1、第一节 ATP是细胞内的“能量通货”解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。1.通过对ATP结构和功能的分析,构建ATP的结构模型,形成生命的物质与能量观。2.认同ATP在吸能反应与放能反应转化时的纽带作用,能够对相关的生产实践内容做出科学的解释与判断,培养科学思维能力和社会责任意识。一、ATP是细胞生命活动的直接能源1.ATP的中文名称为腺苷三磷酸。2.ATP中的能量形式为化学能。3.ATP的结构。表示磷酸基团;表示高能磷酸键;表示核糖;表示腺嘌呤;与组成的结构为腺苷。1.ATP的元素组成是什么?提示:C、H、O、N、P。2.某病人脑出血后导致右侧肢体瘫痪,为了使患者尽快恢复其右肢能力,
2、医生除正常治疗外还开了ATP制剂进行辅助治疗。尝试解释ATP可以用于辅助治疗的原因。提示:ATP能提供能量,改善患者机体的新陈代谢状况,达到辅助治疗疾病的作用。二、细胞内ATP与ADP保持动态平衡1.ATP分布及含量广泛分布在细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶等结构中,但含量很低。2.ATP在细胞中易于水解(1)过程:在酶的作用下,远离腺苷的高能磷酸键水解,形成腺苷二磷酸(ADP),释放出 1个磷酸,同时释放能量。(2)作用:为肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中许多其他消耗能量的活动提供能量。3.ATP在细胞中易于再生(1)过程:在另一种酶的作用下,ADP和1个磷酸结合重新形成ATP,同时吸收能量
3、。(2)作用:吸收的能量以高能磷酸键的形式储存起来。4.ATP-ADP循环通过ATP的合成和水解,使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程。经测定,正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的总量仅为 210 mmol/L,为满足能量需要,生物体内如何解决这一矛盾?提示:通过ATP与ADP的迅速转化。自主学习检测教材基础熟记于心1.糖类和ATP都是细胞中的直接能源物质。()提示:糖类需要氧化分解后才能为生命活动供能,ATP是直接能源物质。2.ATP中含有脱氧核糖,是一种五碳糖。()提示:ATP中含有的是核糖。3.ATP在细胞中的含量很多,因此能持续为生命
4、活动提供能量。()提示:ATP含量很少,但ATP与ADP循环速度快。4.ATP中的磷酸基团之间的高能磷酸键稳定性较差,易水解释放大量的能量。()5.腺嘌呤是一种含氮碱基,能与核糖和1个磷酸基团形成腺苷。()提示:腺苷是腺嘌呤与一个核糖组成的结构。6.安静状态下和运动状态下ATP的消耗量不同,说明在运动状态下ATP更容易水解。()提示:安静状态和运动状态下ATP的消耗量不同,只能说明两种状态下ATP的再生速度不同,不能说明在运动状态下ATP更容易水解。7.ATP合成所需的能量一般来自吸能反应,ATP分解所释放的能量一般会用于放能反应。()提示:ATP合成所需的能量一般来自放能反应,ATP分解所释
5、放的能量一般会用于吸能反应。8.ATP水解为ADP,高能磷酸键全部断裂,以释放大量能量供细胞利用。()提示:ATP水解为ADP时远离腺苷的高能磷酸键断裂。9.ATP-ADP循环在细胞内普遍发生,并且该循环的速度很快,保证细胞中ATP维持在相对稳定的水平。()任务一准确认知ATP的结构任务突破 基于模型与建模分析ATP的结构与功能(1)ATP的结构模型与解读:(2)ATP的结构特点:远离腺苷的高能磷酸键很容易水解和重新合成,ATP分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。(3)ATP的功能:作为生命活动的直接能源物质,为生命活动中的耗能反应持续提供能量。迁移应用典例1 如图是ATP的结构示意图,其中
6、表示化学键。下列叙述正确的是(D)A.肌肉收缩时,和断裂释放能量可使肌肉能量减少,形状改变B.ATP结构中的脱氧核糖连着三个磷酸基团C.ATP中的A表示腺嘌呤D.和都断裂后所形成的产物是RNA的基本组成单位解析:肌肉收缩时需要消耗ATP水解时释放的能量,即断裂释放的能量,可使肌肉中的能量增加,形状改变;ATP结构中的五碳糖为核糖;ATP中的A表示腺苷,由腺嘌呤和核糖组成;和都断裂后所形成的产物是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位。任务二探究ATP-ADP转化与细胞内的能量变化任务突破1 列表比较ATP的合成与水解项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP+Pi+能量ATPATPADP+Pi
7、+能量酶ATP合成酶ATP水解酶反应类型吸能反应放能反应场所细胞溶胶、线粒体、叶绿体需能部位能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)ATP中高能磷酸键内的化学能能量去路用于ATP的合成用于各项生命活动迁移应用典例2-1 下列关于真核细胞内合成ATP的叙述,正确的是(C)A.运动时肌肉细胞中ATP的水解要比ATP的合成快B.一分子ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成C.ATP的合成伴随着水的产生D.ADP与ATP相互转化,使细胞内ATP大量积累解析:运动时肌肉细胞ATP的消耗速率和合成速率处于动态平衡;一分子ATP由1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团组成;ATP的合成是一种脱水缩合反应,因此
8、ATP的合成伴随着水的产生;ADP与ATP相互转化,使细胞内ATP处于动态平衡,但含量很少。典例2-2 如图为人体细胞的ATP-ADP循环示意图,下列有关叙述与事实相符的是(B)A.反应需要水作为底物B.在ATP-ADP循环中 可重复利用C.人在饥饿状态下ATP含量显著下降D.细胞通过反应和反应实现能量的循环利用解析:反应是ATP的合成过程,该过程不需要水作底物;在ATP-ADP循环中可重复利用;ATP在体内含量很少,但由于ATP和ADP的转化在时刻不停地进行,故人在饥饿状态下ATP含量也不会显著下降;通过反应和反应可实现ADP和ATP含量的动态平衡,但能量不能循环利用。任务突破2 明确ATP
9、在吸能反应与放能反应中的纽带作用特别提醒:(1)放能反应释放的能量不能直接被吸能反应所利用,此过程必须以ATP为媒介才能完成。放能反应释放的能量储存到ATP中,ATP水解释放的能量用于吸能反应。细胞中最主要的放能反应是糖类的氧化分解。(2)细胞中吸能反应所需的能量来源主要是放能反应所释放的能量,但是光合作用所需的能量来自太阳能。(3)放能反应都存在能量的释放,但是释放的能量不一定储存到ATP中,如二肽的分解等,该过程中有能量释放,但不会储存到ATP中,而是以热能的形式散失。(4)ATP的水解本身属于放能反应,其释放的能量用于其他吸能反应,如肌肉收缩、物质运输等一些耗能生理过程。迁移应用典例2-3 下列关于吸能反应与放能反应的叙述,正确的是(A)A.肌肉收缩属于吸能反应B.人体剧烈活动加强,ATP含量增加C.吸能反应所需的能量只能来自放能反应D.光合作用是植物绿色细胞中最重要的放能反应解析:肌肉收缩是需要消耗能量的,故属于吸能反应;人体剧烈活动加强,ATP含量基本不变;光合作用过程吸收光能,属于吸能反应,该反应需要的能量不是来自放能反应,而是来自光能。