2025年新高考生物一輪復(fù)習(xí)第3單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第08講酶和ATP(第二課時)(講義)(學(xué)生版+解析)

第08講酶和ATP（第二課時）目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 102知識導(dǎo)圖·思維領(lǐng)航 203考點突破·考法探究 3考點一ATP的結(jié)構(gòu)和功能 3知識點1ATP的結(jié)構(gòu) 3知識點2ATP的功能 4考向1結(jié)合ATP的結(jié)構(gòu)和功能，考查結(jié)構(gòu)與功能觀 5考點二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用 6知識點1ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化 6知識點2細(xì)包內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程（?？键c） 8知識點3ATP的供能機(jī)制 8知識點4構(gòu)建ATP產(chǎn)生量與O2供給量曲線模型 9考向1圍繞ATP的轉(zhuǎn)化和利用，考查物質(zhì)與能量觀 1004真題練習(xí)·命題洞見 1105長句分析·規(guī)范作答 13一、教材知識鏈接 13二、教材深挖拓展 13三、長句規(guī)范作答 13考點由高考知核心知識點預(yù)測細(xì)包的能量“貨幣”ATP考點一：ATP的結(jié)構(gòu)和功能（3年12考，全國卷3年0考）（2022·浙江）ATP的結(jié)構(gòu)（2021·海南）ATP的結(jié)構(gòu)（2023·天津）ATP的功能（2022·江蘇）ATP的功能（2021·北京）ATP的功能（2021·湖南）ATP的功能題型：選擇題內(nèi)容：（1）本專題知識難度較低、基礎(chǔ)性強(qiáng)。常結(jié)合物質(zhì)出入細(xì)包的方式、光合作用和呼吸作用綜合等考查考點二：ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用（3年6考，全國卷3年0考）（2022·浙江）吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)（2021·北京）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化（2021·海南）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化課標(biāo)要求1.解釋ATP是驅(qū)動細(xì)包生命活動的直接能源物質(zhì)。新舊教材對比增：①ATP供能機(jī)制及實例；②“～”特殊化學(xué)鍵不穩(wěn)定的原因；③吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)的實例。改：①ATP中文名稱，“～”代表特殊的化學(xué)鍵，不再說高能磷酸鍵；②能量“通貨”改為能量“貨幣”。考點一ATP的結(jié)構(gòu)和功能知識點1ATP的結(jié)構(gòu)1.ATP是一種高能磷酸化合物（1）ATP的中文名稱腺苷三磷酸（ATP)。（2）ATP的組成元素：C、H、O、N、P。（3）ATP結(jié)構(gòu)簡式：A—P～P～P。（4）A、T、P、～的含義：其中“A”表示腺苷，“T”表示三，“P”表示磷酸基團(tuán)，“～”代表一種特殊的化學(xué)鍵(這種特殊的化學(xué)鍵不穩(wěn)定)?！練w納總結(jié)】辨析下列物質(zhì)結(jié)構(gòu)中“A”的含義（5）ATP為什么不穩(wěn)定：～代表特殊的化學(xué)鍵，兩個相鄰磷酸都帶負(fù)電相互排斥等原因，使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP與其他分子結(jié)合的趨勢，具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。（6）ATP是高能磷酸化合物的原因是：1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。2.ATP是驅(qū)動細(xì)包生命活動的直接能源物質(zhì)問題1：如何設(shè)計實驗探究ATP是驅(qū)動細(xì)包生命活動的直接能源物質(zhì)？【拓展延伸】探究生命活動的直接能源物質(zhì)是ATP（1）實驗材料：螢火蟲發(fā)光器干燥后研成粉末，蒸餾水，葡萄糖，脂肪，ATP制劑等。（2）實驗原理：（3）實驗變量：①自變量：添加的物質(zhì)（葡萄糖/脂肪/？）②因變量：是否發(fā)光③無關(guān)變量：溫度等（4）實驗過程：發(fā)光器粉末加入試管暗處理15分鐘→加試劑→黑暗條件下觀察（5）實驗結(jié)論：ATP是驅(qū)動細(xì)包活動的直接能源物質(zhì)。知識點2ATP的功能1.ATP的功能問題2：ATP是唯一的直接能源物質(zhì)嗎？【拓展延伸】NTP與dNTP注意：NTP與dNTP均是高能磷酸化合物，可用作RNA或DNA的合成原料，合成過程中會脫去兩個磷酸基團(tuán)，并釋放出大量的能量。2.應(yīng)用：ATP熒光檢測儀ATP熒光檢測儀基于螢火蟲發(fā)光原理(P89)，利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活細(xì)包中含有恒量的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。熒光強(qiáng)度越強(qiáng)→ATP含量越多→微生物數(shù)量越多考向1結(jié)合ATP的結(jié)構(gòu)和功能，考查結(jié)構(gòu)與功能觀例1．如圖是ATP的結(jié)構(gòu)簡式，圖中①②表示一種特殊的化學(xué)鍵。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.②斷裂后的產(chǎn)物可直接與Pi結(jié)合形成ATPB.