2027届高三生物一轮复习课件+细胞的能量“货币”ATP

第三单元细胞的能量供应和利用第2课细胞的能量“货币”ATP★考点1

ATP的结构★考点2

ATP和ADP的转化ATP中文名称、元素组成、组成成分、结构简式ATP和ADP能不能相互转化，如何转化？能源物质生物体主要的能源物质细胞生命活动主要能源物质生物体内良好的储能物质动物细胞内的储能物质植物细胞内的储能物质最终能源来源直接能源物质ATP葡萄糖脂肪糖原淀粉太阳能注意：ATP≠能量，ATP是直接能源物质！细胞中的能源物质糖类判断：ATP是细胞可以直接利用的能量。（

）×ATP的结构2.组成成分：A－P～P～PA:P:～:—:腺苷磷酸基团普通的化学键特殊的化学键1.组成元素：1分子腺嘌呤1分子核糖（不是脱氧核糖）3分子磷酸基团3.结构简式：C、H、O、N、PATP的中文名：腺苷三磷酸AMP=腺嘌呤核糖核苷酸，RNA的基本组成单位之一辨析：区别下列几种常见化合物的化学组成中，请写出“○”的含义。一磷酸腺苷

（腺嘌呤核糖核苷酸）腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺苷腺苷腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤（tRNA上3个相邻的碱基构成一个反密码子）3.ATP与ADP的相互转化:(1)图解:(2)方程式:ATPADP+Pi+能量(1)科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：________________________________________________________________。思考：ATP是细胞唯一的直接能源物质吗？NTP：包括ATP、UTP、CTP、GTPdNTP：包括dATP、dTTP、dCTP、dGTP细胞中绝大数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的含有两个特殊化学键，远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂，释放能量主要能源物质葡萄糖主要储能物质脂肪其他能源物质糖原、淀粉等ATP呼吸作用：+ADP+Pi→能量①

反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量

。P89氧化分解放能贮存在ATP中ATP的合成光合作用的光反应：有机物酶水解酶+Pi+ADP能量ATP机械能（肌细胞收缩）渗透能（主动运输、胞吞胞吐）电能（电鳐放电、大脑思考）光能（萤火虫发光）化学能（物质合成）热能（维持体温）生物发光光能大脑思考电能肌肉收缩机械能驱动蛋白运输物质机械能思考：哪些生命活动需要消耗ATP直接供能呢？②吸能反应总是与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量；P89

注意：一般不讨论ATP的水解和合成本身是吸能还是放能反应。ATP的水解ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁所有的生理活动都要消耗ATP（

）不消耗ATP:被动运输、暗反应中CO2固定、水解反应×ATP水解释放的能量如何用于上述活动的呢？——以主动运输为例拓展填写(必修1P89):萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素_____________________就被激活。在荧光素酶的催化作用下,________________________,形成氧化荧光素并且发出荧光。应用：荧光树P89接受ATP提供的能量后荧光素与氧发生化学反应1.有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”“β”或“γ”）

位上。γα易错辨析1.1个ATP分子中含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。()分析:1个ATP分子中含有1个腺苷和3个磷酸基团。2.DNA与ATP中所含元素的种类相同。()3.人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。()分析:在正常人体内,细胞内的ATP与ADP迅速转化,维持动态的平衡,保证能量的供应。×√×4.无氧条件下,叶肉细胞光合作用产生ATP为各项生命活动供能。()分析:光合作用光反应产生的ATP只能用于暗反应,不能用于其他各项生命活动。5.线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。()分析:内质网膜不能合成ATP。××6.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。()7.人在剧烈运动时,ATP的合成速率大于ATP的水解速率。()分析:人在剧烈运动时,ATP的合成速率和水解速率均加快,二者仍能保持动态平衡。√×长句表达1.(必修1P87图5-4延伸)人体内ATP的含量很少,但在剧烈运动时,每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP,释放能量,以供运动之需,但人体内ATP总含量并没有太大变化,原因是___________________________________________________________。2.(必修1P89“拓展应用”T3延伸)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“货币”的,由此说明:______________________________________________________。ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化,并且处于动态平衡之中生物界具有统一性,也说明种类繁多的生物有着共同的起源【命题探究·释疑解惑】【典例】腊肉是餐桌上的一道美食,但一些黑心商家用病死猪肉腌制的腊肉往往含有大量的细菌,可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉含细菌多少进行检测。检测原理涉及如图所示的相互转化过程。(1)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转化形式是________________________,该过程由图中________(填“酶1”或“酶2”)催化,生物细胞中该过程往往伴随着________(填“吸能”或“放能”)反应。

