP来自于光合作用和呼吸作用。() 6.酶的催化反应都需要消耗ATP。() 7.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( 8.活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。() 答案1.×2.√3.×4.√5×6.×7.√8.× 图解图说 ATP的结构式 腺嘌呤 腺苷
. . (1)时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。 (2)ATP 和 ADP 相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。 三、ATP 的利用 1．利用 ATP 实例 2．ATP 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 吸能反应：一般与 ATP 的水解相联系；放能反应：一般与 ATP 的合成相联系。 (2)能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。 |自查自纠| 1．ATP 含有 3 个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂。( ) 2．ATP 中的 A 不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸根后，形成的物质为 RNA 的基本单 位之一。( ) 3．人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡。( ) 4．ATP 在细胞内含量并不高，活细胞都能产生 ATP，也都会消耗 ATP。( ) 5．酶的合成需要 ATP 供能，此 ATP 来自于光合作用和呼吸作用。( ) 6．酶的催化反应都需要消耗 ATP。( ) 7．ATP 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( ) 8．活细胞内 ATP 与 ADP 的转化只能单向进行。( ) 答案 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.× 6.× 7.√ 8.× |图解图说| ________________________________________________________________________
A-C—G 一T-G-C 腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸 ④P-PP 腺苷”(腺嘌呤+核糖) ★几种化合物中“A”的含义。 哈哈!我会发光,知道 是谁给我提供的能量吗? ⊙ ★萤火虫的发光,电鳗的放电都属于AIP的转化。 ATP中的两个高能磷酸键是不是都不稳定? 提示:ATP分子中远离A的高能磷酸键很容易水解,释放能量,也容易吸收能量而重 建 研教材互动探究 师生互动共同探究 探究点一ATP的化学组成和结构特点 ATP的结构及特点 ⊙--(磷酸基团) (1)请说出图中①~④的名称 提示①是RNA的基本单位——腺嘌呤核糖核苷酸;②是腺苷;③是ADP;④是AIP
. . ________________________________________________________________________ ★几种化合物中“A”的含义。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ★萤火虫的发光，电鳗的放电都属于 ATP 的转化。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ATP 中的两个高能磷酸键是不是都不稳定？ 提示：ATP 分子中远离 A 的高能磷酸键很容易水解，释放能量，也容易吸收能量而重 建。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 探究点一 ATP 的化学组成和结构特点 ATP 的结构及特点 (1)请说出图中①～④的名称。 提示 ①是 RNA 的基本单位——腺嘌呤核糖核苷酸；②是腺苷；③是 ADP；④是 ATP
