“细胞的能量通货

刘金艳

[摘   要]选用“细胞的能量通货——ATP”部分高考真题，对其中的高考考点进行透析，以发展学生“物质与能量观”等生命观念以及“科学思维”等生物学学科核心素养。

[关键词]高考考点;细胞的能量通货;ATP;透析

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2018）35-0093-02

“细胞的能量通货——ATP”内容包括ATP分子的组成和结构特点，ATP与ADP相互转化的特性，以及ATP在细胞生命活动中的作用等。该节内容虽少，但是对于发展学生“物质与能量观”等生命观念以及“科学思维”等生物学学科核心素养有着至关重要的作用。纵观近几年的高考生物试题，ATP的相关知识常与光合作用和细胞呼吸以及需能的生命活动过程相结合进行考查。该部分知识在 《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中的内容要求是“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”。认知行为动词“解释”属于理解水平，即“把握内在逻辑联系;与已有知识建立联系;进行解释、推断、区分、扩展;提供证据;收集、整理信息等”。也就是要求学生能分解ATP的化学组成和特点，能记住ATP的分子简式以及解释ATP在能量代谢中的作用。下面就从ATP的结构和功能两个角度进行分析。

一、ATP的结构与功能

1. 元素组成：C、H、O、N、P。

2. ATP结构简式：A-P～P～P。

（1）1分子ATP=1分子腺苷（A）+3分子磷酸基团。

（2）腺苷 =腺嘌呤+核糖。

（3）ATP与核苷酸之间的关系如图所示。

3. A-P～P～P中的 “-”为普通磷酸键，其水解释放的能量很少。A-P～P～P中的“～”为高能磷酸键，其水解释放的能量很高，高达30.54 kJ/mol。远离腺苷的高能磷酸键易水解释放能量，也可以接受能量而重新形成。

4.功能：为生命活动提供直接能源。

【例1】下列关于ATP结构与功能的叙述正确的是

（）。

A. C、H、O、N、P是参与ATP形成的元素

B. ADP由磷酸、腺嘌呤和脱氧核糖组成，其中含有一个高能磷酸键

C. ATP分子末端的磷酸基团转移后产物是腺嘌呤核糖核苷酸

D. ATP是活细胞内的高能磷酸化合物，是唯一直接供能的物质

【点评】该题考查点为ATP的结构与功能，考查了“结构与功能相适应观”以及“物质与能量观”的生命观念。解答此题的关键是，能对ATP的元素组成、物质组成、结构简式、字母含义等方面进行总结归纳，以便在解题时进行调取。学生解题出错的原因：一是对ATP的结构式中各物质是如何相互组合的搞不清楚，不知道ADP脱去一个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸;二是对ATP物质组成成分中的核糖没有准确记忆，误认为是脱氧核糖。

二、ATP与ADP之间的相互转化

3.[ATPATP水解酶ATP合成酶ADP+Pi+能量]

4.ATP在生物体内的含量很低，但是与ADP在细胞内的转化十分迅速，二者含量总是处于动态平衡。

【例2】下列有关ATP转化的实验正确的是（）。

A.绿色植物叶肉细胞内，叶绿体内合成的ATP用途比线粒体单一

B.洋葱根尖细胞中能形成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体

C. 运动时肌肉细胞中ATP的消耗速率远高于其合成速率

D.线粒体和叶绿体中消耗[H]的过程伴随着ATP含量增加

【点评】该题的考查点是动植物细胞中ATP与ADP之间的相互转化，考查“物质与能量观”的生命观念。解答此题的关键：一是要明确动植物活细胞中ATP的来源和去向;二是要理解ATP和ADP之间的转化是时刻不停地进行并且处于动态平衡之中。学生出错的原因：一是只考虑到运动时肌细胞需要更多的能量，但对细胞内ATP水解速率与合成速率保持动态平衡没有真正理解;二是不清楚线粒体中消耗[H]和叶绿体中消耗[H]的原因，导致做出错误的判定。

三、ATP的利用

1.绝大多数细胞需要能量的生命活动都是由ATP直接供能。

2.细胞内的吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，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。

3.将ATP比作能量“通货”的原因是：能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。

【例3】下列有关叙述正确的是（）。

A.突触前膜释放神经递质的过程中常伴随着ATP的水解

B.细胞内发生的吸能反应都由ATP水解供能

C.ATP的合成与细胞的吸能反应有關

D.维持人体体温的热能主要来自细胞内ATP的水解

【点评】该题考查点为ATP的利用，通过分析ATP合成、分解与能量的储存、释放之间的关系，考查学生生命观念和科学思维等核心素养。解答此题的关键：一是要清楚什么情况下要合成ATP，什么情况下要水解ATP;二是ATP水解释放的能量都用于什么生理过程。学生出错的原因：一是不清楚神经递质释放的方式为胞吐或是不知道胞吐过程需要线粒体提供能量;二是课本描述“吸能反应一般与ATP的水解有关”，使得学生误认为所有的吸能反应都是由ATP水解供能的;三是搞不懂细胞的吸能反应与ATP的水解或释放之间的关系;四是没有理解细胞呼吸释放能量的去向以及ATP的用途。

ATP相关知识在高考生物试题中一般以选择题的形式出现，或者结合光合作用和呼吸作用在简答题中以填空题的形式出现，分值不高。学习此部分知识重在对基础知识的理解和掌握。

（责任编辑 黄春香）