第13讲 细胞的能量货币ATP-【暑假自学课】2022年新高一生物暑假精品课（人教版2019必修1）

第13讲 细胞的能量“货币”ATP 【学习目标】 1.通过对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应。 2.通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，能归纳、概述ATP形成所需能量的主要来源及意义。 3.通过对生活实例的讨论、分析，能解释“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的原因。 【基础知识】 一、ATP的结构 1.ATP是一种高能化合物 ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构 可以简写成A—P〜P〜P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，〜代表一种特殊的化学键。由于末端的磷酸基团具有较高的转移势能，当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。如下图所示： 2.ATP与核苷酸的关系 ①元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，与核酸的元素组成是相同的。 ②AMP是RNA的基本组成单位之一。 3.ATP结构和功能的关系 在有关酶的催化作用下，末端磷酸基团脱落，释放出大量能量。 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，ATP的化学性质不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能。 1mol ATP水解释放的能量高达30.54KJ，所以ATP是一种高能磷酸化合物。 ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。 二、ATP和ADP的相互转化 ATP与ADP相互转化的意义 对细胞的正常生活来说，这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。保证细胞的能量供应。 能量来源或去路 Pi的去路或来源 绿色植物用于合成ATP的能量来自光能和来自呼吸作用释放的能量，动物、人、真菌和大多数细菌呼吸作用释放的能量。与许多放能反应相联系。 转移给其他分子或成为游离的磷酸 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。与许多放能反应相联系。 细胞内的磷酸（Pi） 1.ATP的合成 合成ATP的能量来源于各种生物的呼吸作用，绿色植物的光合作用。 真核细胞合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。 2.ATP的利用 ATP的利用发生在生物体的一切蓄能部位，ATP水解释放的能量用于各项生命活动 1.ATP水解释放的能量可用于大脑思考、生物发电、主动运输、物质合成、肌肉收缩等。ATP水解释放的能量使蛋白质分子磷酸化，蛋白质空间结构发生变化，活性改变，从而参与各种化学反应。 2.吸能反应一般与ATP的水解相联系，需要ATP水解酶的催化，同时也消耗水；放能反应一般与ATP的合成相联系。 3.ATP合成和ATP利用不是可逆反应。 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，因此两者的相互转化不是可逆的。 4、ATP与ADP相互转化的特点 ①ATP是一种不稳定的化合物，在细胞内的含量很少。 ②ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生，且处于动态平衡之中。例如：剧烈运动时候，需能较多，转化较快；安静状态下，需能较少，转化减慢。 ③ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性。 【考点剖析】 考点一、ATP的结构 例1．ATP的结构和生理作用 1.如图为ATP分子的结构式，ATP分子的结构简式可以表示为A-P～P～P。下列说法错误的是（ ） A.吸能反应与放能反应常与⑤的断裂与形成相关联 B.ATP中的A对应结构式中的①和②，表示腺苷 C.③④⑤中都含有一定化学能，肌肉做功恢复原状属于放能反应 D.叶肉细胞中产生的ATP只能用于碳反应 【答案】D 【解析】ATP是吸能反应和放能反应联系的纽带，伴随着远端高能磷酸键的形成和断裂，可为细胞内放能反应与吸能反应进行储能和放能，A正确；ATP中的A由腺嘌呤和核糖组成，表示腺苷，B正确；ATP中的普通化学键和高能磷酸键都有一定的能量，高能磷酸键所含的能量多。肌肉做功恢复原状要放出能量，肌肉收缩要吸收能量，C正确；叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸都能产生ATP，只有叶绿体中光反应产生的ATP才全部用于碳反应，D错误。 ATP的化学结构 （1）腺嘌呤含C、H、O、N，核糖含C、H、O，磷酸基团含H、O、P，故ATP元素组成为C、H、O、N、P五种元素。 （2）ATP的中文名称叫三磷酸腺苷，一分子ATP由一个腺苷（一分子腺嘌呤，一分子核糖），三个磷酸基团组成。 （3）ATP的分子结构简式为A—P～P～P，特殊化学键键只存在于磷酸基与磷酸基之间，腺苷与磷酸基之间为普通化学键。 考点二：ATP和ADP的相互转换 例2．如图是ATP和ADP相互转化的过程，下列叙述不正确的是（　　） A．图