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1、细胞的能量“货币”ATP 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1.名称:_。 2.结构简式:A-PPP。含义分别是: A腺苷,由腺嘌呤和_构成 P_ _ 核糖 磷酸基团 一种特殊的化学键 腺苷三磷酸 3.ATP的结构特点: (1)细胞内的一种高能磷酸化合物:1 molATP水解时释 放的能量高达_ kJ,属于高能磷酸化合物。 (2)化学性质不稳定: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_。 4.功能:驱动细胞生命活动的直接能源物质。 30.54 转移势能 二、ATP与ADP可以相互转化 1.相互转化的反应式:_ 2.相互转化的特点: (1)ATP和ADP的相互转化_
2、地发生,且处于_ _之中。 (2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制,体现了生物界 的_。 ATP ADP+Pi+能量。 时刻不停动态 平衡 统一性 3.ATP合成的能量来源: (1)动物、人、真菌和大多数细菌:呼吸作用中_ _释放的能量。 (2)绿色植物:呼吸作用释放的能量和_。 有机物 分解 光能 三、ATP的利用 1.ATP是细胞内流通的能量“货币”: (1)吸能反应一般与ATP_的反应相联系。 (2)放能反应一般与ATP的_相联系。 (3)能量通过_在吸能反应和放能反应之间流通。 水解 合成 ATP 2.ATP的利用: 判断下列说法的正误: (1)ATP水解释放的能量可用于细胞吸收某
3、些物质。( ) (2)糖类和ATP均可以为生命活动直接提供能量。( ) 提示:糖类是主要的能源物质,但不能直接为生命活动 提供能量。 (3)在某些生物体内,ATP中活跃的化学能可以转变为 光能或电能。( ) (4)消化道内淀粉的水解需要消耗ATP。( ) 提示:细胞内的生化反应需要ATP参与,消化道内食物的 消化不需要ATP参与。 【激疑】 萤火虫发光过程中能量的形式是如何变化的? 提示:ATP中活跃的化学能转变成光能。 知识点一 ATP的结构和功能 1.ATP的结构: 2.ATP的利用: 生理过程能量转化 物质合成化学能化学能 肌肉收缩化学能机械能 主动运输化学能机械能 生物发光化学能光能
4、3.生物体内的能源物质: (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。 【思考讨论】 细胞中的各种有机物都是由各种元素组成的。(生命观 念) (1)根据ATP的结构,可推断ATP的组成元素有哪些? 提示:C、H、O、N、P。 (2)和ATP的组成元素相同的物质有哪些?(试举2例) 提示:磷脂、核酸。 【素养案例】 如图为ATP分子的结构式,ATP分子的结构简式可以表示 为APPP。下列说法不正确的是( ) A.生命活动
5、所需的能量通常来自化学键 B.在结构简式中的A对应结构式中的和,表示腺苷 C.断裂化学键形成的化合物之一是组成DNA的单体 D.ATP分子中含有的元素有C、H、O、N、P 【解题导引】(1)明确特殊化学键及其特点:末端的特 殊化学键容易断裂与形成。 (2)区分两种核酸和五碳糖的差别:核糖核苷酸含有核 糖,脱氧核苷酸含有脱氧核糖。 【解析】选C。图中都是一种特殊的化学键,但通 常是末端的化学键断裂释放能量供生命活动所需,A正 确;A由腺嘌呤和核糖组成,表示腺苷,B正确;断裂化学 键形成的化合物之一是组成RNA的单体,C错误;ATP分 子中含有C、H、O、N、P,D正确。 【素养探究】母题追问 (
6、1)生命观念结构与功能观 根据ATP的结构分析,为什么末端的磷酸基团容易脱离 ATP? 提示:两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥。 (2)科学思维分析与比较 根据ATP的结构简式与腺嘌呤核糖核苷酸比较,有哪些 不同? 提示:ATP比腺嘌呤核糖核苷酸多出2个特殊化学键和磷 酸基团。 【素养迁移】 如图是生命活动中最常用的直接能源物质的结构式,下 列相关描述正确的是( ) A.是腺嘌呤 B.是腺嘌呤脱氧核苷酸 C.是ADP,其末端的磷酸基团具有较高的转移势能 D.是ATP 【解析】选D。题图中包括腺嘌呤和核糖,代表腺苷, A错误;包括腺嘌呤、核糖和磷酸基团,代表腺嘌呤核 糖核苷酸,属于RNA的
