5.2 细胞的能量“货币”ATP-【赢在课堂】2021-2022学年高一生物同步教学精品课程（人教版2019必修1）

学科网（北京）股份有限公司 第2节 细胞的能量“货币”ATP 学习目标 1.分析ATP的分子结构，了解ATP的结构特点。 2.结合ATP和ADP的相互转化示意图，概述二者之间的关系。 3.结合教材图示举例说明ATP的利用途径。 梳理教材 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1．中文名称：腺苷三磷酸。 2．结构简式：A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表特殊的化学键。 3．特点 (1)ATP不稳定的原因是ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的转移势能。 (2)ATP的水解过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 4．功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 5．ATP的供能机理：ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 【易混辨析】生物体内的能源物质总结 (1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。 (2)主要能源物质：糖类。 (3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 (4)主要储能物质：脂肪。 (5)直接能源物质：ATP。 (6)最终能量来源：太阳能。 二、ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用 1．ATP与ADP之间的相互转化 (1)相互转化的过程及能量来源图解 (2)ATP与ADP转化的特点 ①ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处在动态平衡之中。 ②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。 2．ATP的利用 (1)ATP的利用 (2)ATP为主动运输供能的机理 ①参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 ②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。 ③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 3．ATP是细胞内流通的能量“货币” (1)吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。 (2)放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。 (3)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】ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 (1)ATP与ADP的相互转化 ①ATP合成：需要酶的催化，由动物的呼吸作用和植物的光合作用与呼吸作用提供能量。 ②ATP水解：需要酶的催化，连接末端磷酸基团的那个特殊化学键水解释放能量，释放的能量用于各项生命活动。 ③两者转化时，物质可逆，能量不可逆。 (2)ATP的利用特点 ①ATP是生物体内的直接能源物质。 ②虽然在生物体内含量少，但是ATP与ADP的相互转化十分迅速。 要点背诵 1．ATP的结构简式是A—P～P～P，其中A表示腺苷，P代表磷酸基团，～代表特殊的化学键。 2．细胞内ATP与ADP的相互转化体现了生物界的统一性。 3．合成ATP的途径包括光合作用和呼吸作用。 4．ATP是生命活动的直接能源物质。 跟踪训练 1．如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是（ ） A．过程①②需要的酶相同 B．过程②发生特殊化学键的断裂 C．过程①所需能量只来自化学能① D．放能反应一般伴随着ADP产生 【答案】B 【分析】 分析题图，该图表示ATP与ADP相互转化的过程，过程①为ATP的合成过程，过程②为ATP的水解过程。 【详解】 A、过程①表示合成ATP，需要ATP合成酶的催化，过程②表示ATP水解，需要ATP水解酶的催化，A错误； B、过程②是ATP水解过程，发生特殊的化学键的断裂即远离腺苷的特殊的化学键水解断裂释放能量，B正确； C、过程①为ATP的合成，所需能量可以来自光合作用和呼吸作用，即可来自光能和化学能，C错误； D、放能反应一般伴随着ATP的合成，D错误。 故选B。 2．ADP转化为ATP需要（ ） A．Pi、酶、腺苷、能量 B．Pi、能量 C．酶、腺苷、能量 D．Pi、酶、能量 【答案】D 【分析】 ATP分子的结构式可以简写成A—P~P~P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“~”表示一种特殊的化学键，叫作高能磷酸键，ADP分子的结构式可以简写成A—P~P，ADP和ATP之间相差一个磷酸基团和一个高能磷酸键。 【详解】 ADP和ATP是可以相互转化的，利用ADP合成ATP时，除了要提供游离的磷酸基团和能量外，还要提供催化ATP合成的ATP合成酶，D正确。 故选D