①斷裂后的產(chǎn)物可作為合成RNA的原料C.細(xì)包中的高能磷酸化合物不止ATP一種D.ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性【變式訓(xùn)練】1.生物體內(nèi)的高能磷酸化合物有多種，它們在人體合成代謝中有一定差異，如表所示。下列相關(guān)敘述最為準(zhǔn)確的是()高能磷酸化合物ATPGTPUTPCTP主要用途能量“貨幣”蛋白質(zhì)合成糖原合成脂肪和磷脂的合成A.GTP脫去兩個磷酸基團(tuán)是DNA的合成的原料之一B.UTP除了用于糖原合成，還可作為轉(zhuǎn)錄的原料C.無光情況下，葉肉細(xì)包內(nèi)合成ATP的場所是線粒體D.在糖原、脂肪和磷脂的合成過程中，消耗的能量均不能來自ATP【變式訓(xùn)練】2.ATP是細(xì)包的能量“通貨”，關(guān)于ATP的敘述錯誤的是()A．含有C、H、O、N、PB．必須在有氧條件下合成C．胞內(nèi)合成需要酶的催化D．可直接為細(xì)包提供能量【變式訓(xùn)練】3.下列關(guān)于ATP分子的敘述，正確的是()A．A表示腺嘌呤，P表示磷酸基團(tuán)B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五種元素C．1molATP水解，釋放出30.54kJ的能量來自兩個特殊化學(xué)鍵的斷裂D．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的結(jié)構(gòu)與核苷酸很相似考點二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用知識點1ATP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ATP合成酶的參與。注意：不是可逆反應(yīng)，物質(zhì)可逆，但所需的酶、場所、能量的來源是不同的。3.放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)：（1）吸能反應(yīng)總是與___ATP的水解__相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)總是與___ATP的合成__相聯(lián)系，釋放的能量貯存在ATP中。（2）能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。糖類、脂肪等有機(jī)物儲存有大量的能量，但不能被直接利用→（釋放儲存）ATP儲存的能量相對較少，但能被直接利用。結(jié)論：ATP是細(xì)包的能量“貨幣”?！窘滩碾[性知識】(1)源于必修1P87“圖5－4”：人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，釋放能量，以供運動之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化，請分析原因：ATP與ADP時刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動態(tài)平衡之中。(2)源于必修1P89“拓展應(yīng)用”：在植物、動物、細(xì)菌和真菌的細(xì)包內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：生物界具有統(tǒng)一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源?！練w納總結(jié)】ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化相關(guān)知識（1）ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化不可逆：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，從物質(zhì)方面來看是可逆的，從酶、進(jìn)行的場所、能量方面來看是不可逆的。（2）ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不可等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達(dá)30.54kJ/mol的能量。（3）ATP轉(zhuǎn)化為ADP消耗水：ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱為“ATP的水解反應(yīng)”，這一過程需ATP水解酶的催化，同時也需要消耗水。蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。（4）ATP并不是細(xì)包內(nèi)唯一的高能化合物，高能化合物在生物體內(nèi)有很多種，如存在于各種生物體細(xì)包內(nèi)的UTP、GTP、CTP及動物體內(nèi)的磷酸肌酸。（5）細(xì)包中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的共性。知識點2細(xì)包內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程（?？键c）【歸納總結(jié)】總結(jié)細(xì)包內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程轉(zhuǎn)化場所常見的生理過程細(xì)包膜消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐細(xì)包質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：細(xì)包呼吸第一階段；消耗ATP：一些需能反應(yīng)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)錄和蛋白質(zhì)合成等線粒體產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段；消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等核糖體消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成細(xì)包核消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等知識點3ATP的供能機(jī)制1.ATP為主動運輸提供能量的過程參與Ca2＋主動運輸?