第2节 细胞的能量“货币”ATP

第2节细胞的能量“货币”ATP

内容标准要求核心素养对接学业质量水平

1.简述ATP的化学组成和特点。

2.简述ATP和ADP的相互转化。

3.解释ATP在能量代谢中的作用。1.生命观念——结构与功能观：认同

ATP的结构与功能相适应。

水平一2.科学思维——分析与综合：ATP

与ADP之间的相互转化；理解ATP

是驱动细胞生命活动的直接能源物

质。

水平二

研读教材·梳理探究

ATP分子的结构及特点

———————————————知识梳理———————————————1.ATP的分子结构

2.ATP的名称与简式

[典例1]下列关于ATP的叙述中，错误的是()

A.ATP分子中含有三个特殊化学键

B.正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化

C.ATP分子水解掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤核糖核苷酸

D.ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质

解析ATP分子是由一个腺苷和三个磷酸基团构成的，它含有一个普通磷酸键和两个特殊化学键，水解掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤核糖核苷酸，A错误，C正确；细胞中ATP的含量不多，但能不断地合成和水解，从而保证细胞中稳定的供能环境，B正确；ATP分子中的“A”代表腺苷，而DNA、RNA中的碱基“A”表示腺嘌呤，D正确。

答案 A

联想质疑

★ATP的分子结构

1.ATP中含有的能量是什么能？主要储存在哪些部位？

提示：化学能；特殊的化学键。

2.20个腺苷和60个磷酸最多可以组成多少个ATP？这些ATP分子中所含的特殊的化学键有多少个？

提示：20；40。

ATP与ADP的相互转化及利用———————————————知识梳理———————————————

一、ATP与ADP的相互转化

1.ATP与ADP转化的实质：ATP中能量的储存与释放主要通过末端磷酸基团的结合和脱离来实现。

2.转化的过程

(1)ATP水解产物：

二磷酸腺苷(ADP)和无机磷酸(Pi)，同时释放出能量。

(2)转化的反应式：ATP 酶1

酶2ADP＋Pi＋能量。

(3)细胞内ATP含量与转化特点

含量很少但转化迅速，细胞内ATP含量总处于动态平衡的状态，从而保证了能量的持续供应。

(4)合成ATP所需能量的来源：

所有活细胞均可通过细胞呼吸释放的能量合成ATP

①人、动物、真菌、大多数细菌：来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。

②绿色植物：除来自呼吸作用所释放的能量，还可以来自光能。

二、ATP的生理功能

1.细胞中绝大多数消耗能量的生命活动是由ATP直接供能。

2.功能举例

———————————————素养提升———————————————

生命观念——ATP与ADP的相互转化与利用

如图为ATP与ADP的相互转化示意图，请回答下列问题：

(1)图中的酶1和酶2相同吗？

提示不相同。酶1催化ATP的合成，是一种合成反应，属于合成酶；酶2催化ATP的水解，是一种水解反应，属于水解酶。

(2)ATP发生水解和合成反应时能量的变化是否相同？

提示不相同。能量的变化是：ATP发生水解时释放能量，合成ATP时储存能量。

(3)ATP是细胞的能量“通货”，为什么还说细胞的主要能源物质是糖类？它们有何内在联系？

提示糖类是主要的能源物质，但糖类氧化分解时所释放的能量需转移到ATP 中，方可被用于各种耗能反应，事实上，细胞中ATP形成时所需能量正是源于多种生化反应所释放的能量。

(4)生物体的各种生命活动都需要能量，因此生物体内储存着很多的ATP，这种说法是否正确？为什么？

提示不正确。生物体活细胞中ATP和ADP在不停地相互转化，这既可避免一时用不尽的能量白白流失掉，又保证了及时供应生命活动所需的能量，因此生物

体内并没有储存较多的ATP。

[典例2]如图表示ATP与ADP之间的转化图，下列分析错误的是()

A.A为ATP，B为ADP

B.能量1和能量2来源不同

C.酶1和酶2是同一种酶

D.C1和C2是同一种物质

解析在水解酶的作用下，ATP远离腺苷A的那个磷酸基团脱离形成磷酸，同时储存的能量释放出来，ATP转化成ADP; 在另一种酶的催化作用下，ADP可以吸收能量，与磷酸结合形成ATP。分析图示可知，A为ATP，B为ADP，C1、C2都为磷酸。

答案 C

【一题多变】

(1)从两个相邻磷酸基团之间特殊化学键的稳定性方面分析，为什么ATP与ADP 间能迅速地相互转化？

提示因为末端磷酸基团稳定性较低，当ATP在ATP酶的作用下水解时，脱离下来的磷酸基团使能量与其他分子结合，从而使之发生变化，容易合成也容易水解。

(2)如果图中的变化发生于人体的骨骼肌，能量2来自哪里？能量1又用于哪些过程？

提示能量2来自呼吸作用，能量1用于骨骼肌的收缩及其他一些吸能反应。

联想质疑

★在剧烈运动时，每小时约要消耗30 kg ATP，但ATP在细胞内含量很少，转化速度很快！

★萤火虫的发光，电鳗的放电都伴随着ATP和ADP的转化。

★ATP与ADP的相互转化。

★ADP转化成ATP时能量的主要来源

课堂小结

随堂检测

1.ATP在一定条件下很容易断裂和重新形成的化学键是()

A.A与P之间的化学键

B.前两个P之间特殊化学键

C.离A较近的那个特殊化学键

D.远离A的那个特殊化学键

解析ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键易断裂，也容易重新形成。答案 D

2.下图表示ATP的结构，相关叙述正确的是()

A.b键断裂后形成ADP和Pi

B.图中的3表示ATP中的字母A

C.由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位