(2)根据上图分析将1分子ATP彻底水解的产物有哪些 提示AIP彻底水解得到的物质有:1分子腺嘌呤、1分子核糖和三分子磷酸。 (3)ATP中的A和T,与DNA分子中的A和T分别是什么含义? 提示AIP中的A是腺苷,T是三个的含义。DNA中的A表示腺嘌呤,T表示胸腺嘧 啶 归纳提升l ATP的结构和数量关系 (1)ATP结构 ①Ⅰ分子ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团构成, ②AT=腺苷十磷酸;腺苷=腺嘌呤十核糖。 (2)ATP结构中的数量关系 ①AIP分子中有两个高能磷酸键,其中远离A的那个高能磷酸键容易断裂,释放能量 ②腺苷和磷酸基团数量关系为:1:3。 【典例1】下图表示与ATP相关的部分结构示意图,下列分析中正确的是() 磷酸基团核糖腺嘌呤 A.a表示ADP,与AIP相比少了一个磷酸 B.b表示腺嘌呤核苷,是ATP中“A”代表的含义 C.c表示腺嘌呤核糖核苷酸,它是构成RNA的基本单位 D.d表示ATP,是生物体的直接供能物质 解析a由核糖和腺嘌呤组成的腺苷,要比AIP少了三个磷酸,A错误。b表示的是 RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,而ATP中“A"的含义是腺苷,B错误。c是 AP失去一个磷酸的产物—ADP,而非RNA的基本单位,C错误。d表示的是ATP,是 生物体的直接供能物质,D正确。 V易错警示 生物体中与能量有关的物质 (1)直接能源物质——ATP (2)主要的能源物质——糖类 (3)主要的储能物质——脂肪 (4)植物特有的储能物质——淀粉。 (5)动物特有的储能物质——糖原
. . (2)根据上图分析将 1 分子 ATP 彻底水解的产物有哪些？ 提示 ATP 彻底水解得到的物质有：1 分子腺嘌呤、1 分子核糖和三分子磷酸。 (3)ATP 中的 A 和 T，与 DNA 分子中的 A 和 T 分别是什么含义？ 提示 ATP 中的 A 是腺苷，T 是三个的含义。DNA 中的 A 表示腺嘌呤，T 表示胸腺嘧 啶。 ATP 的结构和数量关系 (1)ATP 结构 ①1 分子 ATP 由 1 分子腺嘌呤、1 分子核糖和 3 分子磷酸基团构成。 ②ATP＝腺苷＋磷酸；腺苷＝腺嘌呤＋核糖。 (2)ATP 结构中的数量关系 ①ATP 分子中有两个高能磷酸键，其中远离 A 的那个高能磷酸键容易断裂，释放能量。 ②腺苷和磷酸基团数量关系为：1∶3。 【典例 1】 下图表示与 ATP 相关的部分结构示意图，下列分析中正确的是( ) A．a 表示 ADP，与 ATP 相比少了一个磷酸 B．b 表示腺嘌呤核苷，是 ATP 中“A”代表的含义 C．c 表示腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成 RNA 的基本单位 D．d 表示 ATP，是生物体的直接供能物质 解析 a 由核糖和腺嘌呤组成的腺苷，要比 ATP 少了三个磷酸，A 错误。b 表示的是 RNA 的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，而 ATP 中“A”的含义是腺苷，B 错误。c 是 ATP 失去一个磷酸的产物——ADP，而非 RNA 的基本单位，C 错误。d 表示的是 ATP，是 生物体的直接供能物质，D 正确。 答案 D 生物体中与能量有关的物质 (1)直接能源物质——ATP。 (2)主要的能源物质——糖类。 (3)主要的储能物质——脂肪。 (4)植物特有的储能物质——淀粉。 (5)动物特有的储能物质——糖原
(6)最终能量来源——太阳能 【跟踪训练】 1.科学家发现,小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放ATP的多少有关。下列有关ATP 的叙述,正确的是() ⑨- A.图中的A代表腺苷,b、c为高能磷酸键 B.a是组成DNA的基本单位之 C.ATP是生物体内的储能物质 D.ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A表示的不是同一种物质 解析图中的A是腺嘌呤,A错误;a是腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位 之一,B错误;ATP是直接能源物质,C错误;ATP中的“A”表示的是腺苷,RNA中的碱基 ˉA”表示的是腺嘌呤,D正确。 