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)位點結(jié)合時，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)脫離下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨著能量的轉(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)合位點轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2＋釋放到膜外。2.ATP供能機(jī)制ATP水解釋放磷酸基團(tuán)→蛋白質(zhì)等分子磷酸化→分子空間結(jié)構(gòu)改變，活性也被改變→參與各種化學(xué)反應(yīng)。【名師點撥】ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通的模型圖。知識點4構(gòu)建ATP產(chǎn)生量與O2供給量曲線模型（1）甲圖：①A點：表示在無氧條件下，細(xì)包可通過無氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。②AB段：表示隨O2供給量的增多，有氧呼吸明顯增強(qiáng),通過有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生量隨之增加。③BC段：表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶ATP、磷酸等。（2）乙圖：可表示哺乳動物的成熟紅細(xì)包中的ATP來自無氧呼吸與O2供給量無關(guān)?！疽族e辨析】1．ATP是驅(qū)動細(xì)包生命活動的唯一的直接能源物質(zhì)。(必修1P86正文)()2．ATP由腺苷、核糖和三分子磷酸組成。(必修1P86相關(guān)信息)()3．ATP含有3個特殊化學(xué)鍵，但是只有一個特殊化學(xué)鍵會發(fā)生斷裂。(必修1P86正文)()4．植物細(xì)包可以通過光合作用和細(xì)包呼吸形成ATP，而動物細(xì)包只能通過細(xì)包呼吸形成ATP。(必修1P87圖5-5)()5．ATP水解釋放的能量可用于細(xì)包內(nèi)的放能反應(yīng)。(必修1P89正文)()考向1圍繞ATP的轉(zhuǎn)化和利用，考查物質(zhì)與能量觀例1．蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化被比喻為一種“分子開關(guān)”，分子開關(guān)的機(jī)理如圖所示。下列有關(guān)分子開關(guān)的說法，錯誤的是()A.劇烈運動過程中分子開關(guān)的頻率遠(yuǎn)高于靜息狀態(tài)B.“分子開關(guān)”的磷酸化與去磷酸化過程屬于可逆反應(yīng)C.蛋白質(zhì)的磷酸化是翻譯后的修飾D.細(xì)包膜上存在蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化【變式訓(xùn)練】1.如圖所示為ATP合成酶結(jié)構(gòu)及其作用機(jī)制。H＋沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì)，推動ATP的合成。某些減肥藥物能夠增加線粒體內(nèi)膜對H＋的通透性，降低H＋膜內(nèi)外濃度差。下列相關(guān)敘述正確的是()A.ATP合成酶還存在于葉綠體內(nèi)膜和葉綠體類囊體薄膜B.圖中合成ATP的能量來自H＋濃度差產(chǎn)生的勢能D．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快，且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)包核內(nèi)2.（2021·湖南·高考真題）某些蛋白質(zhì)在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細(xì)包信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A．這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點B．這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點的氨基酸缺失，不影響細(xì)包信號傳遞C．作為能量“通貨”的ATP能參與細(xì)包信號傳遞D．蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)受溫度的影響3.（2021·北京·高考真題）ATP是細(xì)包的能量“通貨”，關(guān)于ATP的敘述錯誤的是（）A．含有C、H、O、N、P B．必須在有氧條件下合成C．胞內(nèi)合成需要酶的催化 D．可直接為細(xì)包提供能量4.（2023·重慶·高考真題）哺乳動物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為NADH（[H]）。研究者以小鼠為模型，探究了哺乳動物與腸道菌群之間NAD+代謝的關(guān)系，如圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A．靜脈注射標(biāo)記的NA，腸腔內(nèi)會出現(xiàn)標(biāo)記的NAMB．靜脈注射標(biāo)記的NAM，細(xì)包質(zhì)基質(zhì)會出現(xiàn)標(biāo)記的NADHC．食物中缺乏NAM時，組織細(xì)包仍可用NAM合成NAD+D．腸道中的厭氧菌合成ATP所需的能量主要來自于NADH5.（2023·天津·高考真題）衣原體是一類原核寄生生物，缺乏細(xì)包呼吸相關(guān)酶，不能產(chǎn)生自身生命活動所需能量，因此需從寄主吸收（

