2027届高三生物一轮复习课件：第3单元　第8讲　细胞的能量“货币”ATP

第8讲细胞的能量“货币”ATP课标要求解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质命题趋势1.ATP的结构与功能:重基础、辨细节——强调对ATP分子结构的深度理解,并能准确辨析其在功能上的核心地位2.ATP与ADP的相互转化:熟过程、明机制——关注转化的动态平衡、不可逆性及与代谢网络的联系3.ATP的产生与消耗:会整合、善应用——常整合细胞呼吸、光合作用及各种耗能生命活动考查4.常考情境:生物发光现象及应用(如萤火虫发光、ATP荧光检测仪检测卫生状况)、体育运动与能量供应(如短跑与长跑中ATP的不同来源)、医学健康(如某些疾病与细胞供能障碍的关系)必备知识•精读教材1.ATP是一种高能磷酸化合物(1)ATP的结构C、H、O、N、PA—P~P~P腺苷磷酸基团腺嘌呤腺苷腺嘌呤核糖核苷酸ADP

ATP特殊的化学键(2)ATP的供能原理

负电荷特殊化学键末端磷酸基团2.ATP的合成和利用(1)ATP和ADP的相互转化ATP合成酶细胞质基质、线粒体、叶绿体化学能特殊化学键(2)ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析

无氧呼吸有氧呼吸酶、ADP、磷酸无氧呼吸3.ATP的利用(1)ATP为主动运输供能

ATP水解释放的

使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,

发生变化,

也被改变,因而可以参与特定的化学反应。

酶活性末端磷酸基团能量转移空间结构磷酸基团空间结构活性(2)ATP是细胞内流通的能量“货币”吸能放能易错排查(1)腺苷三磷酸分子在水解酶的作用下不断地合成和水解。(2022·浙江卷)(

)(2)ATP分子中特殊化学键是与磷酸基团相连接的化学键。(2022·浙江卷)(

)(3)ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量。(2024·全国甲卷)(

)(4)光合作用可将光能转化为化学能储存于磷酸基团之间的特殊化学键。(2024·全国甲卷)(

)(5)蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP。(2022·江苏卷)(

)(6)ATP在胞内合成需要酶的催化,且必须在有氧条件下合成。(2021·北京卷)(

)××√√××关键能力•练透考法命题角度一

ATP的结构和特点1.(2025·云南丽江三模)脱氧核苷三磷酸(dNTP)和核苷三磷酸(NTP)参与核酸合成等多种生理过程,其结构如图所示。下列叙述错误的是(

)A.当图中基团X为H时,则该物质可为RNA合成提供反应所需的原料和能量B.NTP、dNTP的元素组成都是C、H、O、N、PC.以α位带32P的dATP为原料,会使新合成的DNA分子被32P标记D.ATP的γ位磷酸基团使细胞中某些蛋白质分子磷酸化,导致这些分子空间结构发生变化A解析

当图中基团X为H时,五碳糖是脱氧核糖,则该物质是dNTP,可为DNA合成提供反应所需的原料和能量,A项错误。NTP、dNTP的结构基本相同,元素组成都是C、H、O、N、P,B项正确。dATP脱去β和γ位的磷酸基团后是DNA的基本单位之一——腺嘌呤脱氧核苷酸,故用32P标记dATP的α位的磷酸基团作为DNA合成的原料,可使DNA分子被标记,C项正确。ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的γ位磷酸基团与某些蛋白质结合,使蛋白质磷酸化,从而使其结构发生变化,活性也被改变,D项正确。2.(2026·湖北模拟)GTP(鸟苷三磷酸)的结构和作用与ATP类似。线粒体分裂时,细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白有序排布到线粒体分裂面的外膜上,组装成环线粒体的纤维状结构,该结构依靠GTP水解提供的能量进行缢缩,使线粒体一分为二。下列说法错误的是(

)A.GTP去掉两个磷酸基团后的结构是组成DNA的基本单位B.GTP酶能显著降低GTP水解所需要的活化能C.发动蛋白可能具有催化、运动等功能D.GTP因含两个特殊的化学键而具有较多能量A解析

