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第2节细胞的能量“通货”——ATP•课程标准•解释ATP在能量代谢中的作用。•课标解读•1.简述ATP的化学组成和特点。•2.写出ATP的分子简式。•3.解释ATP在能量代谢中的作用。ATP的结构和功能•1．中文名称•。•2．结构简式•，其中A代表，P代表，～代表。三磷酸腺苷A—P～P～P腺苷磷酸基团高能磷酸键•3．结构特点•(1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有个高能磷酸键。•(2)ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，易水解，释放出大量能量。•4．功能：直接给细胞生命活动。•[思维激活1]30个腺苷和60个磷酸基团最多能组成多少个ATP?•提示20个。2远离A的那个高能磷酸键提供能量•1．ATP的分子组成图示•(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)单位和化学键：结构组成可以用“1、2、3”来总结，1个腺苷通过2个高能磷酸键与3个磷酸基团结合而成。•2．ATP结构与功能的关系•ATP(A—P～P～P)中含有两个高能磷酸键(～)，其中远离A的那个高能磷酸键容易水解而断裂，释放出大量能量可被直接用于各项生命活动，即ATP是生命活动的直接能源物质。•特别提醒(1)DNA和RNA的组成中的A表示腺嘌呤这种碱基，而在ATP中A代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。•(2)ATP结构简式中的“—”是普通的化学键，所含能量较少，“～”表示的是高能磷酸键，水解时释放的能量较多。••【巩固1】关于ATP的化学组成的说法中，正确的是()。•A．ATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、P•B．ATP中的A表示腺嘌呤•C．含有三个高能磷酸键•D．含有腺嘌呤和脱氧核糖•解析组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P。1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子的磷酸组成ATP，其中含有两个高能磷酸键，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。•答案A1．相互转化反应式：ATP酶1酶2ADP＋Pi＋能量。2．ATP合成的能量来源：(1)动物、人、真菌及大多数细菌：。(2)绿色植物：、。3．ATP释放的能量来源：ATP中。ATP和ADP可以相互转化呼吸作用光合作用呼吸作用远离A的那个高能磷酸键的断裂•4．相互转化特点：•(1)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生且处于之中。•(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的。•[思维激活2]ATP在细胞的含量很少，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10mg，而一个正常成年人在静止状态下24h消耗40kgATP。试分析生物体是如何解决这一矛盾的？•提示ATP、ADP可时刻不停地迅速地相互转化。动态平衡共性•1．ATP、ADP的相互转化比较项目ATP合成ATP水解反应式ADP＋Pi＋能量――→酶1ATPATP――→酶2ADP＋Pi＋能量场所线粒体、叶绿体、细胞质基质细胞内所有需要能量的结构条件由ATP合成酶催化由ATP水解酶催化•从上表比较内容分析ATP、ADP的相互转化不是可逆反应。能量来源合成ATP的能量主要来自光能(光合作用)和化学能(细胞呼吸)ATP水解释放的能量是储存在远离A的高能磷酸键中的能量能量去路储存在ATP中用于各项生命活动•2．ATP、ADP的相互转化的意义•ATP在细胞内含量很少，由于ATP和ADP之间在细胞内相互转化十分迅速，使细胞内ATP含量总是处于动态平衡之中，保证了细胞内能量的持续供应。从而解决了“ATP在细胞内含量很少”但“ATP在细胞内需要量却极大”的矛盾。【巩固2】对“ATP①②ADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的一项是()。A．ATP与ADP是同一种物质的两种形态B．①过程和②过程发生的场所是一样的C．细胞内ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应D．ADP、ATP的相互转化，使细胞内的ATP含量处于动态平衡之中•解析ATP、ADP是两种不同的物质；①过程发生在细胞内需能部位，而②过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位；ATP含量很少但在细胞内转化迅速。•答案D•1．ATP是生命活动的。•细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由直接提供能量。•2．ATP是细胞内流通的能量“通货”•(1)吸能反应一般与的反应相联系。•(2)放能反应一般与的反应相联系。ATP的利用直接能源物质ATPATP水解ATP合成•ATP中能量的来源和去向•【巩固3】下列生理过程中，能生成ADP的是()。