）一、教材知識鏈接1.ATP是腺苷三磷酸的英文名稱縮寫。ATP分子的結(jié)構(gòu)可以簡寫成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由一分子的腺嘌呤和一分子核糖組成，P代表磷酸基團(tuán)，～代表一種特殊的化學(xué)鍵，A—P可代表腺嘌呤核糖核苷酸。(P86)2.對于動物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌來說，產(chǎn)生ATP的生理過程是呼吸作用，場所是細(xì)包質(zhì)基質(zhì)和線粒體；對于綠色植物來說，產(chǎn)生ATP的生理作用是呼吸作用和光合作用，場所是細(xì)包質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。(P87)3.ATP在細(xì)包中含量少，轉(zhuǎn)化迅速，含量處于動態(tài)平衡。(P87)4.細(xì)包內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有些是需要吸收能量的，有些是釋放能量的。吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)一般與ATP合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中。(P89)二、教材深挖拓展1.(教材必修1P89)如果把糖類和脂肪比作大額支票，ATP相當(dāng)于現(xiàn)金，這種比喻有道理的原因是:2.(教材必修1P89“文字信息”)螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)包中含有熒光素和熒光素酶，其中熒光素是其特有的發(fā)光物質(zhì)。熒光素接受ATP提供的能量后就被激活。在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光，此過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換為ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?。三、長句規(guī)范作答1.(科學(xué)思維)ATP中含有3個磷酸基團(tuán)，磷酸基團(tuán)帶有負(fù)電荷。請從電荷間的相互作用角度解釋ATP分子中遠(yuǎn)離腺苷的那個特殊化學(xué)鍵容易水解的原因。2．(科學(xué)思維)植物、動物、細(xì)菌和真菌的細(xì)包內(nèi)，都以ATP作為能量“通貨”，這說明了什么？3.（科學(xué)探究）人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，以供運動之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化，請分析原因：第08講酶和ATP（第二課時）目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 102知識導(dǎo)圖·思維領(lǐng)航 203考點突破·考法探究 3考點一ATP的結(jié)構(gòu)和功能 3知識點1ATP的結(jié)構(gòu) 3知識點2ATP的功能 4考向1結(jié)合ATP的結(jié)構(gòu)和功能，考查結(jié)構(gòu)與功能觀 5考點二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用 7知識點1ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化 7知識點2細(xì)包內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程（常考點） 8知識點3ATP的供能機(jī)制 9知識點4構(gòu)建ATP產(chǎn)生量與O2供給量曲線模型 10考向1圍繞ATP的轉(zhuǎn)化和利用，考查物質(zhì)與能量觀 1104真題練習(xí)·命題洞見 1305長句分析·規(guī)范作答 16一、教材知識鏈接 16二、教材深挖拓展 16三、長句規(guī)范作答 17考點由高考知核心知識點預(yù)測細(xì)包的能量“貨幣”ATP考點一：ATP的結(jié)構(gòu)和功能（3年12考，全國卷3年0考）（2022·浙江）ATP的結(jié)構(gòu)（2021·海南）ATP的結(jié)構(gòu)（2023·天津）ATP的功能（2022·江蘇）ATP的功能（2021·北京）ATP的功能（2021·湖南）ATP的功能題型：選擇題內(nèi)容：（1）本專題知識難度較低、基礎(chǔ)性強(qiáng)。常結(jié)合物質(zhì)出入細(xì)包的方式、光合作用和呼吸作用綜合等考查考點二：ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用（3年6考，全國卷3年0考）（2022·浙江）吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)（2021·北京）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化（2021·海南）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化課標(biāo)要求1.解釋ATP是驅(qū)動細(xì)包生命活動的直接能源物質(zhì)。新舊教材對比增：①ATP供能機(jī)制及實例；②“～”特殊化學(xué)鍵不穩(wěn)定的原因；③吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)的實例。改：①ATP中文名稱，“～”代表特殊的化學(xué)鍵，不再說高能磷酸鍵；②能量“通貨”改為能量“貨幣”?？