找准线索 系统复习 攻克失分点——以ATP为线索的基础复习

四川 文新明

找准线索 系统复习 攻克失分点
——以ATP为线索的基础复习

四川 文新明

细胞内多种生命活动都是耗能过程，如蛋白质、核酸、纤维素的合成，离子、葡萄糖、氨基酸的主动运输，神经传导，肌肉收缩等，而能量是由细胞中的能量“通货”—ATP提供。对于ATP相关知识相对较简单，在教材或复习资料中所占篇幅较小，因而常被忽略和轻视，反而成为了学生的易错点和失分点。笔者以ATP为线索，展开系统复习，效果明显。

1．中文名称

ATP的中文名称叫三磷酸腺苷，是一种高能磷酸化合物，从分子结构简式：A—P～P～P可以看出ATP包括一个腺苷和三个磷酸基团，故而得名。对它的记忆可归纳为一个腺苷，两个高能磷酸键，三个磷酸基团。

2．化学元素组成

由于一分子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。腺嘌呤含C、H、O、N，核糖含C、H、O，磷酸基团含H、O、P。所以，ATP元素组成为C、H、O、N、P五种元素，与DNA、RNA、及其基本单位—核苷酸的化学元素组成完全一样。

3．与能量的关系

高能磷酸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。同时，离“A”腺苷最远端的高能磷酸键更活跃，最容易断裂释放出能量，也最容易重新形成而储存能量。根据结构简式：A—P～P～P中离“A”的远近可以确定两个“～”的活跃程度的不同。

4．ATP合成与水的生成

根据结构简式不难得出在磷酸基与磷酸基之间形成高能磷酸键时要脱去水分子，而三个磷酸基之间形成两个“～”时应脱去两分子水，即脱去的水分子数与形成的“～”数相等。而ATP水解时则要消耗水，即一个“～”断裂消耗一分子水，两个“～”都断裂则需消耗两分子水。其规律与氨基酸之间脱水缩合类似。

5．与代谢的关系

在ATP形成过程中，即A—P～P+Pi+能量→A—P～P～P时，其中的能量对于绿色植物而言，既可来自光合作用中吸收的光能，又可来自呼吸作用中释放的化学能。而对于人、动物、真菌等均来自于呼吸作用所释放的化学能。而ATP水解即A—P～P～P→A—P～P+Pi+能量过程所释放的能量可直接用于各项生命活动。如：肌肉收缩、神经传导与物质的合成与吸收等。

6．相关生理过程及场所

为便于理解记忆，可引导学生归纳成下表：

场所相关生理过程细胞质基质有氧呼吸的第1阶段和无氧呼吸的第1阶段线粒体有氧呼吸的Ⅱ、Ⅲ阶段叶绿体类囊体薄膜光合作用的光反应阶段ATP合成ATP水解（举例）叶绿体基质光合作用的暗反应阶段生物膜主动运输、胞吞、胞吐细胞核DNA复制、转录细胞质中核糖体、高尔基体等细胞器蛋白质、多糖等合成及各种耗能过程

7．“A”的含义辨析

如图所示，四个图中都含有一个“A”，但其“A”的含义是不同的。ATP中的“A”为腺苷，DNA中的“A”为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，RNA中的“A”为腺嘌呤核糖核苷酸，而核苷酸中的“A”仅为含氮碱基腺嘌呤。所以，四个图中的共同点是化学元素组成相同，且都含有一个腺嘌呤含氮碱基。而在A—P～P～P中去掉后面两个磷酸基，余下的部分“A—P”即为组成RNA的四种基本单位之一：腺嘌呤核糖核苷酸。

8．强化训练

【例1】下列有关ATP的叙述，不正确的是 ( )

A.人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATP

B.在平静和剧烈运动状态，细胞内ATP的含量都能保持动态平衡

C.ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成

D.ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一物质

【解析】ATP是生命活动的直接能源物质，ATP中有两个高能磷酸键，但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。

【答案】C

【例2】下列关于ATP、ADP的说法中，错误的是( )

A.动物有氧呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要氧气参与

B.ATP与ADP的组成元素相同，都只含有C、H、O、N、P五种元素

C.ATP在生物体内含量很多，是生物体生命活动所需能量的直接来源

D.叶绿体中ADP由叶绿体基质向类囊体薄膜运动，ATP则是向相反方向运动

【解析】ATP在细胞内的含量是很少的，但是在细胞内的转化十分迅速，它在细胞内的含量总是处于动态平衡之中，这对于构成生物体内部稳定的供能环境具有重要意义；动物有氧呼吸的第三阶段氢与氧结合生成水，产生大量的ATP；叶绿体中光反应的场所为类囊体薄膜，暗反应的场所为叶绿体基质，光反应为暗反应提供ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。

【答案】C

【例3】下图表示ATP水解产生ADP的过程。请据图回答下列问题：

（1）图中A表示_______，P代表_______，ATP脱去两个磷酸基团后可作为_______(填物质名称)基本结构单位的一种。

（2）图中①表示_______，其中蕴藏着_______。

（3）图中②表示__________________的过程，其作用是________________________。

（4）催化该过程的酶与催化ATP生成的酶________(“是”或“不是”)同一种酶，高等植物细胞内ATP在_________________________________________________________________（填部位名称）生成。

（5）人体细胞中的ATP主要来自______(填生理过程)。研究发现，正常成年人安静状态下24小时有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol·L-1，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是________。

（6）细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是_______。

【解析】（1）由ATP的结构简式可知，A表示腺苷、P表示磷酸基团、①代表高能磷酸键，ATP水解掉两个高能磷酸键后形成的腺嘌呤核糖核苷酸可作为形成RNA的原料。（2）高能磷酸键中蕴藏有大量能量。（3）高能磷酸键水解时，可释放大量能量供生命活动所需。（4）催化ATP水解与生成的酶不同，在植物细胞中ATP的生成部位是叶绿体类囊体的薄膜、细胞质基质和线粒体。（5）ATP可以来自细胞呼吸、光合作用。在人体细胞内只有细胞呼吸。为满足能量需要，人体内的ATP与ADP相互转化迅速。（6）ATP是由一个腺苷和三个磷酸基团构成的，因此3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是腺苷。

【答案】（1）腺苷 磷酸基团 RNA

（2）高能磷酸键 大量能量

（3）高能磷酸键水解 释放大量能量供生命活动所需

（4）不是 叶绿体类囊体的薄膜、细胞质基质和线粒体

（5）细胞呼吸 ATP与ADP相互迅速转化

（6）腺苷

通过以ATP为线索的系统的巩固复习，不但帮助学生明确了生命活动，细胞代谢与能量，与ATP的紧密关系，同时学生也能进一步理解能量，ATP与糖类、脂肪等能源物质的关系，并且对于能量的释放、转移、利用等过程有一个比较完整清晰的认识。

四川省宜宾市第一中学校）