“細(xì)胞的能量通貨

劉金艷

[摘? ?要]選用“細(xì)胞的能量通貨——ATP”部分高考真題，對(duì)其中的高考考點(diǎn)進(jìn)行透析，以發(fā)展學(xué)生“物質(zhì)與能量觀”等生命觀念以及“科學(xué)思維”等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]高考考點(diǎn);細(xì)胞的能量通貨;ATP;透析

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2018）35-0093-02

“細(xì)胞的能量通貨——ATP”內(nèi)容包括ATP分子的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的特性，以及ATP在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用等。該節(jié)內(nèi)容雖少，但是對(duì)于發(fā)展學(xué)生“物質(zhì)與能量觀”等生命觀念以及“科學(xué)思維”等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用。縱觀近幾年的高考生物試題，ATP的相關(guān)知識(shí)常與光合作用和細(xì)胞呼吸以及需能的生命活動(dòng)過(guò)程相結(jié)合進(jìn)行考查。該部分知識(shí)在 《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中的內(nèi)容要求是“解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)”。認(rèn)知行為動(dòng)詞“解釋”屬于理解水平，即“把握內(nèi)在邏輯聯(lián)系;與已有知識(shí)建立聯(lián)系;進(jìn)行解釋、推斷、區(qū)分、擴(kuò)展;提供證據(jù);收集、整理信息等”。也就是要求學(xué)生能分解ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)，能記住ATP的分子簡(jiǎn)式以及解釋ATP在能量代謝中的作用。下面就從ATP的結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)角度進(jìn)行分析。

一、ATP的結(jié)構(gòu)與功能

1. 元素組成：C、H、O、N、P。

2. ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A-P～P～P。

（1）1分子ATP=1分子腺苷（A）+3分子磷酸基團(tuán)。

（2）腺苷 =腺嘌呤+核糖。

（3）ATP與核苷酸之間的關(guān)系如圖所示。

3. A-P～P～P中的 “-”為普通磷酸鍵，其水解釋放的能量很少。A-P～P～P中的“～”為高能磷酸鍵，其水解釋放的能量很高，高達(dá)30.54 kJ/mol。遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵易水解釋放能量，也可以接受能量而重新形成。

4.功能：為生命活動(dòng)提供直接能源。

【例1】下列關(guān)于ATP結(jié)構(gòu)與功能的敘述正確的是

（）。

A. C、H、O、N、P是參與ATP形成的元素

B. ADP由磷酸、腺嘌呤和脫氧核糖組成，其中含有一個(gè)高能磷酸鍵

C. ATP分子末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移后產(chǎn)物是腺嘌呤核糖核苷酸

D. ATP是活細(xì)胞內(nèi)的高能磷酸化合物，是唯一直接供能的物質(zhì)

【點(diǎn)評(píng)】該題考查點(diǎn)為ATP的結(jié)構(gòu)與功能，考查了“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)觀”以及“物質(zhì)與能量觀”的生命觀念。解答此題的關(guān)鍵是，能對(duì)ATP的元素組成、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、字母含義等方面進(jìn)行總結(jié)歸納，以便在解題時(shí)進(jìn)行調(diào)取。學(xué)生解題出錯(cuò)的原因：一是對(duì)ATP的結(jié)構(gòu)式中各物質(zhì)是如何相互組合的搞不清楚，不知道ADP脫去一個(gè)磷酸基團(tuán)后是RNA的基本組成單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸;二是對(duì)ATP物質(zhì)組成成分中的核糖沒(méi)有準(zhǔn)確記憶，誤認(rèn)為是脫氧核糖。

二、ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化

3.[ATPATP水解酶ATP合成酶ADP+Pi+能量]

4.ATP在生物體內(nèi)的含量很低，但是與ADP在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化十分迅速，二者含量總是處于動(dòng)態(tài)平衡。

【例2】下列有關(guān)ATP轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)正確的是（）。

A.綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)，葉綠體內(nèi)合成的ATP用途比線粒體單一

B.洋蔥根尖細(xì)胞中能形成ATP的細(xì)胞器有線粒體和葉綠體

C. 運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉細(xì)胞中ATP的消耗速率遠(yuǎn)高于其合成速率

D.線粒體和葉綠體中消耗[H]的過(guò)程伴隨著ATP含量增加

【點(diǎn)評(píng)】該題的考查點(diǎn)是動(dòng)植物細(xì)胞中ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化，考查“物質(zhì)與能量觀”的生命觀念。解答此題的關(guān)鍵：一是要明確動(dòng)植物活細(xì)胞中ATP的來(lái)源和去向;二是要理解ATP和ADP之間的轉(zhuǎn)化是時(shí)刻不停地進(jìn)行并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。學(xué)生出錯(cuò)的原因：一是只考慮到運(yùn)動(dòng)時(shí)肌細(xì)胞需要更多的能量，但對(duì)細(xì)胞內(nèi)ATP水解速率與合成速率保持動(dòng)態(tài)平衡沒(méi)有真正理解;二是不清楚線粒體中消耗[H]和葉綠體中消耗[H]的原因，導(dǎo)致做出錯(cuò)誤的判定。

三、ATP的利用

1.絕大多數(shù)細(xì)胞需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接供能。

2.細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與ATP的水解反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量;放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量?jī)?chǔ)存在ATP中。

3.將ATP比作能量“通貨”的原因是：能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。

【例3】下列有關(guān)敘述正確的是（）。

A.突觸前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)的過(guò)程中常伴隨著ATP的水解

B.細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的吸能反應(yīng)都由ATP水解供能

C.ATP的合成與細(xì)胞的吸能反應(yīng)有關(guān)

D.維持人體體溫的熱能主要來(lái)自細(xì)胞內(nèi)ATP的水解

【點(diǎn)評(píng)】該題考查點(diǎn)為ATP的利用，通過(guò)分析ATP合成、分解與能量的儲(chǔ)存、釋放之間的關(guān)系，考查學(xué)生生命觀念和科學(xué)思維等核心素養(yǎng)。解答此題的關(guān)鍵：一是要清楚什么情況下要合成ATP，什么情況下要水解ATP;二是ATP水解釋放的能量都用于什么生理過(guò)程。學(xué)生出錯(cuò)的原因：一是不清楚神經(jīng)遞質(zhì)釋放的方式為胞吐或是不知道胞吐過(guò)程需要線粒體提供能量;二是課本描述“吸能反應(yīng)一般與ATP的水解有關(guān)”，使得學(xué)生誤認(rèn)為所有的吸能反應(yīng)都是由ATP水解供能的;三是搞不懂細(xì)胞的吸能反應(yīng)與ATP的水解或釋放之間的關(guān)系;四是沒(méi)有理解細(xì)胞呼吸釋放能量的去向以及ATP的用途。

ATP相關(guān)知識(shí)在高考生物試題中一般以選擇題的形式出現(xiàn)，或者結(jié)合光合作用和呼吸作用在簡(jiǎn)答題中以填空題的形式出現(xiàn)，分值不高。學(xué)習(xí)此部分知識(shí)重在對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握。

（責(zé)任編輯 黃春香）