1、第 2 节 细胞的能量“通货”ATP学习目标1说出 ATP 的化学组成和特点。(重点)2掌握 ATP 与 ADP 的相互转化，理解转化过程中物质及能量的变化。(难点)3阐明 ATP 在能量代谢中的作用。核心概念ATP 高能磷酸键 吸能反应 放能反应一、ATP 的结构和特点二、ATP 与 ADP 的相互转化1反应式：_ATP ADPPi能量。酶 1 酶 22能量来源与去路：3特点：(1)ATP 与 ADP 相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡 中。(2)细胞内 ATP 与 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实例：2ATP 是细胞内流通的能量“通货”：？思考1
2、ATP 中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？提示：RNA。2人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着 ATP 与 ADP 的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？提示：不属于，所需酶及场所等不同。3细胞内的所有生命活动都需要 ATP 直接提供能量吗？举例说明。提示：不是，如自由扩散等。H 判断题活 学 巧 练 uo xue qiao lian1ATP 可以水解为一个核苷酸和两个磷酸。( )2人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡。( )3ATP 能够及时转化成 ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。( )4ATP 在细胞内含量并不高，活细胞都能产生 ATP，
3、也都会消耗 ATP。( )5ATP 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。( )6ATP 中的 A 不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸后，形成的物质为 RNA 的基本单位之一。( )7酶的合成需要 ATP 供能，此 ATP 来自于光合作用和呼吸作用。 ( )8酶的催化反应都需要消耗 ATP。( )9ATP 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( )10活细胞内 ATP 与 ADP 的转化只能单向进行。( )知识点 1 ATP 的结构和生理功能Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan1ATP 的组成2ATP 的结构3ATP 的生理功能细胞代谢所需的能量绝大多数是由细
4、胞内的 ATP 直接提供的。ATP 是细胞代谢所需能量的直接来源。4ATP 的结构与功能的相互关系(1)ATP 的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP 中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证 ATP 数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP 在供能中处于核心地位，许多能源物质需转化为 ATP 才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP 中的能量可转化为不同形式的能量。知识贴士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。每个 ATP 分子中只含有 2 个高能磷酸键() ，其中只有远离腺苷的高能磷酸键
5、易断裂或合成。D 典 例 评 析 ian li ping xi典例 1 (2018 合肥高一检测) 下列关于 ATP 的叙述，正确的是( D )A三磷酸腺苷可简写为 APPPBATP 被称为高能磷酸化合物的原因是所有化学键都储存大量能量CATP 中的大量能量都储存在腺苷和磷酸基团中DATP 中的大量能量储存在高能磷酸键中解析 三磷酸腺苷的结构简式为 APPP：ATP 分子中的高能磷酸键储存着大量的能量。变式训练 1 下列关于 ATP 结构的叙述正确的是( B )AATP 中含有三个高能磷酸键BATP 分子中含有 C、H、O、N、P 五种元素CATP、DNA、RNA 中的“A”相同DATP 彻底
6、水解后会得到两种小分子物质解析 ATP 含有两个高能磷酸键，A 错误；ATP、DNA、RNA 中的“A”分别表示腺苷、腺嘌呤、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。知识点 2 ATP 与 ADP 间的相互转化Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan1ATP 转化及利用图示图示 1：图示 2：2解读(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与 ATP 的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在 ATP 中，另一部分以热能的形式散失。(2)主动运输等吸能反应与 ATP 的分解相联系，所以 ATP 是直接供能物质。(3)ATP 在生物体内含量
7、很少，又不断通过各种生命活动大量消耗，但 ATP 在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的 ATP 总是处于一种动态平衡之中。知识贴士不要因为 ATP 是细胞中的直接能源物质就误认为细胞中的 ATP 含量很高，细胞内ATP 的含量并不高，ATP 可以与 ADP 迅速地相互转化，满足机体的能量需要。D 典 例 评 析 ian li ping xi典例 2 (2018 合肥高一检测)如图为细胞中 ATP 与 ADP 相互转化示意图，有关叙述错误的是( D )A在一个活细胞中，时刻进行着过程 和B过程和也可以发生在同一个细胞器内C过程中需要的能量不是过程 释放的D维持人体体温的热能主要来自过程 中的能