(2)细胞内由酶2催化的化学反应发生在__________和___________________生命活动中。

聚焦考查点:ATP的产生与应用。化学能转化为光能

酶1吸能光合作用呼吸作用(二者可颠倒)【扣点专练·通法悟道】1.(2026·清远联考)为探究ATP水解时磷酸基团间特殊化学键的断裂位置,分别用放射性同位素32P标记β位(甲组)和γ位(乙组)的磷酸基团并检测两组游离磷酸的放射性(如图)。下列叙述正确的是(

)A.ATP的合成与水解分别与细胞内的吸能与放能反应相联系B.特殊化学键②断裂后的分子可作为RNA的基本组成单位C.若仅乙组游离的磷酸基团检测到放射性则说明化学键②断裂D.为完善实验还需用放射性同位素32P标记α位的磷酸基团√【解析】选C。放能反应一般与ATP的合成相联系,吸能反应一般与ATP的水解相联系,A错误;特殊化学键②断裂后的分子为ADP,特殊化学键①断裂后的分子为腺嘌呤核糖核苷酸,腺嘌呤核糖核苷酸可作为RNA的基本组成单位,B错误;甲组用放射性同位素32P标记β位的磷酸基团,乙组用放射性同位素32P标记γ位的磷酸基团,若仅乙组游离的磷酸基团检测到放射性,则说明化学键②断裂,C正确;在ATP分子中,仅①和②为特殊化学键,因此探究ATP水解时磷酸基团间特殊化学键的断裂位置,不应用放射性同位素32P标记α位的磷酸基团,D错误。2.ATP作为直接能源物质,可参与细胞中的许多化学反应,如反应:A+ATP+H2O→B+ADP+Pi+H+……①下列相关叙述正确的是(

)A.ATP的3个磷酸基团都具有较高的转移势能B.反应①中A生成B的反应是放能反应C.催化反应①的酶在偏酸性的环境中能够保持活性D.细胞中反应①的持续进行,会导致ATP的含量明显下降√【解析】选C。ATP中含有3个磷酸基团,远离A的磷酸基团具有较高的转移势能,A错误;分析题干中的反应①,A生成B时伴随着ATP的水解,则该反应为吸能反应,B错误;分析题干,反应①有H+生成,若反应①需要酶,则催化该反应的酶在偏酸性条件下能够保持活性,C正确;细胞中ATP与ADP的转化处于动态平衡之中,不会因反应①的进行造成ATP的含量明显下降,D错误。3.蛋白质磷酸化反应是指ATP末端的磷酸转移到底物蛋白质的特定氨基上所进行的化学反应。磷酸化的蛋白质活性改变而做功,从而参与细胞代谢,如图所示。下列说法错误的是(

)A.ATP末端磷酸基团脱落时伴随能量的转移B.磷酸化的蛋白质活性改变但并未变性C.ATP推动的细胞做功过程属于吸能反应D.蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解,水解产物参与RNA的合成√【解析】选D。ATP中特殊化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,容易脱离,具有较高的转移势能。因此,ATP末端磷酸基团脱落时伴随能量的转移,A正确;蛋白质发生磷酸化,使蛋白质的空间结构改变,从而使蛋白质的活性发生变化,但并没有变性,B正确;ATP推动蛋白质做功的过程中有ATP的水解,ATP的水解与吸能反应有关,C正确;看图可知,蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解,形成的产物之一是ADP,ADP还需要再脱掉一个磷酸基团才能参与RNA的合成,D错误。从教材走向高考4.(必修1P89插图改编)萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并发出荧光。(1)萤火虫合成ATP时的能量来源是__________________________________________________。