答案D 探究点二ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用 1.ATP与ADP之间的相互转化 如图表示ATP与ADP之间的相互转化,请思考 ATP 能量 ②能量 ADP+Pi (1)ATP的合成 ①所需的酶:合成。 ②能量来源:动物细胞合成AIP时的能量来源是细胞呼吸:植物叶肉细胞合成AIP时 的能量来源是细胞呼吸和光合作用 (2)ATP的水解 ①所需的酶:水解醯。 ②AIP水解时释放的能量来源和能量去向: 能量来源:高能磷酸键中的能量。 能量去向:各种生命活动。 (3)ATP与ADP的相互转化过程中物质和能量是否可以循环利用? ①物质可以循环利用; ②能量不可以循环利用。 2.ATP的利用 (1)探讨细胞中的吸能反应、放能反应与ATP的关系:
. . (6)最终能量来源——太阳能。 【跟踪训练】 1．科学家发现，小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放 ATP 的多少有关。下列有关 ATP 的叙述，正确的是( ) A．图中的 A 代表腺苷，b、c 为高能磷酸键 B．a 是组成 DNA 的基本单位之一 C．ATP 是生物体内的储能物质 D．ATP 中的“A”与构成 RNA 中的碱基“A”表示的不是同一种物质 解析 图中的 A 是腺嘌呤，A 错误；a 是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成 RNA 的基本单位 之一，B 错误；ATP 是直接能源物质，C 错误；ATP 中的“A”表示的是腺苷，RNA 中的碱基 “A”表示的是腺嘌呤，D 正确。 答案 D 探究点二 ATP 与 ADP 之间的相互转化及 ATP 的利用 1．ATP 与 ADP 之间的相互转化 如图表示 ATP 与 ADP 之间的相互转化，请思考： (1)ATP 的合成 ①所需的酶：合成酶。 ②能量来源：动物细胞合成 ATP 时的能量来源是细胞呼吸；植物叶肉细胞合成 ATP 时 的能量来源是细胞呼吸和光合作用。 (2)ATP 的水解 ①所需的酶：水解酶。 ②ATP 水解时释放的能量来源和能量去向： 能量来源：高能磷酸键中的能量。 能量去向：各种生命活动。 (3)ATP 与 ADP 的相互转化过程中物质和能量是否可以循环利用？ ①物质可以循环利用； ②能量不可以循环利用。 2.ATP 的利用 (1)探讨细胞中的吸能反应、放能反应与 ATP 的关系：
①细胞中的吸能反应:与AP的水解相联系 ②细胞中的放能反应:与ATP的合成相联系, (2)人体在相对静止状态和剧烈运动状态下,AIP和ADP的相互转化处于相对平衡状态 两种状态下所不同的是什么? 提示相对静止状态下,二者的相互转化速率较慢,而剧烈运动状态下,二者的相互转 化速率较快。 归纳提升 ATP与ADP之间的相互转化 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP+Pi+能量 P ATP→→ADP+Pi+能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量 光能(光合作用),化学能(细胞呼吸)高能磷酸键中的能量 能量 形成高能磷酸键 用于各项生命活动 去路 反应 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 场所 综上所述,对反应式“AITP ADP十Pi十能量”在生物体内的过程可判断为“物质 是可逆的,能量是不可逆的,且酶和场所也是不相同的”。 【典例2】分析ATP与ADP相互转化示意图(如图所示),下列有关说法正确的是() A.若图中P代表磷酸,则B为ADP,C为AF B.在B→C的反应中,产生的E2来源于高能磷酸键的断裂释放出的能量 C.E1不是物质,对于人、动物、真菌、植物和细菌来说,E1来自细胞呼吸 D.C→B与B→C都可以伴随着放能反应和吸能反应 解析若图中Pi代表磷酸,则B为AIP,C为ADP。E1、E2为能量;对于人、动物 真菌和大多数细菌来说,E1来自呼吸作用,对于绿色植物来说,则来自光合作用和呼吸作 用。C→B为合成ATP的过程,伴随着放能反应;而B→C表示AIP的水解过程,伴随着 吸能反应。 答案B