键c一ATP的結(jié)構(gòu)和功能知識點1ATP的結(jié)構(gòu)1.ATP是一種高能磷酸化合物（1）ATP的中文名稱腺苷三磷酸（ATP)。（2）ATP的組成元素：C、H、O、N、P。（3）ATP結(jié)構(gòu)簡式：A—P～P～P。（4）A、T、P、～的含義：其中“A”表示腺苷，“T”表示三，“P”表示磷酸基團(tuán)，“～”代表一種特殊的化學(xué)鍵(這種特殊的化學(xué)鍵不穩(wěn)定)?！練w納總結(jié)】辨析下列物質(zhì)結(jié)構(gòu)中“A”的含義（5）ATP為什么不穩(wěn)定：～代表特殊的化學(xué)鍵，兩個相鄰磷酸都帶負(fù)電相互排斥等原因，使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP與其他分子結(jié)合的趨勢，具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。（6）ATP是高能磷酸化合物的原因是：1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。2.ATP是驅(qū)動細(xì)包生命活動的直接能源物質(zhì)問題1：如何設(shè)計實驗探究ATP是驅(qū)動細(xì)包生命活動的直接能源物質(zhì)？【拓展延伸】探究生命活動的直接能源物質(zhì)是ATP（1）實驗材料：螢火蟲發(fā)光器干燥后研成粉末，蒸餾水，葡萄糖，脂肪，ATP制劑等。（2）實驗原理：（3）實驗變量：①自變量：添加的物質(zhì)（葡萄糖/脂肪/？）②因變量：是否發(fā)光③無關(guān)變量：溫度等（4）實驗過程：發(fā)光器粉末加入試管暗處理15分鐘→加試劑→黑暗條件下觀察（5）實驗結(jié)論：ATP是驅(qū)動細(xì)包活動的直接能源物質(zhì)。知識點2ATP的功能1.ATP的功能問題2：ATP是唯一的直接能源物質(zhì)嗎？【拓展延伸】NTP與dNTP注意：NTP與dNTP均是高能磷酸化合物，可用作RNA或DNA的合成原料，合成過程中會脫去兩個磷酸基團(tuán)，并釋放出大量的能量。2.應(yīng)用：ATP熒光檢測儀ATP熒光檢測儀基于螢火蟲發(fā)光原理(P89)，利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活細(xì)包中含有恒量的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。熒光強(qiáng)度越強(qiáng)→ATP含量越多→微生物數(shù)量越多考向1結(jié)合ATP的結(jié)構(gòu)和功能，考查結(jié)構(gòu)與功能觀例1．如圖是ATP的結(jié)構(gòu)簡式，圖中①②表示一種特殊的化學(xué)鍵。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.②斷裂后的產(chǎn)物可直接與Pi結(jié)合形成ATPB.①斷裂后的產(chǎn)物可作為合成RNA的原料C.細(xì)包中的高能磷酸化合物不止ATP一種D.ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性【答案】A【解析】②斷裂后的產(chǎn)物是ADP，ADP在有關(guān)酶的作用下，可以接受能量與一個游離的Pi結(jié)合形成ATP，A正確；①斷裂后的產(chǎn)物是腺嘌呤核糖核苷酸，是構(gòu)成RNA的基本組成單位之一，B正確；根據(jù)ATP的結(jié)構(gòu)簡式可以推測細(xì)包中可能還會有GTP、CTP、UTP等高能磷酸化合物，C正確；ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，在所有生物的細(xì)包內(nèi)都是一樣的，這體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性，D錯誤?！咀兪接?xùn)練】1.生物體內(nèi)的高能磷酸化合物有多種，它們在人體合成代謝中有一定差異，如表所示。下列相關(guān)敘述最為準(zhǔn)確的是()高能磷酸化合物ATPGTPUTPCTP主要用途能量“貨幣”蛋白質(zhì)合成糖原合成脂肪和磷脂的合成A.GTP脫去兩個磷酸基團(tuán)是DNA的合成的原料之一B.UTP除了用于糖原合成，還可作為轉(zhuǎn)錄的原料C.無光情況下，葉肉細(xì)包內(nèi)合成ATP的場所是線粒體D.在糖原、脂肪和磷脂的合成過程中，消耗的能量均不能來自ATP【答案】B【解析】GTP脫去兩個磷酸基團(tuán)后，可得到鳥嘌呤核糖核苷酸，是組成RNA的基本單位之一，A不符合題意；由表可知，UTP可用于糖原合成，其脫去兩個磷酸基團(tuán)后可得到尿嘧啶核糖核苷酸，可作為合成RNA的原料，因而可作為轉(zhuǎn)錄的原料，B符合題意；無光情況下，葉肉細(xì)包不能進(jìn)行光合作用，此時葉肉細(xì)包只能通過細(xì)包呼吸合成ATP，場所是線粒體和細(xì)包質(zhì)基質(zhì)，C不符合題意；ATP作為能量“貨幣”，在糖原、脂肪和磷脂的合成過程中，消耗的能量可來自ATP，D不符合題意。【變式訓(xùn)練】2.ATP是細(xì)包的能量“通貨”，關(guān)于ATP的敘述錯誤的是()A．含有C、H、O、N、PB．必須在有氧條件下合成C．胞內(nèi)合成需要酶的催化D．可直接為細(xì)包提供能量【答案】B【解析】ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團(tuán)，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；在無氧條件下，無氧呼吸過程中也能合成ATP，B錯誤；ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化，C正確；ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，可直接為細(xì)包提供能量，D錯誤?！咀兪接?xùn)練】3.下列關(guān)于ATP分子的敘述，正確的是()A．A表示腺嘌呤，P表示磷酸基團(tuán)B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五種元素C．