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生物学科知识-细胞的能量通货——ATP

来源:山西教师招聘网   时间:2020-06-08 09:45:39

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在生物知识的学习过程中,当提到能源物质的时候,我们能想到糖类是能源物质,ATP是能源物质,但ATP这种能源物质前总会加上一个前缀——直接。对于能源物质和直接能源物质的区别,有同学会感到有点难以理解,为什么细胞不能直接利用糖类呢。其实打个比方大家就明白了:煤是一种能源物质,电也是一种能源物质,但是收音机放在煤上不响,只有通电才会响,所以电可以看作是收音机的直接能源。而对于细胞而言,它的直接能源物质自然就是ATP了。
ATP的中文名称叫做腺嘌呤核苷三磷酸,又叫做三磷酸腺苷。做过相关题目的同学可能看到了一些熟悉的字眼:腺嘌呤、腺苷。腺嘌呤熟悉,是核苷酸的组成部分,那腺嘌呤和腺苷有何关系呢?ATP又与他们有何关系呢?我们来一起回顾一下:
ATP的简式为A-P~P~P,其构成为(腺嘌呤—核糖)—磷酸基团~磷酸基团~磷酸基团。对照着这两个式子我们不难发现A代表的是(腺嘌呤—核糖)、P代表的是磷酸,一个ATP分子中包含一个A和3个P,这便是腺嘌呤核苷三磷酸这个名字的由来。那为什么又叫做三磷酸腺苷呢?其实腺苷是(腺嘌呤—核糖)这个结构的总称,即A代表的结构也可以被称为腺苷。ATP结构简图如下:

 

结构①代表的是腺苷,用A表示;结构④代表的是整个ATP分子。看到结构②的时候我们可能会想:这不是DNA的组成单位之一的腺嘌呤脱氧核苷酸嘛!注意啊,虽然结构类似,但结构②中的糖是核糖而不是脱氧核糖,所以结构②可以看作是RNA的组成单位之一——腺嘌呤脱氧核苷酸,也称为AMP。
而结构③其实也是要求我们掌握的。细心的同学发现结构简式中的三个化学键是不一样的,一个“—”、两个“~”。“~”代表的高能磷酸键,高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54KJ/mol。作为生命活动直接能源物质的ATP正是通过水解远离腺苷的高能磷酸键来释放能量进行供能的,而水解之后的产物便是一个磷酸和一个二磷酸腺苷,即结构③,也称为ADP。转化式如下:

 

 

向右:表示ATP水解,所需酶为水解酶,所释放的能量用于各种生命活动所需。
向左:表示ATP合成,所需酶为合成酶,所需的能量来源于生物化学反应释放的能量(在人和动物体内,来自细胞呼吸;绿色植物体内则来自细胞呼吸和光合作用)。
 
还要提醒大家的是该反应不是可逆反应,原因在于两个反应的场所、酶、能量都是不同的。ATP在生物体内含量很少,能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP循环转变,且十分迅速,由此可见ATP的重要地位。

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