目标导航第2节细胞的能量“通货”ATP目标导航1.说出ATP的化学组成和特点。2.写出ATP分子的结构简式。3.解释ATP和ADP的转化机制。4.说出ATP在能量代谢中的来源和利用。目标导航一二三一、ATP分子中具有高能磷酸键1.ATP分子的结构简式ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成APPP,其中,A代表腺苷,P代表磷酸基团,代表高能磷酸键。ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。2.ATP的特点ATP有2个高能磷酸键,高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ/mol;细胞内ATP的含量少,化学性质不稳定,远离腺苷(A)的高能磷酸键在有关酶的催化作用下易断裂也易合成。运动员参加比赛时所需的直接能源物质是什么?提示:ATP。目标导航一二三二、ATP和ADP可以相互转化1.ATP和ADP相互转化示意图2.ATP的形成途径对于绿色植物来说,在ADP转化成ATP的过程中,所需要的能量来自呼吸作用和光合作用;对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,在ADP转化成ATP的过程中,所需要的能量来自呼吸作用。目标导航一二三三、ATP的利用吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此,可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。目标导航一二三一、ATP与ADP之间的相互转化是不可逆反应生物体内ADP与ATP可以相互转化,但是反应是不可逆的。1.ATP的形成需满足的条件:2种原料(ADP和Pi)、能量、酶。2.酶1是合成酶,酶2是水解酶,不是同一种酶。3.能量1指光能或有机物分解释放的化学能,能量2是ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键水解释放的化学能。4.ADP、Pi、ATP三种物质可反复循环利用,故上述转化过程中物质是可逆的,能量是不可逆的,整个反应是不可逆的。合成ATP的过程中有水生成。目标导航一二三二、ATP在细胞内存在的特点1.量少。2.普遍存在。3.易再生,转化迅速。目标导航一二三三、ATP中能量的应用ATP中的能量可以直接转换为其他各种形式的能量,用于各项生命活动。这些能量形式主要有化学能、机械能、电能、光能、热能、渗透能等。1.化学能物质合成,如蛋白质和DNA的合成。2.机械能肌肉收缩、染色体运动。3.电能神经传导、生物电。4.光能萤火虫发光等。5.渗透能主动运输。目标导航题型一题型二题型一 ATP的结构【例1】ATP在细胞中能够释放能量和储存能量,从其化学结构看,原因是()腺苷很容易吸收能量和释放能量第三个高能磷酸键很容易断裂和再形成第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离(即第二个高能磷酸键断裂),使ATP转化为ADP,同时释放能量ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合,吸收能量形成第二个高能磷酸键,使ADP转变成ATPA.B.C.D.目标导航题型一题型二解析:ATP含有三个磷酸基团、一个普通化学键、两个高能磷酸键,ATP水解时第二个高能磷酸键断裂,储存在高能磷酸键中的能量释放出来,ATP转化为ADP。在有关酶的催化下,ADP与Pi结合,吸收能量,又可形成第二个高能磷酸键,ADP又转化为ATP。答案:C反思领悟ATP也叫做三磷酸腺苷,是高能磷酸化合物的典型代表。其中的高能磷酸键(用“”表示)水解时释放出的化学能是普通化学键释放化学能的2倍以上。目标导航题型一题型二题型二 ADP与ATP之间的转化【例2】下列有关生物体ATP的叙述,正确的是()A.ATP与ADP的相互转化,在活细胞中其循环是永无休止的B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态C.生物体内的ATP含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应D.ATP与ADP的相互转化,使生物体内各项化学反应能在常温、常压下快速又顺利地进行目标导航题型一题型二解析:生命活动要消耗ATP,细胞不断合成ATP,在活细胞中ATP与ADP的相互转化是永无休止的。ATP和ADP是两种不同的物质。细胞内的ATP含量很少,但合成很快,以适应生命活动对能量的需求。ATP与ADP的相互转化为生物体内的化学反应提供能量。酶具有催化作用,能降低反应的活化能,从而保证生物体内各项化学反应能在常温、常压下快速又顺利地进行。答案:A反思领悟ATP与ADP的相互转化,在活细胞中是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的,从而保证细胞生命活动正常进行。目标导航探究方法能力展示解答实验设计题的方法(1)注意实验设计的科学性。确定实验采用的方法及必需(最佳)的操作程序,每一个步骤都必须是科学的。根据实验目的、原理和思路,设计出合理的实验装置和实验操作步骤。(2)实验题中所给出的实验材料和试剂的作用及运用方法。要注意以下三点。题中给出的实验材料和试剂一般应充分利用。除非题目条件允许,否则不能自己随意添加实验材料和试剂。按照“科学合理、设计简捷、装置简单、效果明显”的标准设计实验。目标导航探究方法能力展示(3)注意书写的规范性。实验步骤设计一般不宜连续描述,往往需要分段叙述,并加以编号。试管(或烧杯、水槽等)要加以编号,以便使叙述简洁。尽量使用规范的实验术语,如:载玻片、盖玻片、临时装片;等量的、其他条件相同且适宜;振荡、充分研磨等。不能用含糊的口语,如“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”;“等量的”不宜说成“一样多的”;“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等。目标导航探究方法能力展示为了探究肌肉收缩的直接能源物质是ATP还是葡萄糖,某研究性学习小组的同学利用下列实验材料进行了相关的探究活动,假如你是该研究小组的成员,请你作出假设,完善实验方案并回答问题。(1)你的假设是。(2)实验方案。实验材料及用具:新鲜的骨骼肌标本,ATP溶液,葡萄糖溶液,电极,滴管。实验步骤。取,分别标记为A、B;给A、B骨骼肌分别施加,直至骨骼肌不再收缩;目标导航探究方法能力展示给A标本滴加,B标本滴加葡萄糖溶液;给A、B标本同时施加,观察;在B标本上再滴加,然后,观察。(3)根据你的假设和设计的实验方案,预期的实验现象是。(4)请根据实验过程中可能得到的实验现象,对自己的假设作出评价。目标导航探究方法能力展示解析:在探究肌肉收缩的直接能源物质是ATP还是葡萄糖的实验中,我们所作出的假设最好是符合正确的生物学理论。因此本题的假设是ATP是肌肉收缩的直接能源物质。在选用新鲜的骨骼肌标本设计实验证明肌肉收缩的直接能源物质是ATP时,首先要确保肌肉标本内没有直接能源物质ATP,因此要施加适宜的电刺激,直至骨骼肌不再收缩,以消耗尽肌肉标本内的ATP。根据这个思路,我们就可以根据对照原则来设计实验。取两个新鲜的骨骼肌标本,施加适宜电刺激消耗ATP后,分成两组,一组滴加ATP溶液,另一组滴加葡萄糖溶液,然后再给以适宜电刺激,观察肌肉是否收缩。正常情况下,滴加ATP溶液的标本收缩。目标导航探究方法能力展示答案:(1)ATP是肌肉收缩的直接能源物质(2)两个新鲜的骨骼肌标本适宜的电刺激ATP溶液适宜的电刺激是否收缩ATP溶液施加适宜的电刺激肌肉是否收缩(3)A标本肌肉收缩;滴加葡萄糖溶液时,B标本肌肉不收缩,但滴加ATP溶液后B标本肌肉收缩(4)若现象同上,说明假设成立;否则,假设不成立。