8、量解析 ATP 为直接能源物质，在一个活细胞中，时刻进行着 ATP 与 ADP 的转化过程；ATP 的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内，如叶绿体；过程为 ATP 的合成过程，需要的能量来自呼吸作用或光合作用；维持人体体温的热能主要来自呼吸作用释放的能量。方法点拨：1.ATP 与 ADP 相互转化不是可逆反应，因为能量不同，酶不同。2ATP 与 ADP 相互转化是十分迅速的，保证了能量的持续供应。变式训练 2 下列有关“ATP ADPPi能量”的叙述，正确的是( B )酶 1 酶 2A反应向左进行和向右进行时所需的酶是一样的B反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量C整个反应是一个动态平衡
9、的过程D植物细胞和动物细胞中发生这种反应的生理过程都一样解析 生物体进行的“ATP ADPPi能量”和“ ADPPi 能量 酶 1 ATP”是两个截然不同的生理过程，它们发生的场所、所需的酶是不同的，也正是 酶 2 因为两个过程是在不同的场所、不同酶的作用下完成的，所以就不存在动态平衡问题，故A、C 两项错误。植物细胞可以通过光合作用产生 ATP 和消耗 ATP，也可以通过细胞呼吸产生 ATP，而动物细胞不能进行光合作用，所以 D 项错误。一、ATP 和 ADP 的相互转化是不可逆的1ATP 与 ADP 的相互转化反应式 ATPADPPi能量能量PiADPATP类型 水解反应 合成反应条件 水
10、解酶 合成酶场所 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化 放能 储能能量来源 高能磷酸键 呼吸作用、光合作用能量去向 用于各项生命活动 储存于 ATP 中综上所述，ATP 和 ADP 相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的” 。2ATP 与 ADP 的转化式的含义细胞内 ATP 与 ADP 的循环过程，并不表示化学上的可逆反应。(1)从反应条件上看：ATP 的水解属于水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而 ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。(2)从反应场所
11、上看：ATP 合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而 ATP 分解的场所较多。因此，ATP 的合成场所与分解场所不完全相同。(3)从能量来源上看：ATP 水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP 的能量主要来源于化学能和光能，即二者的能量来源不同。提示：判断一个化学反应是不是可逆反应，不仅要看反应物和生成物是否相同，还要看反应的条件、场所是否相同。典例 3 下列有关“a.ATP ADP Pi能量 ”和“b.ADP Pi 能量ATP” 的反应的叙述中，正确的是( C )a、b 反应过程分别表示能量的释放和储存 生物细胞内的 b 过程所需要的能量来自细胞呼吸 a 和 b 在活细
12、胞中永无休止地循环进行，保证了生命活动的顺利进行 a反应中的“能量”一般不能用于推动 b 反应的进行 a、b 反应过程从物质角度看是可逆的，但从能量角度看是不可逆的A BC D解析 ATP 的形成一般与放能反应联系在一起，ATP 的分解一般与吸能反应联系在一起；生物细胞中 b 过程的能量来自细胞呼吸或光合作用；ATP 和 ADP 的相互转化是循环进行的；a 反应中的能量和 b 反应中的能量一般不同，所以 a 反应中的“能量”一般不能用于推动 b 反应的进行；a、b 反应过程从物质的角度来看是可逆的，ATP 和 ADP 以及Pi 是可以反复利用的，但能量是不可以反复利用的，因为两个过程进行的场所
13、、所需的酶等并不相同。二、ATP 与 DNA、RNA、核苷酸的联系ATP 与 DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有 “A”，但在不同物质中 “A”表示的含义不同，如图所示。(1)ATP 中的 A 为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA 分子中的 A 为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA 分子中的 A 为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸中的 A 为腺嘌呤。由此可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。典例 4 (2018 天津高三模拟) 如图所示四种化合物的化学组成中， “”中所对应的含义最接近的是( D )A和 B
14、和C和 D和解析 根据图分析可知“”中所对应的含义分别为：一磷酸腺苷 AMP(腺嘌呤核糖核苷酸) ，腺嘌呤，DNA 分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA 分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，腺苷，腺苷。1ATP 是细胞内的一种高能磷酸化合物，叫作三磷酸腺苷。2ATP 分子的结构简式：APPP，A 代表腺苷，P 代表磷酸基团，代表高能磷酸键。3ATP 和 ADP 之间的相互转化：ATP ADPPi能量。酶 1 酶 2上述反应中，物质可逆，能量不可逆，合成 ATP 和利用 ATP 往往不是在同一时间、同一场所进行的，且是在不同酶的催化下完成的，故上述反应不是可逆反应。4吸能反应伴随 ATP 的水解，放能反应伴随着 ATP 的合成。ATPError!