GTP去掉两个磷酸基团后形成鸟苷一磷酸(GMP),其五碳糖为核糖,属于RNA的基本单位;而DNA的基本单位是脱氧核苷酸(含脱氧核糖),A项错误。GTP酶作为酶,能显著降低GTP水解反应的活化能,这是酶的作用特性,B项正确。发动蛋白具有GTP酶活性(催化功能),且参与线粒体缢缩(运动相关功能),因此可能兼具催化与运动等功能,C项正确。GTP含三个磷酸基团,其中两个特殊化学键储存大量化学能,水解时可释放能量,D项正确。命题角度二

ATP与ADP的相互转化3.(2026·山西模拟)活细胞内ATP与ADP的相互转化时刻进行着,这一过程在空间和时间上受到精密调控。下列叙述正确的是(

)A.叶绿体类囊体膜上ATP合成速率加快时,线粒体基质中ATP水解速率同步加快B.剧烈运动时,肌细胞中ATP水解速率远大于合成速率,导致ATP含量显著下降C.光照条件下,叶肉细胞叶绿体类囊体膜上合成ATP,线粒体内膜上水解ATPD.ATP水解过程中释放的能量可以转化为光能、有机物中的化学能等多种形式D解析

叶绿体类囊体膜上合成的ATP,主要用于暗反应中C3的还原,不直接影响线粒体基质中ATP的水解。线粒体基质中ATP水解与细胞其他生命活动需求相关,二者无同步调控关系,A项错误。剧烈运动时,肌细胞中ATP水解速率与合成速率均加快,但两者处于动态平衡,ATP含量保持相对稳定,B项错误。线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,通过电子传递链合成ATP,而非水解ATP,水解ATP通常发生在耗能部位,C项错误。ATP水解释放的能量可用于多种生命活动,如萤火虫发光(光能)、暗反应中C3的还原(有机物中的化学能)等,D项正确。命题角度三

ATP的利用与磷酸化4.(2025·四川乐山三模)研究人员利用分子组装技术,将人工膜和ATP合成酶构建成仿生线粒体,如图所示。下列相关叙述错误的是(

)A.腺苷三磷酸末端的磷酸基团具有较高的转移势能B.H+通过ATP合成酶的跨膜运输方式为协助扩散C.该结构可将活跃的化学能转化为稳定的化学能D.ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质磷酸化C解析

ATP末端的特殊化学键中含有较高的能量,易断裂,因此ATP末端的磷酸基团具有较高的转移势能,A项正确。H+借助ATP合成酶从脂质体内部转移到外部,该过程没有消耗能量,属于协助扩散,B项正确。由题图可知,该结构能模仿线粒体的功能,在ATP合成酶的催化下形成ATP,从而将葡萄糖内稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能,C项错误。ATP水解释放的磷酸基团会与蛋白质结合,使蛋白质磷酸化,D项正确。高考真题•演练1.(2025·重庆卷)能量胶是马拉松运动员常用的胶状补给品,可快速供能。下表是某能量胶的营养成分表。项目每100

g能量850kJ蛋白质0g脂肪0g碳水化合物50g核糖450mg钠钾氯等235mg据表分析,下列叙述正确的是(

)A.核糖是ATP的组成成分,补充核糖有助于合成ATPB.推测表中的碳水化合物主要是淀粉C.比赛过程中大量出汗,少量补充能量胶即可维持水盐平衡D.能量胶不含脂肪和蛋白质是因为它们不能为机体提供能量A解析

ATP由腺苷(腺嘌呤+核糖)和三个磷酸基团组成,核糖是ATP的组成成分,补充核糖可为腺苷的合成提供原料,间接支持ATP生成,故补充核糖有助于合成ATP,A项正确。碳水化合物若为淀粉(多糖),需分解为葡萄糖才能快速供能,但能量胶需“快速供能”,推测其碳水化合物应为单糖(如葡萄糖)或二糖(如麦芽糖),B项错误。大量出汗会导致水和电解质大量流失,能量胶中钠钾氯等含量仅为235

mg/100

g,少量补充不足以完全维持水盐平衡,需额外补充水和电解质,C项错误。脂肪和蛋白质均可为机体供能,但二者供能慢,能量胶不含二者是因为快速供能需优先利用碳水化合物,D项错误。2.(2024·全国甲卷)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成,ATP结构如图所示,图中~表示特殊磷酸键,下列叙述错误的是(

)A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNAC.β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键C解析

ATP水解为ADP和Pi,释放的能量可以用于细胞的主动运输,A项正确。ATP水解