1molATP水解，釋放出30.54kJ的能量來自兩個特殊化學(xué)鍵的斷裂D．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的結(jié)構(gòu)與核苷酸很相似【答案】B【解析】ATP分子的結(jié)構(gòu)簡式為A—P～P～P，其中的A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤組成，P代表磷酸基團(tuán)，～代表一種特殊的化學(xué)鍵，T表示三個(磷酸基團(tuán))，可見，ATP分子中含有C、H、O、N、P五種元素，A、D錯誤，B正確；1molATP水解釋放出30.54kJ的能量來自遠(yuǎn)離“腺苷”的那個特殊化學(xué)鍵的斷裂，C錯誤?？键c二ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用知識點1ATP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ATP合成酶的參與。注意：不是可逆反應(yīng)，物質(zhì)可逆，但所需的酶、場所、能量的來源是不同的。3.放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)：（1）吸能反應(yīng)總是與___ATP的水解__相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)總是與___ATP的合成__相聯(lián)系，釋放的能量貯存在ATP中。（2）能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。糖類、脂肪等有機(jī)物儲存有大量的能量，但不能被直接利用→（釋放儲存）ATP儲存的能量相對較少，但能被直接利用。結(jié)論：ATP是細(xì)包的能量“貨幣”?！窘滩碾[性知識】(1)源于必修1P87“圖5－4”：人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，釋放能量，以供運動之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化，請分析原因：ATP與ADP時刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動態(tài)平衡之中。(2)源于必修1P89“拓展應(yīng)用”：在植物、動物、細(xì)菌和真菌的細(xì)包內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：生物界具有統(tǒng)一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源?！練w納總結(jié)】ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化相關(guān)知識（1）ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化不可逆：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，從物質(zhì)方面來看是可逆的，從酶、進(jìn)行的場所、能量方面來看是不可逆的。（2）ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不可等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達(dá)30.54kJ/mol的能量。（3）ATP轉(zhuǎn)化為ADP消耗水：ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱為“ATP的水解反應(yīng)”，這一過程需ATP水解酶的催化，同時也需要消耗水。蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。（4）ATP并不是細(xì)包內(nèi)唯一的高能化合物，高能化合物在生物體內(nèi)有很多種，如存在于各種生物體細(xì)包內(nèi)的UTP、GTP、CTP及動物體內(nèi)的磷酸肌酸。（5）細(xì)包中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的共性。知識點2細(xì)包內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程（?？键c）【歸納總結(jié)】總結(jié)細(xì)包內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程轉(zhuǎn)化場所常見的生理過程細(xì)包膜消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐細(xì)包質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：細(xì)包呼吸第一階段；消耗ATP：一些需能反應(yīng)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)錄和蛋白質(zhì)合成等線粒體產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段；消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等核糖體消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成細(xì)包核消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等知識點3ATP的供能機(jī)制1.ATP為主動運輸提供能量的過程參與Ca2＋主動運輸?