“細胞的能量通貨

劉金艷

[摘? ?要]選用“細胞的能量通貨——ATP”部分高考真題，對其中的高考考點進行透析，以發展學生“物質與能量觀”等生命觀念以及“科學思維”等生物學學科核心素養。

[關鍵詞]高考考點;細胞的能量通貨;ATP;透析

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2018）35-0093-02

“細胞的能量通貨——ATP”內容包括ATP分子的組成和結構特點，ATP與ADP相互轉化的特性，以及ATP在細胞生命活動中的作用等。該節內容雖少，但是對于發展學生“物質與能量觀”等生命觀念以及“科學思維”等生物學學科核心素養有著至關重要的作用。縱觀近幾年的高考生物試題，ATP的相關知識常與光合作用和細胞呼吸以及需能的生命活動過程相結合進行考查。該部分知識在 《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中的內容要求是“解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質”。認知行為動詞“解釋”屬于理解水平，即“把握內在邏輯聯系;與已有知識建立聯系;進行解釋、推斷、區分、擴展;提供證據;收集、整理信息等”。也就是要求學生能分解ATP的化學組成和特點，能記住ATP的分子簡式以及解釋ATP在能量代謝中的作用。下面就從ATP的結構和功能兩個角度進行分析。

一、ATP的結構與功能

1. 元素組成：C、H、O、N、P。

2. ATP結構簡式：A-P～P～P。

（1）1分子ATP=1分子腺苷（A）+3分子磷酸基團。

（2）腺苷 =腺嘌呤+核糖。

（3）ATP與核苷酸之間的關系如圖所示。

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30.54 kJ/mol。遠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：為生命活動提供直接能源。

【例1】下列關于ATP結構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，其中含有一個高能磷酸鍵

C. ATP分子末端的磷酸基團轉移后產物是腺嘌呤核糖核苷酸

D. ATP是活細胞內的高能磷酸化合物，是唯一直接供能的物質

【點評】該題考查點為ATP的結構與功能，考查了“結構與功能相適應觀”以及“物質與能量觀”的生命觀念。解答此題的關鍵是，能對ATP的元素組成、物質組成、結構簡式、字母含義等方面進行總結歸納，以便在解題時進行調取。學生解題出錯的原因：一是對ATP的結構式中各物質是如何相互組合的搞不清楚，不知道ADP脫去一個磷酸基團后是RNA的基本組成單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸;二是對ATP物質組成成分中的核糖沒有準確記憶，誤認為是脫氧核糖。

二、ATP與ADP之間的相互轉化

3.[ATPATP水解酶ATP合成酶ADP+Pi+能量]

4.ATP在生物體內的含量很低，但是與ADP在細胞內的轉化十分迅速，二者含量總是處于動態平衡。

【例2】下列有關ATP轉化的實驗正確的是（）。

A.綠色植物葉肉細胞內，葉綠體內合成的ATP用途比線粒體單一

B.洋蔥根尖細胞中能形成ATP的細胞器有線粒體和葉綠體

C. 運動時肌肉細胞中ATP的消耗速率遠高于其合成速率

D.線粒體和葉綠體中消耗[H]的過程伴隨著ATP含量增加

【點評】該題的考查點是動植物細胞中ATP與ADP之間的相互轉化，考查“物質與能量觀”的生命觀念。解答此題的關鍵：一是要明確動植物活細胞中ATP的來源和去向;二是要理解ATP和ADP之間的轉化是時刻不停地進行并且處于動態平衡之中。學生出錯的原因：一是只考慮到運動時肌細胞需要更多的能量，但對細胞內ATP水解速率與合成速率保持動態平衡沒有真正理解;二是不清楚線粒體中消耗[H]和葉綠體中消耗[H]的原因，導致做出錯誤的判定。

三、ATP的利用

1.絕大多數細胞需要能量的生命活動都是由ATP直接供能。

2.細胞內的吸能反應一般與ATP的水解反應相聯系，由ATP水解提供能量;放能反應一般與ATP的合成相聯系，釋放的能量儲存在ATP中。

3.將ATP比作能量“通貨”的原因是：能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間循環流通。

【例3】下列有關敘述正確的是（）。

A.突觸前膜釋放神經遞質的過程中常伴隨著ATP的水解

B.細胞內發生的吸能反應都由ATP水解供能

C.ATP的合成與細胞的吸能反應有關

D.維持人體體溫的熱能主要來自細胞內ATP的水解

【點評】該題考查點為ATP的利用，通過分析ATP合成、分解與能量的儲存、釋放之間的關系，考查學生生命觀念和科學思維等核心素養。解答此題的關鍵：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程。學生出錯的原因：一是不清楚神經遞質釋放的方式為胞吐或是不知道胞吐過程需要線粒體提供能量;二是課本描述“吸能反應一般與ATP的水解有關”，使得學生誤認為所有的吸能反應都是由ATP水解供能的;三是搞不懂細胞的吸能反應與ATP的水解或釋放之間的關系;四是沒有理解細胞呼吸釋放能量的去向以及ATP的用途。

ATP相關知識在高考生物試題中一般以選擇題的形式出現，或者結合光合作用和呼吸作用在簡答題中以填空題的形式出現，分值不高。學習此部分知識重在對基礎知識的理解和掌握。

（責任編輯 黃春香）