7、基本单位,B错误;的结构简式是 APP,代表ADP,ATP中末端的磷酸基团具有较高的转 移势能,C错误;的结构简式是APPP,代表ATP,D 正确。 知识点二 ATP与ADP的相互转化 1.ATP与ADP的相互转化图解: 2.ATP与ADP的相互转化表解: 项目ATP分解ATP合成 反应式ATPADP+Pi+能量能量+Pi+ADPATP 类型水解反应合成反应 条件水解酶合成酶 场所活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、 叶绿体 项目ATP分解ATP合成 能量转化放能储能 能量来源一种特殊的化学键呼吸作用、光合作用 能量去向用于各项生命活动储存于ATP中 【思考讨论】 经测定,ATP在人体内的含
8、量极少,但一个成年人在静止 的状态下,24 h内约需要40 kg的ATP提供能量,细胞是 如何保持ATP含量相对稳定的?(科学思维) 提示:依赖ATP与ADP之间的快速转化,保持细胞内ATP含 量相对稳定。 【素养案例】 细胞内的能量供应机制如图所示,下列说法中错误的是 ( ) A.图中X代表的是ATP B.ATP与ADP之间可以相互转化 C.酶和酶是同一种酶 D.ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的统一 性 【解题导引】 (1)图示中物质及酶的名称:X表示ATP,酶表示ATP合 成酶,酶表示ATP水解酶。 (2)能量的来源与去路:ATP合成时,能量可来自光合作 用吸收的光能、呼吸作
9、用释放的化学能;ATP分解时,释 放的能量可转化为光能、化学能。 【解析】选C。由图示箭头方向可知,物质X应表示 ATP,A正确;图中体现了ATP与ADP之间的相互转化,B正 确;酶具有专一性,酶催化ATP的合成,酶催化ATP的 分解,故二者为不同的酶,C错误;ATP与ADP相互转化的 能量供应机制是生物界的统一性,D正确。 【误区警示】 ATP的合成与分解不是可逆反应 (1)ATP的合成与分解所需要的酶不同,反应场所不同。 (2)ATP水解释放的能量和合成ATP的能量不同。 所以ATP的合成与分解在物质上是可逆的,能量上是不 可逆的。 【素养探究】情境迁移 智能生物药物成为治疗癌症等难以攻克
10、疾病的首选,其 中ATP控制的药物递送系统通常用靶向ATP的适体作为 生物闸门来实现药物的按需快速释放,近些年,一 系列的材料已经证明在细胞内高含量ATP条件下可以释 放治疗药物。 (1)文中“一系列的材料”可以是蛋白质纳米管,可用 来包裹、保护药物,根据ATP、蛋白质的结构和功能推 测ATP在药物释放中所起的作用。(生命观念) 提示:ATP水解释放的能量可使蛋白质纳米管结构发生 改变,从而释放药物。 (2)ATP控制的药物递送系统是否实现了药物的定向运 输?(科学思维) 提示:没有,只是实现了药物的按需释放。 【补偿训练】 细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP之间的关系式来 表示,称为
11、能荷,公式如下:能荷=(ATP+1/2ADP)/ (ATP+ADP+AMP),其中AMP为腺苷一磷酸。能荷对代谢起 着重要的调节作用,高能荷时,ATP生成过程被抑制,而 ATP的利用过程被激发;低能荷时,其效应相反。下列说 法不正确的是( ) A.一般情况下细胞能荷数值小于1 B.细胞中ATP、ADP和AMP之间可以相互转化 C.细胞在吸收Mg2+时,能荷较低 D.能荷及其调节是生物界的共性 【解析】选C。根据能荷的公式可知,一般情况下细胞 能荷数值小于1,A正确;ATP水解后转化为ADP,ADP可以 接受能量,结合Pi形成ATP,即ATP与ADP可以相互转化, 同理ADP与AMP也可以相互转化;细胞在吸收Mg2+时会消 耗ATP,故能荷较高,C错误;ATP作为直接能源物质是生 物界的统一性,故能荷及其调节是生物界的共性,D正 确。 【课堂回眸】