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)位點結(jié)合時，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)脫離下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨著能量的轉(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)合位點轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2＋釋放到膜外。2.ATP供能機(jī)制ATP水解釋放磷酸基團(tuán)→蛋白質(zhì)等分子磷酸化→分子空間結(jié)構(gòu)改變，活性也被改變→參與各種化學(xué)反應(yīng)?！久麕燑c撥】ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通的模型圖。知識點4構(gòu)建ATP產(chǎn)生量與O2供給量曲線模型（1）甲圖：①A點：表示在無氧條件下，細(xì)包可通過無氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。②AB段：表示隨O2供給量的增多，有氧呼吸明顯增強(qiáng),通過有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生量隨之增加。③BC段：表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶ATP、磷酸等。（2）乙圖：可表示哺乳動物的成熟紅細(xì)包中的ATP來自無氧呼吸與O2供給量無關(guān)?！疽族e辨析】1．ATP是驅(qū)動細(xì)包生命活動的唯一的直接能源物質(zhì)。(必修1P86正文)(×)提示：ATP并不是細(xì)包內(nèi)唯一的高能化合物，高能化合物在生物體內(nèi)有很多種2．ATP由腺苷、核糖和三分子磷酸組成。(必修1P86相關(guān)信息)(×)提示：ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成，是構(gòu)成RNA的基本單位之一3．ATP含有3個特殊化學(xué)鍵，但是只有一個特殊化學(xué)鍵會發(fā)生斷裂。(必修1P86正文)(×)提示：ATP含有2個特殊化學(xué)鍵4．植物細(xì)包可以通過光合作用和細(xì)包呼吸形成ATP，而動物細(xì)包只能通過細(xì)包呼吸形成ATP。(必修1P87圖5-5)(√)5．ATP水解釋放的能量可用于細(xì)包內(nèi)的放能反應(yīng)。(必修1P89正文)(×)提示：吸能反應(yīng)考向1圍繞ATP的轉(zhuǎn)化和利用，考查物質(zhì)與能量觀例1．蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化被比喻為一種“分子開關(guān)”，分子開關(guān)的機(jī)理如圖所示。下列有關(guān)分子開關(guān)的說法，錯誤的是()A.劇烈運動過程中分子開關(guān)的頻率遠(yuǎn)高于靜息狀態(tài)B.“分子開關(guān)”的磷酸化與去磷酸化過程屬于可逆反應(yīng)C.蛋白質(zhì)的磷酸化是翻譯后的修飾D.細(xì)包膜上存在蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化【答案】B【解析】劇烈運動過程中，細(xì)包代謝加快，需要的有活性蛋白增多，推測分子開關(guān)頻率更高，A正確；蛋白質(zhì)的磷酸化和去磷酸化所需要的酶分別為蛋白激酶和蛋白磷酸酶，不屬于可逆反應(yīng)，B錯誤；蛋白質(zhì)磷酸化使無活性蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘鞍?，屬于翻譯后的修飾，C正確；細(xì)包膜上行使主動運輸功能的載體蛋白存在蛋白質(zhì)的磷酸化和去磷酸化，D錯誤?！咀兪接?xùn)練】1.如圖所示為ATP合成酶結(jié)構(gòu)及其作用機(jī)制。H＋沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì)，推動ATP的合成。某些減肥藥物能夠增加線粒體內(nèi)膜對H＋的通透性，降低H＋膜內(nèi)外濃度差。下列相關(guān)敘述正確的是()A.ATP合成酶還存在于葉綠體內(nèi)膜和葉綠體類囊體薄膜B.圖中合成ATP的能量來自H＋濃度差產(chǎn)生的勢能C.圖中產(chǎn)生的ATP可用于一切生命活動D.減肥藥物會加快ATP的產(chǎn)生，有利于健康【答案】B【解析】線粒體內(nèi)膜和葉綠體類囊體薄膜上都存在ATP合成酶，但葉綠體內(nèi)膜上不存在ATP合成酶，A正確；由圖可知，合成ATP的能量來自H＋濃度差產(chǎn)生的勢能，B正確；光合作用暗反應(yīng)階段需要的ATP來自光反應(yīng)階段(葉綠體類囊體薄膜產(chǎn)生的)而非來自線粒體，C錯誤；減肥藥物能夠增加線粒體內(nèi)膜對H＋的通透性，降低H＋膜內(nèi)外的濃度差，減慢ATP的產(chǎn)生，不利于健康，D錯誤。【思維建?！?1)ATP的來源和去向小結(jié)(2)磷酸化和去磷酸化在相應(yīng)的位置上，加上磷酸基團(tuán)稱為磷酸化，將磷酸基團(tuán)去除稱為去磷酸化。腺苷二磷酸加上磷酸基團(tuán)發(fā)生在葉綠體內(nèi)，稱光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基團(tuán)發(fā)生在線粒體內(nèi)，稱氧化磷酸化。這兩種磷酸化過程中，都伴隨著能量向ATP的轉(zhuǎn)移。若蛋白質(zhì)分子加上磷酸基團(tuán)，稱蛋白質(zhì)分子的磷酸化，已磷酸化的蛋白質(zhì)分子去除磷酸基團(tuán)，稱蛋白質(zhì)分子的去磷酸化。磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白質(zhì)分子的磷酸化和去磷酸化。蛋白質(zhì)分子的磷酸化過程，往往伴隨著ATP水解，提供磷酸基團(tuán)。【變式訓(xùn)練】2.