1、 第一节第一节 ATP 和酶和酶 第第 1 课时课时 生命活动的能量生命活动的能量“通货通货”ATP 学习目标 1.描述 ATP 的结构并说明其结构特点。2.说明 ATP 和 ADP 的转化过程中能量 的变化。3.说出细胞内产能和耗能的生理过程。 一一、ATP 的结构及特点的结构及特点 1.ATP 的名称与简式 ATP 中文名称：腺嘌呤核苷三磷酸 结构简式：APPP 符号含义 A：腺嘌呤核苷 核糖 腺嘌呤 P：磷酸基团 ：高能磷酸键 2.特点 (1)高能量：ATP 是一种不稳定的高能化合物，含有两个高能磷酸键。 (2)不稳定： ATP 末端的高能磷酸键容易水解断裂， 水解时 ATP 生成腺嘌呤
2、核苷二磷酸(ADP) 和无机磷酸，同时释放能量。 (3)ATP 在细胞内含量很少，但转化是十分迅速的。 3.ATP 的功能 是细胞生命活动的直接能源物质。 归纳总结 (1)ATP 是一种物质，不是能量，能量储存在 ATP 中。 (2)ATP 的结构特点可总结为“一个腺嘌呤核苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团”。 (3)ATP 脱去一个磷酸基团成为 ADP， 再脱去一个磷酸基团就成为 RNA 的基本单位之一 腺嘌呤核糖核苷酸。 下图是 ATP 的组成，据图分析回答下列问题： 1.ATP 的组成元素有哪些？含有几个磷酸基团？几个高能磷酸键？ 答案 ATP 的组成元素为 C、H、O、N、P。含有 3
3、个磷酸基团。2 个高能磷酸键。 2.ATP 中的“A”、“T”和组成 DNA 中的 “A”、“T”含义相同吗？ 答案 不同。ATP 中的“A”指的是腺嘌呤核苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”的含义是 3。 DNA 中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。 3.ATP 彻底水解会得到哪些成分？ 答案 ATP 彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。 4.ATP 和 RNA 在组成成分上有怎样的联系？ 答案 ATP 去掉两个磷酸基团后形成的结构是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成 RNA 的基本单位 之一。 1.下列有关 ATP 的叙述，错误的是( ) A.ATP 的元素组成是 C、H、O、N、P B.ATP 断裂
4、了所有高能磷酸键后可作为合成 RNA 的基本单位之一 C.ATP 中的“A”是指腺嘌呤 D.ATP 的高能磷酸键中储存着大量的能量 答案 C 解析 ATP 的中文名称是腺嘌呤核苷三磷酸，结构式可简写为 APPP，A 代表腺嘌呤 核苷，代表高能磷酸键，高能磷酸键中储存着大量的能量；ATP 断裂了所有高能磷酸键后 是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成 RNA 的基本单位之一。 2.ATP 分子在细胞内能释放能量、储存能量，从结构上看(以腺嘌呤核苷为基点)，其原因是 ( ) 腺嘌呤核苷很容易吸收和释放能量 第三个高能磷酸键极容易断裂和形成 第三个 磷酸基团很容易从 ATP 上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使 A
5、TP 转化为 ADP ADP 可 以迅速与磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使 ADP 转化为 ATP A. B. C. D. 答案 C 解析 从 ATP 的分子结构简式可知，ATP 分子中含有 2 个高能磷酸键。当在酶作用下水解 时， 远离腺嘌呤核苷 A 的那个高能磷酸键(第二个高能磷酸键)断裂， 形成 ADP 和 Pi(磷酸)， 并将储存的能量释放出来；当细胞内 ATP 含量过少时，ADP 在另一种酶的作用下，接受能 量， 与一个磷酸结合， 从而转化成 ATP， 此时接受的那部分能量则储存在远离腺嘌呤核苷(A) 的那个高能磷酸键中， 该键在一定条件下很容易断裂或重新形成， 从而保证了
6、细胞能量的持 续供应。 二二、ATP 与与 ADP 的相互转化及的相互转化及 ATP 的利用的利用 1.ATP 与 ADP 的相互转化 反应式 ATP 酶 ADPPi能量 ADPPi能量 酶 ATP 场所 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 物质变化 水解反应 合成反应 能量变化 释放能量 吸收能量 能量来源 高能磷酸键 细胞呼吸、光合作用 特点 时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中 总反应式：ATP 酶1 酶2 ADPPi能量。 特别提醒 ATP 和 ADP 相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不 同，因此二者的转化不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看，“物质
7、是可逆的，但能量 不可逆”。 2.ATP 的利用 (1)利用 ATP 的实例 (2)ATP 是细胞内流通的能量“通货” 化学反应中的能量变化与 ATP 的关系 吸能反应：一般与ATP的水解相联系 放能反应：一般与ATP的合成相联系 能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。 归纳总结 (1)ATP 是生物体进行生命活动的直接能源物质， 储存在 ATP 中的化学能可以转 化为光能、电能、机械能、化学能等。 (2)常见的消耗能量的生理过程：主动运输、蛋白质合成、胞吞、胞吐、细胞分裂等。 (3)常见的不消耗能量的生理过程：自由扩散、协助扩散、气体交换、渗透作用、蒸腾作用 等。 在活细胞中，
