高考生物一輪復(fù)習(xí)第10講細(xì)胞的能量“貨幣”ATP

第2課時(shí)

細(xì)胞的能量“幣”ATP2024屆生物一輪復(fù)習(xí)第二單元考綱要求：

1.解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。2.結(jié)合ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化模型，認(rèn)識(shí)ATP在細(xì)胞中作為能量“貨幣”的原因。3.ATP生理作用與其結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。

ATP驅(qū)動(dòng)泵能利用ATP水解釋放的能量將小分子或離子進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。有下圖所示的3種類型。(1)P型泵ATP水解產(chǎn)生的Pi有何作用？Ca2+泵催化ATP水解，ATP末端的磷酸基團(tuán)會(huì)脫離下來(lái)與載體蛋白結(jié)合，使載體蛋白發(fā)生磷酸化，導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外(2)V、F型泵分別發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)？V型泵利用ATP水解釋放能量運(yùn)出H+，F(xiàn)型泵利用H+濃度差驅(qū)動(dòng)ATP的合成考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)一、ATP的結(jié)構(gòu)和功能腺嘌呤核糖核苷酸（AMP)是RNA的基本組成單位之一腺苷核糖PPP~A腺嘌呤~磷酸基團(tuán)C、H、O、N、P特殊的化學(xué)鍵1分子腺苷和3分子磷酸基團(tuán)稱為：腺苷三磷酸腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）A-P~P~P（其中A表示腺苷）組成元素化學(xué)組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)一、ATP的結(jié)構(gòu)和功能腺嘌呤核糖核苷酸（AMP)是RNA的基本組成單位之一腺苷核糖PPP~A腺嘌呤~磷酸基團(tuán)特殊的化學(xué)鍵腺苷二磷酸（ADP）腺苷三磷酸（ATP）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)含量特點(diǎn)遠(yuǎn)離腺苷的特殊的化學(xué)鍵易水解，釋放出能量，也可以接受能量而重新形成在細(xì)胞中含量少，ATP與ADP的轉(zhuǎn)化快功能驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)ATP的功能：是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。(1)實(shí)驗(yàn)證據(jù)考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)ATP的功能：是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。ATP熒光檢測(cè)儀基于螢火蟲(chóng)發(fā)光原理(P89)，利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測(cè)三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活細(xì)胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明樣品中(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛(wèi)生狀況。熒光素+O2+ATP氧化熒光素(發(fā)出熒光)熒光素酶熒光強(qiáng)度越強(qiáng)→ATP含量越多→微生物數(shù)量越多(2)應(yīng)用：ATP熒光檢測(cè)儀考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)ATP的利用

問(wèn)：你能補(bǔ)充其他ATP利用的實(shí)例嗎？用于大腦思考用于生物發(fā)電發(fā)光用于各種運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)△拓展：寫(xiě)出圖中標(biāo)出的“A”的含義①

；②

；③

；④

。腺苷腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)A.①代表ATP中的“A”，ATP脫去④⑤成為腺嘌呤核糖核苷酸B.④和⑤之間化學(xué)鍵的形成過(guò)程總是與放能反應(yīng)相關(guān)聯(lián)C.ATP中磷酸基團(tuán)⑤很快就會(huì)被32P標(biāo)記，但是ATP的含量基本不變D.細(xì)胞癌變后ATP末端磷酸基團(tuán)被取代的速率加快典例1.(2022·威海高三期末)將標(biāo)記的32P注入活細(xì)胞內(nèi)，隨后迅速分離細(xì)胞內(nèi)的ATP，測(cè)定其放射性，右圖代表ATP的結(jié)構(gòu)。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A考點(diǎn)一ATP的結(jié)構(gòu)典例2.下列與ATP和酶有關(guān)的敘述，正確的是（

）A.酶與ATP的合成都需要模板B.酶的合成不需要ATP提供能量C.ATP與絕大多數(shù)酶的組成元素相同D.能合成酶的細(xì)胞一定能產(chǎn)生ATP√典例3.(2022·濱州三模)物質(zhì)甲、乙通過(guò)反應(yīng)①②相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程如圖所示，α、β、γ所示位置的磷酸基團(tuán)分別記為Pα、Pβ、Pγ，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．反應(yīng)①常與放能反應(yīng)相聯(lián)系，反應(yīng)②常與吸能反應(yīng)相聯(lián)系B．反應(yīng)②可以發(fā)生在線粒體內(nèi)膜、葉綠體內(nèi)膜上C．通過(guò)PCR反應(yīng)擴(kuò)增DNA時(shí)，甲物質(zhì)可為反應(yīng)提供能量D．用32P標(biāo)記Pα的甲作為RNA合成的原料，可使RNA分子被標(biāo)記D考點(diǎn)二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用一、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化1、ATP的水解：需要水解酶的參與2、ATP的合成：需要合成酶的參與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體有機(jī)物中的化學(xué)能光合作用和呼吸作用△不是可逆反應(yīng)，物質(zhì)可逆，但所需的酶、場(chǎng)所、能量的來(lái)源是不同的伴隨吸能反應(yīng)伴隨放能反應(yīng)考點(diǎn)二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用(1)源于必修1P87“圖5－4”：人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，釋放能量，以供運(yùn)動(dòng)之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒(méi)有太大變化，請(qǐng)分析原因：

。(2)源于必修1P89“拓展應(yīng)用”：在植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說(shuō)明：______________________________________________________。ATP與ADP時(shí)刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中生物界具有統(tǒng)一性，也說(shuō)明種類繁多的生物有著共同的起源教材隱性知識(shí)考點(diǎn)二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用二、ATP的供能機(jī)制Ca2＋主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2＋與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，其酶活性就被激活了在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團(tuán)脫離下來(lái)與載體蛋白結(jié)合，這一過(guò)程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白的磷酸化。載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使Ca2＋的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2＋釋放到膜外考點(diǎn)二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用三、ATP的利用酶活性吸能磷酸化空間結(jié)構(gòu)放能考點(diǎn)二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用

細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的常見(jiàn)生理過(guò)程轉(zhuǎn)化場(chǎng)所常見(jiàn)的生理過(guò)程細(xì)胞膜消耗ATP：主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：細(xì)胞呼吸第一階段葉綠體產(chǎn)生ATP：光反應(yīng)。消耗ATP：暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等線粒體產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段。消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等核糖體消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成細(xì)胞核消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等考點(diǎn)二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用ATP生產(chǎn)量與氧氣供給量的關(guān)系分析

考點(diǎn)二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用拓展：氰化鉀是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3到6分鐘就會(huì)死亡。一個(gè)正常人體內(nèi)ATP和ADP總量很少，基本保持一定，約2～6mg，但一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg。(1)以上資料說(shuō)明了ATP有什么特點(diǎn)？提示ATP在體內(nèi)含量少，轉(zhuǎn)化快，且對(duì)體內(nèi)穩(wěn)定的供能有重要意義。(2)氰化鉀主要作用于什么細(xì)胞器？提示線粒體。典例4.如圖是生物界中能量“貨幣”ATP的循環(huán)示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是A.圖中的M指的是腺苷，N指

的是核糖B.暗反應(yīng)中ATP用于固定CO2和還原C3C.ATP的“充電”需要酶的催化，而“放能”不需要D.食物為ATP“充電”指的是有機(jī)物經(jīng)過(guò)氧化分解，釋放能量并生成ATP√考點(diǎn)二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用典例5.根據(jù)所消耗能量的來(lái)源不同，主動(dòng)