对“ATP”理解的几个误区
高中生物知识点中,ATP涉及的内容较为广泛,例如:原生质的流动、物质的主动运输、细胞分裂、神经传导、生物电、肌肉收缩、新物质的合成、萤火虫发出的光能以及动植物分沁等都与ATP相关联。但在学习过程中,笔者发现有好多学生对ATP的理解存在着误区,主要表现在以下三个方面:
1.ATP是物质而不是能量
许多同学在书写呼吸作用公式时,将能量直接写成ATP,误认为ATP就是能量,实际上ATP是高能化合物。在生物体中与能量有关的物质很多,比如
①葡萄糖——细胞内的重要能源物质;
②淀粉——植物细胞中储存能量的物质;
③糖元——动物细胞中储存能量的物质;
④糖类——生物体进行生命活动的主要能源物质;
⑤脂肪——生物体内储存能量的物质;
⑥糖类、脂肪、蛋白质——生物体内的能源物质。上述能源物质中的能量都不能被生物体直接利用,必须氧化分解释放出来转移到ATP中才能被生物体利用。所以说,新陈代谢所需要的能量是由细胞内的ATP直接提供的,即ATP是生物体新陈代谢的直接能源物质。
2.ATP水解后放能
三磷酸腺苷简写为ATP。在一磷酸腺苷(AMP)的磷酸一侧,以高能磷酸键(用~表示)再依次连接上两个磷酸,就形成了ATP(如图)。
ATP中的两个高能磷酸键中储存了大量的化学能,高能磷酸键不能直接被生物体利用,必须要进行水解,高能磷酸键中的能量才能释放出来,完成各项生命活动,如运动、物质的吸收、物质的主动运输和合成等。ATP水解时,通常只有远离腺苷(A)的那个高能磷酸键水解放能,生成二磷酸腺苷,即ADP。
3.ATP离体后也能供能
某中学的生物兴趣小组为了验证ATP是生物的直接能源物质,设计了一个实验:①用小刀逐个将萤火虫(数十只)腹部末端的发光器切下,放在培养皿中,并干燥3h。②将干燥后的发光器放在研钵中研成粉末。③将粉末分成两等份,装入甲、乙两只无色透明的小药瓶中,再分别滴入几滴蒸馏水,使之混合。④在黑暗处观察到甲、乙两瓶中都有淡黄色荧光出现,1min后,荧光消失了。⑤接着,在甲瓶中滴加葡萄糖液,在乙瓶中滴加ATP溶液,之后,仍在黑暗处进行观察。
请回答:①甲、乙两瓶的发光器粉末与蒸馏水混合后,为什么会出现荧光?1min后,荧光为什么又会消失?②推测在甲、乙两瓶中分别加入葡萄糖液和ATP溶液后,会发生什么现象?该实验结果说明了什么?
本实验的目的是要验证一个已知的生物学事实——ATP是生物的直接能源物质,且离体后也能供能。验证性实验一般要采取设置对照组的方法。另外我们还可从中发现ATP与酶一样,其生物学特性不仅在细胞内起作用,而且也在体外起作用。题中的发光器中存在有少量的ATP,与蒸馏水混合后,在酶的作用下,发生水解,释放的能量转化成光能,因此出现荧光。由于离体的发光器不能进一步合成ATP,所以当ATP消耗完,荧光也随之消失。加入葡萄糖液的药瓶不会出现荧光现象,加入ATP溶液的药瓶会出现荧光,则说明:葡萄糖虽然是生物体的重要能源物质,但它所含的化学能不能直接用于生命活动,ATP才是生命活动的直接能源物质。