. . ①细胞中的吸能反应：与 ATP 的水解相联系。 ②细胞中的放能反应：与 ATP 的合成相联系。 (2)人体在相对静止状态和剧烈运动状态下，ATP 和 ADP 的相互转化处于相对平衡状态， 两种状态下所不同的是什么？ 提示 相对静止状态下，二者的相互转化速率较慢，而剧烈运动状态下，二者的相互转 化速率较快。 ATP 与 ADP 之间的相互转化 ATP 的合成 ATP 的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量――→ 酶 ATP ATP――→ 酶 ADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP 合成酶 ATP 水解酶 能量 来源 光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸) 高能磷酸键中的能量 能量 去路 形成高能磷酸键 用于各项生命活动 反应 场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 综上所述，对反应式“ATP 酶1 酶2 ADP＋Pi＋能量”在生物体内的过程可判断为“物质 是可逆的，能量是不可逆的，且酶和场所也是不相同的”。 【典例 2】分析 ATP 与 ADP 相互转化示意图(如图所示)，下列有关说法正确的是( ) A．若图中 Pi 代表磷酸，则 B 为 ADP，C 为 ATP B．在 B→C 的反应中，产生的 E2 来源于高能磷酸键的断裂释放出的能量 C．E1 不是物质，对于人、动物、真菌、植物和细菌来说，E1 来自细胞呼吸 D．C→B 与 B→C 都可以伴随着放能反应和吸能反应 解析 若图中 Pi 代表磷酸，则 B 为 ATP，C 为 ADP。E1、 E2 为能量；对于人、动物、 真菌和大多数细菌来说，E1 来自呼吸作用，对于绿色植物来说，则来自光合作用和呼吸作 用。 C→B 为合成 ATP 的过程，伴随着放能反应；而 B→C 表示 ATP 的水解过程，伴随着 吸能反应。 答案 B
【跟踪训练】 2.关于AIP翻ADP+P+能量的反应式叙述中,不正确的是( A.上述过程存在能量的释放和储存 B.生物体内ADP转变成ATP所需能量均来自细胞呼吸 C.这一反应无休止地在活细胞中进行 D.这一过程保证了生命活动的顺利进行 解析AIP的合成过程有能量的储存,ATP的水解有能量的释放,A正确;植物细胞中 ADP合成ATP需要的能量除了来自细胞呼吸外,还有的能量来自光合作用,B错误;这 转化时时刻刻在活细胞中进行,保证了正常生命活动的进行,C、D正确 答案B 理教材网络构建」 构建知识把握脉络 知识脉络 要点晨背 1.ATP的中文名称叫“三磷酸腺苷”,“A”表 示腺苷,“T表示三个,"P”代表磷酸 2.ATP中有两个高能磷酸键,其中远离腺苷的 那个高能磷酸键容易合成也容易水解。 ATP(A-P-P-p 3.ATP脱去一个磷酸成为ADP,再脱去一个 磷酸就成为AMP。 4ATP与ADP之间的相互转化不是可逆的反 豳嘧 图圈图|应,其中物质变化是可逆的,而能量变化是 光合作用 不可逆的。 5ATP是生物体中的直接能源物质,合成ATP 需要的能量来自细胞呼吸或光合作用,水解 ATP释放的能量用于各种生命活动 课堂达标「 基本技能随堂达标 1.下列关于ATP结构的叙述正确的是() A.ATP中含有三个高能磷酸键 B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 C.ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A相同 D.ATP彻底水解后会得到两种小分子物质 解析A_P~P~P的结构简式表明该分子中含有两个高能磷酸键,A错误;ATP中的
. . 【跟踪训练】 2．关于 ATP 酶1 酶2 ADP＋Pi＋能量的反应式叙述中，不正确的是( ) A．上述过程存在能量的释放和储存 B．生物体内 ADP 转变成 ATP 所需能量均来自细胞呼吸 C．这一反应无休止地在活细胞中进行 D．这一过程保证了生命活动的顺利进行 解析 ATP 的合成过程有能量的储存，ATP 的水解有能量的释放，A 正确；植物细胞中 ADP 合成 ATP 需要的能量除了来自细胞呼吸外，还有的能量来自光合作用，B 错误；这一 转化时时刻刻在活细胞中进行，保证了正常生命活动的进行，C、D 正确。 答案 B 知识脉络 要点晨背 1.ATP 的中文名称叫“三磷酸腺苷”，“A”表 示腺苷，“T”表示三个，“P”代表磷酸。 2.ATP 中有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的 那个高能磷酸键容易合成也容易水解。 3.ATP 脱去一个磷酸成为 ADP，再脱去一个 磷酸就成为 AMP。 