高中生物知識點中,ATP涉及的内容較為廣泛,例如:原生質的流動、物質的主動運輸、細胞分裂、神經傳導、生物電、肌肉收縮、新物質的合成、螢火蟲發出的光能以及動植物分沁等都與ATP相關聯。但在學習過程中,筆者發現有好多學生對ATP的理解存在着誤區,主要表現在以下三個方面:
1.ATP是物質而不是能量
許多同學在書寫呼吸作用公式時,将能量直接寫成ATP,誤認為ATP就是能量,實際上ATP是高能化合物。在生物體中與能量有關的物質很多,比如
①葡萄糖——細胞内的重要能源物質;
②澱粉——植物細胞中儲存能量的物質;
③糖元——動物細胞中儲存能量的物質;
④糖類——生物體進行生命活動的主要能源物質;
⑤脂肪——生物體内儲存能量的物質;
⑥糖類、脂肪、蛋白質——生物體内的能源物質。上述能源物質中的能量都不能被生物體直接利用,必須氧化分解釋放出來轉移到ATP中才能被生物體利用。所以說,新陳代謝所需要的能量是由細胞内的ATP直接提供的,即ATP是生物體新陳代謝的直接能源物質。
2.ATP水解後放能
三磷酸腺苷簡寫為ATP。在一磷酸腺苷(AMP)的磷酸一側,以高能磷酸鍵(用~表示)再依次連接上兩個磷酸,就形成了ATP(如圖)。
ATP中的兩個高能磷酸鍵中儲存了大量的化學能,高能磷酸鍵不能直接被生物體利用,必須要進行水解,高能磷酸鍵中的能量才能釋放出來,完成各項生命活動,如運動、物質的吸收、物質的主動運輸和合成等。ATP水解時,通常隻有遠離腺苷(A)的那個高能磷酸鍵水解放能,生成二磷酸腺苷,即ADP。
3.ATP離體後也能供能
某中學的生物興趣小組為了驗證ATP是生物的直接能源物質,設計了一個實驗:①用小刀逐個将螢火蟲(數十隻)腹部末端的發光器切下,放在培養皿中,并幹燥3h。②将幹燥後的發光器放在研缽中研成粉末。③将粉末分成兩等份,裝入甲、乙兩隻無色透明的小藥瓶中,再分别滴入幾滴蒸餾水,使之混合。④在黑暗處觀察到甲、乙兩瓶中都有淡黃色熒光出現,1min後,熒光消失了。⑤接着,在甲瓶中滴加葡萄糖液,在乙瓶中滴加ATP溶液,之後,仍在黑暗處進行觀察。
請回答:①甲、乙兩瓶的發光器粉末與蒸餾水混合後,為什麼會出現熒光?1min後,熒光為什麼又會消失?②推測在甲、乙兩瓶中分别加入葡萄糖液和ATP溶液後,會發生什麼現象?該實驗結果說明了什麼?
本實驗的目的是要驗證一個已知的生物學事實——ATP是生物的直接能源物質,且離體後也能供能。驗證性實驗一般要采取設置對照組的方法。另外我們還可從中發現ATP與酶一樣,其生物學特性不僅在細胞内起作用,而且也在體外起作用。題中的發光器中存在有少量的ATP,與蒸餾水混合後,在酶的作用下,發生水解,釋放的能量轉化成光能,因此出現熒光。由于離體的發光器不能進一步合成ATP,所以當ATP消耗完,熒光也随之消失。加入葡萄糖液的藥瓶不會出現熒光現象,加入ATP溶液的藥瓶會出現熒光,則說明:葡萄糖雖然是生物體的重要能源物質,但它所含的化學能不能直接用于生命活動,ATP才是生命活動的直接能源物質。
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