2023届高三生物一轮复习细胞的能量货币ATP探究案

第5章 　细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币”ATP （探究案） 【学习目标】 1. 通过ATP结构分析，总结ATP的供能原理。 2. 分析ATP与ADP的转化过程，理解ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。 3. 构建酶特性的相关曲线，培养科学思维（模型与建模）。 【合作探究】 合作探究一：ATP结构与供能原理 情景一：ATP之所以是直接能源物质，是由其分子结构所决定的。如下图： 对此，以往教材的解释是ATP分子中两个相邻的磷酸基团之间有高能磷酸键，该键断裂会释放大量的能量。 思考1：上述说法不合理之处表现在哪里？ 思考2：本节课题目是《细胞的能量“货币”ATP》，结合ATP结构特点，描述ATP的供能原理，并用一句话来概括ATP的作用？ 【典型例题】1．研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是（    ） A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性 C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等 D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内 【变式训练】1．在细胞中dATP（d表示脱氧）是DNA生物合成的原料之一，可用α、β和γ表示dATP或ATP上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα～Pβ～Pγ或dA-Pα～Pβ～Pγ）。下列叙述错误的是（    ） A．dATP和ATP中“γ”位的磷酸基团具有较高的转移势能 B．一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成 C．ATP是细胞生命活动的直接能源物质，在细胞中储存有大量的ATP D．“α”位上含有32P的dATP可用于对DNA分子进行32P标记 合作探究二：ATP与ADP的相互转化 情景二：材料一：一般地说，ATP在细胞内形成后不到1 min的时间就要发生转化。这样累计下来，生物体内ATP转化的总量是很大的。例如，一个成年人在静止的状态下，24 h内竟有40 kg的ATP发生转化；在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5 kg/min。总之，在活细胞中，ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的，其消耗与再生的速度是相对平衡的ATP的含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的水平。可见，细胞内ATP系统处在动态平衡之中，这对于构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。 材料二：在ATP的合成中，ATP合酶 (ATP synthase) 是关键酶。它是一种ATP驱动的质子运输体，在氧化磷酸化和光合磷酸化过程中当质子顺电化学梯度流动时催化ADP和无机磷酸合成ATP。 材料三：腺苷三磷酸酶简称ATP酶，是存在于细胞质膜和液泡膜中能催化ATP水解并释放能量的酶.它们与无机离子和代谢物的跨膜主动运输有关，包括F型、P型、V型等。F型ATP酶就是上述的ATP合酶，它不仅可以利用质子动力势催化ADP合成ATP，也可以在没有氢离子梯度通过质子通道时，催化ATP的水解。 思考1：根据材料一可得出什么样的结论？ 思考2：由材料二推断ATP合成酶的分布场所。 【典型例题】2．图1所示为线粒体内膜上发生的质子转运和ATP合成过程，线粒体基质中的NADH脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水；图2所示为光合作用光合磷酸化过程。①～⑤表示过程，⑥～⑧表示结构，据图回答下列问题。 (1）图1所示的过程可能发生在有氧呼吸的第_______阶段，为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图3所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列哪项说法错误_______ A．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多 B．DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，生成的ATP减少 C．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸产热多 D．4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻 (2）参与②⑤过程的蛋白质是同一种，由CF0、CF1两部分构成，其中亲水部分应为______。该蛋白质的作用是______________________________。 (3）据图2判断，水的光解发生在______（填“⑥”或“⑦”或“⑧”），其上发生的反应产物有____________。叶绿素a（P680和P700）接受光的照射后被激发，释放势能高的电子，电子的最终供体是____________，水的光解造成膜内外质子势能差，而