4.ATP 与 ADP 之间的相互转化不是可逆的反 应，其中物质变化是可逆的，而能量变化是 不可逆的。 5.ATP 是生物体中的直接能源物质，合成 ATP 需要的能量来自细胞呼吸或光合作用，水解 ATP 释放的能量用于各种生命活动。 1．下列关于 ATP 结构的叙述正确的是( ) A．ATP 中含有三个高能磷酸键 B．ATP 分子中含有 C、H、O、N、P 五种元素 C．ATP 中的“A”与构成 DNA、RNA 中的碱基“A”相同 D．ATP 彻底水解后会得到两种小分子物质 解析 A—P～P～P 的结构简式表明该分子中含有两个高能磷酸键，A 错误；ATP 中的
“A”表示腺苷,构成DNA、RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤,C错误;ATP彻底水解后会得到 磷酸、核糖和腺嘌呤三种小分子物质,D错误。 答案B 2.当其他条件均满足时,20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子 中含有的高能磷酸键的个数是() A.20个和30个 B.20个和40个 C.40个和40个 D.40个和60个 解析1个AIP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个高能磷酸键,20个腺苷,对 应60个磷酸,即只能形成20个AP分子,共含有40个高能磷酸键。 答案B 3.ATP和ADP在细胞中的含量都很少。但一个成年人在安静状态下,24h内竞有40kg 的ATP发生转化,这说明() A.ATP在人体细胞中分布广泛 B.ATP容易分解成ADP C.ATP容易合成ADP而储存起来 D.ATP和ADP的相互转化十分迅速 解析ATP和ADP在细胞中含量很少,但一个成年人在安静状态下24h内有40 kg atp 发生转化,证明ATP与ADP的相互转化十分迅速。 答案D 4.向某细胞培养液中加入含3P标记的磷酸分子,短时间内分离出细胞中的AP。发 现其含量变化不大,但部分ATP的末端P已带上放射性标记。该现象不能说明的是() A.ATP中远离腺苷A的P容易脱离 B.部分32P标记的ATP是重新合成的 C.ATP是细胞内的直接能源物质 D.该过程中ATP既有合成又有分解 解析被标记的3P在ATP中出现,但AP含量变化不大,说明ATP既有合成也有分 解。因放射性出现在AP末端的磷酸基团,说明该磷酸基团容易脱离,否则就不会有放射 性出现。 答案C
. . “A”表示腺苷，构成 DNA、RNA 中的碱基“A”代表腺嘌呤，C 错误；ATP 彻底水解后会得到 磷酸、核糖和腺嘌呤三种小分子物质，D 错误。 答案 B 2．当其他条件均满足时，20 个腺苷和 60 个磷酸最多可以组成的 ATP 个数和 ATP 分子 中含有的高能磷酸键的个数是( ) A．20 个和 30 个 B．20 个和 40 个 C．40 个和 40 个 D．40 个和 60 个 解析 1 个 ATP 分子中含有 1 个腺苷、3 个磷酸基团、2 个高能磷酸键，20 个腺苷，对 应 60 个磷酸，即只能形成 20 个 ATP 分子，共含有 40 个高能磷酸键。 答案 B 3．ATP 和 ADP 在细胞中的含量都很少。但一个成年人在安静状态下，24 h 内竞有 40 kg 的 ATP 发生转化，这说明( ) A．ATP 在人体细胞中分布广泛 B．ATP 容易分解成 ADP C．ATP 容易合成 ADP 而储存起来 D．ATP 和 ADP 的相互转化十分迅速 解析 ATP 和 ADP 在细胞中含量很少，但一个成年人在安静状态下 24 h 内有 40 kg ATP 发生转化，证明 ATP 与 ADP 的相互转化十分迅速。 答案 D 4．向某细胞培养液中加入含 32P 标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞中的 ATP。发 现其含量变化不大，但部分 ATP 的末端 P 已带上放射性标记。该现象不能说明的是( ) A．ATP 中远离腺苷 A 的 P 容易脱离 B．部分 32P 标记的 ATP 是重新合成的 C．ATP 是细胞内的直接能源物质 D．该过程中 ATP 既有合成又有分解 解析 被标记的 32P 在 ATP 中出现，但 ATP 含量变化不大，说明 ATP 既有合成也有分 解。因放射性出现在 ATP 末端的磷酸基团，说明该磷酸基团容易脱离，否则就不会有放射 性出现。 答案 C