请从化学结构的角度解释ATP能为荧光素供能的原因是_______________________________________________。

细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量ATP含有特殊化学键,水解能释放出大量的能量【解析】(1)萤火虫不能进行光合作用,所以萤火虫合成ATP时的能量来源是细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。ATP是直接给细胞的生命活动提供能量的物质,结构上含有两个特殊化学键,其中远离A的那个特殊化学键很容易水解,于是远离A的那个P就脱离下来,形成游离的Pi,同时释放大量的能量,ATP就转化成ADP,释放的能量就为荧光素供能。(2)ATP合成酶是催化ADP和Pi合成ATP的酶。ATP合成酶广泛分布于萤火虫细胞的细胞质基质以及________________________________________。

(3)用所给材料设计实验证明荧光素酶具有专一性。要求:写出实验思路和预期结果及结论。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

。

(实验材料:激活的荧光素、荧光素酶、淀粉酶)线粒体内膜和线粒体基质(或线粒体)

实验思路:取两支试管并编号为A、B;分别加入等量的激活的荧光素,其他条件相同。A试管加入荧光素酶,B试管加入淀粉酶。观察试管是否发出荧光。预期结果及结论:A试管发出荧光,B试管不发出荧光,荧光素酶具有专一性【解析】(2)ATP在动物细胞中通过细胞呼吸产生,场所为细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜(或线粒体)。(3)酶具有专一性,从题干可知,荧光素接受ATP提供的能量后,在荧光素酶的催化作用下,与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并发出荧光。利用此原理可证明荧光素酶的专一性,因此实验思路和预期结果及结论如下:取两支试管并编号为A、B;分别加入等量的激活的荧光素,其他条件相同。A试管加入荧光素酶,B试管加入淀粉酶。观察试管是否发出荧光。预期结果及结论:A试管发出荧光,B试管不发出荧光,荧光素酶具有专一性。悟高考·瞻动向体验高考·淬炼考能1.(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~表示高能磷酸键,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位磷酸基团之间的高能磷酸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中√【解析】选C。本题考查ATP的相关知识。ATP为细胞内的直接能源物质,γ位磷酸基团脱离,ATP转化为ADP的过程释放能量,可为离子的主动运输提供能量,A正确;ATP分子水解两个高能磷酸键后,得到RNA的基本组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA,B正确;ATP可在细胞核中发挥作用,如细胞核中可进行转录过程,ATP可以为RNA的合成提供能量,故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂,C错误;光合作用光反应过程中,在有关酶的催化作用下,光合色素吸收的光能促成ADP与Pi发生化学反应,形成ATP,故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中,D正确。2.(2021·湖南高考)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是(

)A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响√【解析】选B。由题干和图中信息可知:蛋白质磷酸化和去磷酸化改变了蛋白质的空间结构,进而实现细胞信号的传递,体现出蛋白质结构与信息传递功能相适应的观点,A正确;这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,就不能发生磷酸化和去磷酸化,进而影响细胞信号传递,B错误;由图中信息可知ATP参与细胞信号传递,C正确;蛋白质磷酸化和去磷酸化反应需要蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用,而酶的活性受温度的影响,D正确。瞭望高考·探悟动态锁定新情境:细菌会发光为保证食品安全,执法人员会使用ATP荧光检测系统对餐饮行业中餐具等用品的微生物含量进行检测。其设计灵感来源于萤火虫尾部发光器发光的原理。基于核心素养的新考向:1.(物质与能量观)图甲为萤火虫尾部发光器发光的原理,据图分析可知萤火虫能够发光是由于萤火虫腹部细胞内的______________催化荧光素反应,从而放出光子而发出荧光,催化过程中消耗的能量由________水解直接提供。