•A．洋葱表皮细胞的质壁分离•B．大麦成熟区细胞的吸水•C．人体细胞从周围环境中吸收K＋•D．樟树叶片蒸腾失水•解析：能生成ADP的过程，即是消耗ATP的过程，A、B、D都不消耗ATP；只有C吸收K＋属于主动运输，消耗ATP，即能生成ADP。•答案C【例1】下列关于ATP的叙述，错误的是()。A．ATP中含有C、H、O、N、P五种元素B．动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的，说明了生物界具有统一性C．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D．ATP是生命活动的直接能源物质ATP分子的结构和功能•思维导图：•深度剖析ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成。•答案C•规律方法识记ATP分子的四个方面•(1)结构：A—P～P～P。•(2)数目：1(腺苷)、2(高能磷酸键)、3(磷酸基团)。•(3)位置：高能磷酸键在磷酸基团之间；普通磷酸键在核糖和磷酸基团之间。•(4)大小：高能磷酸键水解释放的能量比普通磷酸键要多。【例2】反应式“ADP＋Pi＋能量酶1酶2ATP”是在所有生物活细胞中发生的反应，下列与反应式中“能量”相关的叙述正确的是()。A．向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质的合成过程所释放的能量B．向右反应需要的能量可以来自糖类等有机物的氧化分解C．向左反应释放的能量可再用于向右反应的进行D．向左反应释放的能量可以用于人体对所有营养成分的吸收ATP、ADP的相互转化及利用•思维导图：•深度剖析由题干可获得的信息有：ATP合成吸收能量，ATP分解释放能量。在解答此类题目时要正确区分生物体内的吸能反应和放能反应。逐项分析如下：选项内容指向·联系分析A细胞内蛋白质的合成是耗能过程，不释放能量B反应向右进行所需能量可来源于光合作用吸收的光能和细胞呼吸释放的化学能，糖类等有机物均可被细胞呼吸利用，释放能量，合成ATPC在ATP与ADP相互转化过程中，物质是可逆的，能量是不可逆的D人体所需要的营养物质有多种，对营养物质的吸收方式也不同，有的是主动运输，有的是非主动运输，如对水分的吸收方式为自由扩散(渗透作用)，不需ATP供能答案B•规律方法判断某一反应为放能反应还是吸能反应的两种方法•方法一根据反应物分子和产物分子中所含能量的大小•方法二熟记常见的吸能反应和放能反应•(1)如常见的吸能反应有光合作用、脱水缩合等，常见的放能反应有细胞呼吸等。•(2)有机物(如蛋白质、糖类和脂质)的合成为吸能反应，其氧化分解则为放能反应。能量大小结论产物反应物吸能反应产物反应物放能反应•技法必备•对照原则是设计、实施实验的准则之一。通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。因此，一个实验通常分为实验组和对照组。实验组是接受实验变量处理的对象组，对照组亦称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。———————实验组和对照组———————•能力展示•为了证明ATP是直接能源物质，而葡萄糖不是直接能源物质，一位同学设计了以下实验：试管编号步骤1发光器熄灭时，立即进行步骤2步骤2现象A捣碎的发光器、生理盐水ATP试剂5mLB捣碎的发光器、生理盐水0.1%葡萄糖溶液5mLC捣碎的发光器、生理盐水蒸馏水5mL•请问：•三支试管中，________为实验组，________为对照组。•解析根据实验目的，实验变量应为ATP和葡萄糖，A、B两支试管接受了实验变量处理，而C试管未接受实验变量处理。故A、B试管为实验组，而C试管为对照组。•答案A、BC1．ATP的结构简式为()。A．A—P～P～PB．A—P—P～PC．A—P—P—PD．A～P～P～P解析ATP含有2个高能磷酸键，且位于分子中的磷酸基团和磷酸基团之间。答案A2.在ATP分子中很容易断裂又很容易重新生成的化学键是(如右图)()。A—①P～②P～③P•A．②B．③•C．②③D．①•解析ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易水解，生成ADP和磷酸，并且释放能量；反过来，在有关酶的催化作用下，ADP又可以接受能量，同时与一个游离的磷酸结合，重新生成ATP。•答案B•3．ATP转化为ADP可表示为下图，式中a和b分别代表()。•A．H2O、[H]B．Pi、H2O•C．H2O、PiD．能量、Pi•解析ATP在水解时，远离A的那个磷酸基团就脱离下来，形成Pi，同时释放能量。•答案C•4．高等绿色植物体内产生ATP的生理过程有()。•A．细胞呼吸、渗透作用B．细胞呼吸、蒸腾作用•C．光合作用、主动运输D．光合作用、细胞呼吸•解析生物体内产生的ATP是由ADP接受能量并结合一分子磷酸形成的。对于高等绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需要的能量除了来自细胞呼吸(主要是有氧呼吸)分解有机物释放出的能量外，还可以来自光合作用。•答案D•5．下列生理过程中不需要消耗ATP的是()。•A．在核糖体上合成血红蛋白•B．在肺泡表面进行气体交换•C．小肠吸收氨基酸•D．神经冲动的传导•解析在肺泡表面进行气体交换时，气体进出细胞的方式是自由扩散，不需要消耗能量。•答案B课堂小结