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1、第2节 细胞的能量“通货”ATP,一、ATP分子中具有高能磷酸键 1.ATP的名称与简式,三磷酸腺苷,A-P,腺苷,核糖,磷酸基团,高能磷酸键,2.ATP中的高能磷酸键 (1)高能磷酸键的数量为:_。 (2)高能磷酸键释放的能量为30.54 kJ/mol。,2个,二、ATP和ADP可以相互转化 1.相互转化的过程及能量来源,呼吸作用,ADP,光合作用,2.转化的原因及特点 (1)原因:ATP分子中_很容易水解。 (2)特点:时刻不停地发生并且处于_之中。,远离A的那个高能磷酸键,动态平衡,三、ATP的利用 1.列举利用ATP的实例,主动运输,思考,吸能,2.ATP是细胞内流通的能量“通货” (
2、1)化学反应中的能量变化与ATP的关系： 吸能反应：一般与_相联系 放能反应：一般与_相联系 (2)能量通过_在吸能反应和放能反应之间循环流通。,ATP的水解,ATP的合成,ATP分子,【思考辨析】 1.判断正误 (1)ATP是高能磷酸化合物,只含有3个高能磷酸键。 ( ) 【分析】每个ATP分子中含有2个高能磷酸键。 (2)细胞内储存有大量的ATP,为生命活动提供能量。 ( ) 【分析】细胞内ATP的含量并不多,但可以与ADP迅速相互转化,满足能量需求。,(3)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。 ( ) (4)细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的。 (
3、) 【分析】细胞中绝大多数的能量是由ATP直接提供的。,2.问题思考 (1)结合ATP的结构简式,分析30个腺苷和60个磷酸最多能组成多少个ATP。 提示：20个。 (2)1分子的ATP彻底水解后会得到哪些物质? 提示：1分子的腺嘌呤、1分子的核糖和3分子的磷酸。,一、ATP的结构和生理功能 1.ATP的元素组成与结构,2.ATP与核苷酸的关系,组成ATP和核苷酸的元素是相同的,都是C、H、O、N、P。ATP中存在一个普通磷酸键和两个高能磷酸键。破坏了两个高能磷酸键,剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。,3.ATP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
4、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,许多能源物质中的能量需转移到ATP中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。,【警示钟】 (1)A在DNA和RNA中与在ATP中表示的含义是不同的,前者中表示腺嘌呤,而在后者中代表着腺苷。 (2)一般情况下ATP中的两个高能磷酸键并不是都水解的,只有远离腺苷的高能磷酸键水解。,【学而后思】 ATP是能量的直接来源,供生命活动所需,但细胞中ATP的含量较低,如何保证生命活动对ATP的需求? 提示：ATP被称为能量流动的“通货”,它是
5、不断地产生和消耗的,所以在含量很低的情况下为生命活动提供大量的能量。,【典例训练1】下列关于ATP的叙述,正确的是 ( ) A.ATP与DNA、RNA中的五碳糖相同 B.ATP分子中,其相邻的两个磷酸基之间的化学键称为高能磷酸键 C.ATP分子水解去掉两个磷酸基后变成腺嘌呤脱氧核苷酸 D.ATP分子由1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团组成 【解题关键】解答本题的关键是明确ATP的结构特点和功能特点以及与相似结构的联系和区别。,【解析】选B。ATP与RNA中含有核糖,而DNA中含有脱氧核糖;ATP中共含有两个高能磷酸键,位于磷酸基团之间;ATP分子除去两个磷酸分子之后的结构称为腺嘌呤核糖核苷酸;ATP
6、分子是由1分子腺苷和3分子磷酸组成的。,【变式备选1】下列关于ATP分子的叙述正确的是 ( ) A.A表示的是腺嘌呤 B.ATP分子中含有C、H、O、N、P 5种元素 C.T表示胸腺嘧啶,因而ATP的结构与核苷酸很相似 D.1 mol ATP水解,能释放出30.54 kJ的能量,这些能量储存在 2个高能磷酸键中,【解析】选B。根据ATP分子的结构简式可知,A表示的是腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,故A项错误;ATP分子中含有C、H、O、N、P 5种元素,故B项正确;T表示的不是胸腺嘧啶而是指3,故C项错误;ATP分子中有2个高能磷酸键,只有远离腺苷的那个易断裂、易形成,故ATP水解时释放出的能量应是
7、储存在1个高能磷酸键中的能量,D项错误。,二、ATP与ADP的相互转化 1.相互转化图示 分析: (1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系; (2)主动运输等吸能活动与ATP的分解相联系,所以ATP是直接供能物质。,2.ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程 据此可知:ATP与ADP之间的转化并不是简单的可逆反应。,【警示钟】 ATP是细胞内的直接供能物质,但并非所有的生命活动所需的能量都是由ATP提供的,如植物对水分的吸收和运输,其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。,【学而后思】 ATP水解释放的能量能转化成热能、光能等,ATP储存的能量能来自热能、光能吗? 提示：ATP储存的能
8、量可以由光能转化而来,但不能由热能转化而来。,【典例训练2】下列有关“a.ATPADP+Pi+能量”、 “b. ADP+Pi+能量ATP”的反应的叙述中,正确的是 ( ) a、b反应过程分别表示能量的释放利用和储存过程 生物细胞内的b过程所需要的能量来自呼吸作用 a和b在活细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. B. C. D.,【解题关键】解答本题的关键是明确ATP与ADP相互转化的过程中场所、酶、能量的来源和去向等各方面的区别。 【解析】选C。ATP的形成一般与放