8、 下图中的循环过程永不停止地进行着。 请运用所学知识， 分析回答 ATP 和 ADP 循环中的有关问题： 1.在绿色植物的叶肉细胞内，与相应的生理活动有哪些？ 答案 光合作用和细胞呼吸。 2.A1和 A2分别起什么作用？二者相同吗？ 答案 二者不相同。A1催化 ATP 的合成，是合成酶；A2催化 ATP 的水解，是水解酶。 3.动物细胞中，能量 E1的来源是什么？ 答案 来自于细胞呼吸中糖类等有机物氧化分解释放的能量以及其他一些高能磷酸化合物 的分解。 4.中能量 E2的去向有哪些？ 答案 转化为其他各种形式的能量，用于生物体的各项生命活动。 3.下列有关“ATP 酶1 酶2 ADPPi能量”
9、的叙述中，正确的是( ) A.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.两个过程是可逆反应 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 答案 B 解析 分析时应从以下两方面入手：(1)生物体进行的“ATP 酶1 ADPPi能量”的过程 和“ADPPi能量 酶2 ATP”的过程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，所以两个 过程不是可逆反应， 故A、 C两项错误。 (2)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
10、物细胞不能进行光合作用，故 D 项错误。 4.科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，刺激肌肉不收缩；向 同一条肌肉上滴 ATP 溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩。这说明( ) A.葡萄糖是能源物质 B.ATP 不是能源物质 C.葡萄糖是直接能源物质 D.ATP 是直接能源物质 答案 D 解析 根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液， 刺激肌肉不收缩”说明 葡萄糖不能直接提供能量；“向同一条肌肉上滴 ATP 溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收 缩”说明 ATP 是直接能源物质。 归纳整合 生物体中与能量有关的物质 (1)直接能源物质ATP。 (2)主要的能源物
11、质糖类。 (3)主要的储能物质脂肪。 (4)植物特有的储能物质淀粉。 (5)动物特有的储能物质糖原。 (6)最终能量来源太阳能。 1.下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)ATP 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( ) (2)ATP 中的 A 不代表腺嘌呤， 当再脱去两个磷酸基团后， 形成的物质为 RNA 的基本单位之 一( ) (3)人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡( ) (4)ATP 在细胞内含量并不高，活细胞都能产生 ATP，也都会消耗 ATP( ) (5)酶的合成需要 ATP 供能，此 ATP 来自光合作用和细胞呼吸( )
12、(6)ATP 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 2.下图表示与 ATP 相关的部分结构示意图，下列分析中正确的是( ) A.a 表示 ADP，与 ATP 相比少了一个磷酸基团 B.b 表示腺嘌呤核苷，是 ATP 中“A”代表的含义 C.c 表示腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成 RNA 的基本单位 D.d 表示 ATP，是生物体的直接能源物质 答案 D 解析 a 是由核糖和腺嘌呤组成的腺嘌呤核苷，要比 ATP 少了三个磷酸基团，A 项错误；b 表示的是 RNA 的基本单位之一腺嘌呤核糖核苷酸，而 ATP 中“A”的含义是腺嘌呤核 苷，B
13、项错误；c 表示 ATP 失去一个磷酸基团的产物ADP，而非 RNA 的基本单位，C 项错误；d 表示 ATP，是生物体的直接能源物质，D 项正确。 3.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 答案 B 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。 4.在某细胞培养液中加入 32P 标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的 ATP，发现其含量变 化不大，但部分 ATP 的末端“P”已带上放射性标记，该现象不能说明( ) A.ATP 中远离“A”的“P”容易脱离 B
14、.部分 32P 标记的 ATP 是重新合成的 C.ATP 是细胞内的直接能源物质 D.该过程中 ATP 既有合成又有分解 答案 C 解析 短时间内 ATP 的末端“P”被标记，说明远离“A”的“P”容易脱离与重新合成； ATP 含量变化不大， 但有新的 ATP 生成， 所以 ATP 既有合成又有分解； 该实验不能说明 ATP 是细胞内的直接能源物质。 5.如图所示 ADP 转化成 ATP 时所需能量的主要来源示意图，据图完成下列问题： (1)1 分子 ATP 中含有_个高能磷酸键。 (2)图中的 a、b 分别代表_、_。 (3)c 指_。 (4)在动物肌细胞中，进行反应时，能量来自_。 (5)
15、进行反应时能量用于_，进行反应时能量用于_，由此可 见能量是_，物质是_。 答案 (1)2 (2)细胞呼吸 光合作用 (3)各项生命活动 (4)储存在 ATP 中的高能磷酸键中 的化学能 (5)合成 ATP 各项生命活动 不可逆的 可逆的 解析 (1)ATP 的结构简式为 APPP，故 1 分子 ATP 中含有 2 个高能磷酸键。(2)合成 ATP 时， 绿色植物需要的能量来自光合作用和细胞呼吸， 动物和人需要的能量则来自进行细 胞呼吸时有机物的氧化分解。(3)ATP 水解释放的能量用于生物体的各项生命活动。(4)反 应为 ATP 的水解反应，释放的能量来自储存在 ATP 的高能磷酸键中的化学能。(5)反应为 ATP 的合成反应，其能量储存在 ATP 中。反应为 ATP 的水解反应，释放的能量用于生物 体的各项生命活动。在 ATP 与 ADP 的相互转化中，物质是可逆的，但能量是不可逆的。
