2022届高三一轮复习生物:专题七 ATP与细胞呼吸知识总结

专题七 ATP与细胞呼吸 【专题知识框架】 一、ATP的结构与功能 1、ATP的结构 （1）全称：腺苷三磷酸 （2）元素组成：C、H、O、N、P （3）结构简式：A—P～P～P，“A”：腺苷，“T”：三个，“P”：磷酸基团，“—”： 普通的化学键，“～”：特殊的化学键。（末端磷酸基团有较高的转移势能） （4）化学组成：1分子腺苷（腺嘌呤＋核糖）和三分子磷酸基团 AMP：RNA的基本组成单位之一。 （5）特点：远离A的那个特殊化学键容易断裂、也容易形成。 2、ATP的功能 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。（但不是唯一直接能源物质，GTP、CTP、UTP等也是直接能源物质） 说明：ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量相关的物质，ATP不等于能量。 二、ATP与ADP的相互转化 1、总结 （1）从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应（反应物还需要水，反应方程 式未体现出来），催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反 应，催化该反应的酶属于合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。 （2）从能量上看：ATP水解释放的能量来自于储存在特殊化学键内的化学能；而 合成ATP的能量主要来自呼吸作用产生的化学能和光合作用吸收的光能。因 此能量的来源是不同的。 （3）从ATP合成与分解的场所上看：ATP合成的场所是细胞质基质（细胞呼吸第 一阶段、化能合成作用）、线粒体和叶绿体（类囊体薄膜）；而分解ATP的场 所较多，如细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等，因此其合成与分 解的场所不尽相同，很显然ATP与ADP的相互转化并不是同时进行的。 （4）综上所述，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量 的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可 逆反应。（物质是可循环利用，能量不可循环利用）。 2、ATP与ADP相互转化的特点： （1）ATP与ADP在细胞内的含量均很少。 （2）无论剧烈运动还是安静，无论饱食还是饥饿，ATP与ADP的相互转化总是处 于动态平衡中，二者的含量均不会明显增加或减少，但剧烈运动相对于安静 状态，ATP与ADP的转化速率加快，以满足细胞对能量的需求。 （3）ATP与ADP的相互转化在所有细胞中都是一样的，体现了生物界的统一性。 三、ATP的形成和利用 1、ATP的形成途径 2、ATP的利用 如：DNA复制、转录、翻译等 说明：淀粉在唾液淀粉酶的作用下水解为麦芽糖并最终水解为葡萄糖的过程不消耗ATP，也不产生ATP。 ATP为主动运输供能的过程： 1、Ca2+载体蛋白同时是ATP水解酶； 2、Ca2+先与载体蛋白结合，激活其ATP水解功能； 3、ATP与水解酶结合，末端磷酸基团携能量与该载体蛋白结合，并把能量转移给 载体蛋白；（此过程称为载体蛋白磷酸化） 4、得到能量的磷酸化的载体蛋白发生空间结构改变，将Ca2+通过主动运输的方式 运出细胞（空间结构改变已经将能量消耗） 5、载体蛋白恢复其原有结构。（载体蛋白去磷酸化，此时不会合成ATP） 3、总结 4、ATP产生和消耗的生理过程及场所 场所 生理过程 细胞膜 产生ATP：部分原核生物有氧呼吸第三阶段 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐， 细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段 消耗ATP：各种需能的代谢反应 叶绿体 产生ATP：光反应（只能用于暗反应） 消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录等。（所需ATP也可来自线粒体） 线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段（该ATP可被多种生理过程利用） 无氧呼吸只在第一阶段产生ATP,第二阶段不产生ATP 消耗ATP：自身DNA复制、转录等 核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成 细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等 5、ATP产生量与O2供应量的关系 ①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物产生少量ATP。 ②AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放 的能量增多，ATP的产生量逐渐增多。 ③BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素 可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。 ④针对动物，若横轴改为呼吸强度，则曲线应从0开始。 四、ATP是细胞中能量的“货币” （1）吸能反应：与ATP水解反应相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。 （2）放能反应：与ATP合成反应相联系，释放的能量储存在ATP中。如葡萄糖氧 化分解。 （3）能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应