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)過氧化分解，釋放能量并生成ATP【答案】D【解析】根據(jù)題圖分析可知，M指的是腺嘌呤、N為核糖，A正確；如果ATP來自光反應(yīng)，則這部分ATP只能用于暗反應(yīng)中還原C3，固定CO2不需要消耗能量，B錯誤；ATP的合成和分解均需要酶的催化，C錯誤；食物中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成ATP中活躍的化學(xué)能，需通過呼吸作用來完成，D錯誤?！咀兪接?xùn)練】3.根據(jù)所消耗能量的來源不同，主動運輸分為三種類型，如圖a、b、c所示，■、▲、○代表跨膜的離子或小分子。下列相關(guān)說法錯誤的是()A．圖中屬于膜外側(cè)的是P側(cè)B．a(chǎn)類型主動運輸可能不消耗能量C．b類型所需ATP可以產(chǎn)生于細(xì)包質(zhì)基質(zhì)、線粒體D．藍(lán)細(xì)菌有可能存在c類型的主動運輸【答案】B【解析】由于圖中P側(cè)有糖蛋白，所以屬于膜外側(cè)的是P側(cè)，A正確；X物質(zhì)運輸是順濃度梯度，屬于協(xié)助擴(kuò)散，Y物質(zhì)是由低濃度向高濃度一側(cè)運輸，應(yīng)屬于主動運輸，Y與X通過同一個載體運輸，可知Y轉(zhuǎn)運所需的能量來源于X通過載體蛋白順濃度梯度運輸產(chǎn)生的勢能，B錯誤；b方式是消耗ATP的主動運輸，消耗的ATP來自呼吸作用，而呼吸作用發(fā)生的場所是細(xì)包質(zhì)基質(zhì)和線粒體，C正確；藍(lán)細(xì)菌含有葉綠素和藻藍(lán)素，可以進(jìn)行光合作用，有可能存在c類型的主動運輸，D錯誤。1.（2021·海南·高考真題）研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)包，1~2min后迅速分離得到細(xì)包內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是（

）A．該實驗表明，細(xì)包內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB．32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C．32P在ATP的3個磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等D．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快，且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)包核內(nèi)【答案】B【分析】ATP又叫三磷酸腺苷，簡稱為ATP，其結(jié)構(gòu)式是：A-P～P～P，A-表示腺苷、T-表示三個、P-表示磷酸基團(tuán)，“～”表示高能磷酸鍵?！驹斀狻緼、根據(jù)題意可知：該實驗不能說明細(xì)包內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP，A正確；B、根據(jù)題干信息“結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致?！闭f明：32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性，B正確；C、根據(jù)題干信息“放射性幾乎只出現(xiàn)在ATP的末端磷酸基團(tuán)”可知，32P在ATP的3個磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率不同，C錯誤；D、該實驗不能說明轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)包核內(nèi)，D錯誤。故選B。2.（2021·湖南·高考真題）某些蛋白質(zhì)在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細(xì)包信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A．這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點B．這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點的氨基酸缺失，不影響細(xì)包信號傳遞C．作為能量“通貨”的ATP能參與細(xì)包信號傳遞D．蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)受溫度的影響【答案】B【分析】分析圖形，在信號的刺激下，蛋白激酶催化ATP將蛋白質(zhì)磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白質(zhì)，使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白質(zhì)上的磷酸基團(tuán)脫落，形成去磷酸化的蛋白質(zhì)，從而使蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的恢復(fù)?！驹斀狻緼、通過蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而來實現(xiàn)細(xì)包信號的傳遞，體現(xiàn)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點，A正確；B、如果這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點的氨基酸缺失，將會使該位點無法磷酸化，進(jìn)而影響細(xì)包信號的傳遞，B錯誤；C、根據(jù)題干信息：進(jìn)行細(xì)包信息傳遞的蛋白質(zhì)需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團(tuán)和能量，從而參與細(xì)包信號傳遞，C正確；D、溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)，D錯誤。故選B?！绢}后悟道·歸納】(1)細(xì)包中ATP含量