【解析】1.由题图可知,萤火虫能够发光是由于萤火虫腹部细胞内的荧光素酶催化荧光素反应形成荧光素酰腺苷酸,后者在荧光素酶的作用下被氧气氧化发光。催化过程中消耗的能量由ATP水解直接提供。荧光素酶ATP2.(批判性思维)图乙中的荧光检测仪可检测上述反应中荧光强度,从而推测微生物含量。该仪器可用作检测微生物含量的前提包括__________。

①细胞中储备的ATP非常多; ②所有生物活细胞中都含有ATP;③不同细胞中ATP浓度差异不大; ④荧光强度与ATP供应呈正相关;⑤试剂与样品混合后发荧光属于放能反应综合上述材料分析,为保证该反应顺利进行,检测试剂中除荧光素酶外,至少应有__________________。

根据酶的特性,检测试剂应在低温保存,使用时再恢复至常温,原因是________________________________________________________________________________。

②③④

荧光素、氧气

低温条件下酶的空间结构稳定,使用时升高温度可使酶的活性升高并恢复最大活性【解析】2.细胞内的ATP含量较少,①错误;所有生物活细胞中都含有ATP,不同细胞中ATP浓度差异不大,这是以荧光强度推测微生物含量的前提,②③正确;荧光强度与ATP供应呈正相关,所以ATP越多,荧光强度越大,④正确;根据图甲可知,该过程需要ATP水解供能,属于吸能反应,即试剂与样品混合后发荧光属于吸能反应,⑤错误。综上分析,该仪器可用作检测微生物含量的前提包括②③④。为保证该反应顺利进行,检测试剂中除荧光素酶外,至少应有荧光素、氧气。由于低温条件下酶的活性较低,且酶的分子结构较稳定,使用时升高温度可使酶的活性升高,因此检测试剂应在低温保存,使用时再恢复至常温。3.(结果分析)严谨的检测操作才能保证测量结果准确。执法人员检测前通常会带上无菌手套,主要是为了避免____________________________导致检测到的微生物含量偏________。检测时用拭子反复擦拭可以破坏微生物的细胞膜,进而更准确地检测出ATP的含量,因为ATP产生于__________。

手上携带的杂菌污染高细胞内4.(关注食品安全)若测试餐具时显示ATP含量超过警戒值,可要求商家通过______________________(写出1项即可)措施降低微生物含量,以保证食品安全卫生。为避免太空环境引起微生物变异,威胁到航天员的健康,火箭发射前可用ATP荧光检测系统对太空舱进行卫生检测,此时警戒值应________(填“上调”“下调”或“不变”)。

高温煮沸餐具下调【解析】3.执法人员检测前通常会带上无菌手套,主要是为了避免手上携带的杂菌污染导致检测到的微生物含量偏高。因为ATP产生于微生物细胞内,通过细胞呼吸产生,因此检测时用拭子反复擦拭可以破坏微生物的细胞膜,可使ATP释放,进而更准确地检测出ATP的含量。【解析】4.高温可杀死微生物,因此若测试餐具时显示ATP含量超过警戒值,可要求商家通过高温煮沸餐具等措施降低微生物含量,以保证食品安全卫生。为避免太空环境引起微生物变异,威胁到航天员的健康,需要太空舱内微生物数量极少,因此警戒值应下调。3.ATP与ADP的相互转化:(1)图解:(2)方程式:ATPADP+Pi+能量(3)ATP的合成:(4)ATP的水解:释放的能量可用于吸能反应、主动运输、肌肉收缩、生物发光等生理活动。能量来源场所光能_____________________有机物氧化分解释放的化学能细胞质基质、_______叶绿体类囊体薄膜线粒体【思考辨析】1.合成ATP所需的能量由磷酸提供。 ()分析:合成ATP所需的能量可以是光能,也可以是有机物中稳定的化学能等,并不是由磷酸提供。2.ATP可以水解为ADP和磷酸。 ()3.叶绿体中既能合成ATP也