9、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过程的能量来自呼吸作用或光合作用;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是同一种能量,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,因为两过程进行的场所等并不相同。,【互动探究】(1)在绿色植物的叶肉细胞内是否也存在过程和过程? 提示：存在。 (2)叶肉细胞内过程中能量的来源与人体细胞内的能量的来源相同吗?为什么? 提示：不完全相同。叶肉细胞内合成ATP的能量不仅可以来自呼吸作用分解
10、有机物释放的化学能,还可以来自光合作用。,【变式备选2】下列关于ATP和ADP相互转化的叙述,正确的是 ( ) A.ATP和ADP相互转化是一种可逆反应 B.细胞可以利用热能将ADP转化为ATP C.ATP转化成ADP时,所有的高能磷酸键都断裂 D.活细胞中ATP与ADP之间的相互转化时刻发生,【解析】选D。ATP与ADP相互转化是不可逆的,因为所需要的酶不同,场所和能量的来源均不同;细胞不能利用热能形成ATP,但ATP中的能量可以转化为热能;在ATP转化成ADP的过程中只有远离腺苷的高能磷酸键断裂;由于细胞对ATP的需求量较大,而ATP的含量较低,所以ATP与ADP之间要不停地相互转化。,【
11、备选要点】 ATP转化成的其他形式的能量 1.机械能 生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动所消耗的就是机械能。例如,纤毛和鞭毛的摆动、肌肉收缩等。 2.电能 生物体内神经冲动的传导和某些生物能够产生生物电,消耗的就是电能。,3.渗透能 细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的,消耗能量,而这些能量也来自于ATP。 4.化学能 生物体内物质的合成,小分子物质合成大分子物质,必须有直接或间接的能量供应。,5.光能 例如萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶,荧光素接受ATP提供的能量后就被激活,在荧光素酶的 作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。 6.热能 生物体内热能的
12、形成来源于有机物的氧化分解。大部分的热能通过各种途径向外界环境散失,只有一小部分用于维持体温。,1.(基础理论辨析题)下列属于ATP结构的是( );属于ATP功能的是( ) A.ATP释放能量往往是与吸能反应相联系的 B.ATP中含有2个高能磷酸键 C.ATP转变成ADP时释放的化学能可以转变成电能 D.ATP的组成元素有C、H、O、N、P E.为满足能量的需要,生物体内存在着ATP与ADP的相互转化 F.ATP水解为一个腺苷和三个磷酸,【解析】选B、D、F;A、C、E。ATP分子的元素组成,基本的组成物质种类以及相互连接形成的化学键等都属于ATP结构的范畴;而ATP可以用于生命活动,实现了各
13、种形式能的相互转化都属于ATP的生理功能。,2.下列关于ATP中A和P代表含义的说法,正确的是 ( ) A.A代表腺嘌呤,P代表磷酸 B.A代表腺苷,P代表磷酸基团 C.A代表腺苷,P代表磷酸 D.A代表腺嘌呤,P代表磷酸基团 【解析】选B。ATP是三磷酸腺苷的简称,其中的A代表腺苷,T代表三,P代表磷酸基团,磷酸分子用Pi表示。,3.一分子ATP中含有腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次为 ( ) A.1、3、3 B.1、3、2 C.2、3、2 D.1、2、3 【解析】选B。ATP分子中含有1分子腺苷,3分子磷酸基团,其中3个磷酸基团之间有2个高能磷酸键。,4.ATP是一种物质,不是能量,下
14、列有关说法正确的是 ( ) A.ATP中不含糖 B.ATP中含三个高能磷酸键 C.ATP可水解供能 D.所有生命活动都由ATP直接供能 【解析】选C。ATP中含有核糖,ATP的结构简式为A-PPP,含有两个高能磷酸键,远离“A”的那个高能磷酸键容易水解释放能量。细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP直接提供能量。,5.下列关于ATP的描述正确的是 ( ) A.结构简式为A-PPP,其中“-”表示高能磷酸键 B.ATP中的高能磷酸键储存的能量多且很稳定 C.细胞中ATP含量很少,但总是处于动态平衡之中 D.是高能磷酸化合物,只在线粒体中合成 【解析】选C。ATP中“-”表示普通磷酸键,“”表
15、示高能磷酸键,ATP中的高能磷酸键中含有较多的能量,并且非常活跃; ATP含量较低,但ATP与ADP两者是可以相互转化的,并且处于动态平衡之中。,6.如果图示表示ATP的结构,其中表示高能磷酸键的是 ( ) A. B. C. D. 【解析】选A。高能磷酸键位于磷酸基团之间,位于图中的位置。,7.如图表示ATP水解产生ADP的过程。请回答下面的问题: (1)图中A表示 ,P代表 ,如果ATP脱去2个磷酸基团后可作为 (物质)基本结构单位中的一种。 (2)图中为 ,其中蕴藏着 。,(3)图中为 的过程, 其作用是 。 (4)图示过程中未标出的另一种反应物是 ,催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶 (选填“是”或“不是”)同一种酶。 【解析】根据ATP的结构简式可知A代表腺苷、P是磷酸基团,是高能磷酸键,ATP去掉2个磷酸基团后就是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA基本结构单位的一种。高能磷酸键的水解为生命活动提供能量。在ATP形成ADP过程中需要水参与,ADP形成ATP时有水产生。,答案：(1)腺苷 磷酸基团 RNA (2)高能磷酸键 大量化学能 (3)高能磷酸键水解释放能量 为生命活动提供能量 (4)水 不是,
