第三单元第2、3讲 ATP和细胞呼吸的原理、过程 2024届高三生物一轮复习知识清单

第2讲 ATP和细胞呼吸的原理、过程 2023.10.6 考点一 ATP的结构、功能和利用 太阳能：根本能源 葡萄糖/糖类：细胞/生物生命活动所需要的主要能源物质 脂肪：细胞内良好的储能物质【储能物质：植物—脂肪、淀粉；动物—脂肪、糖原】 ATP：细胞的直接能源物质 1.ATP是一种高能磷酸化合物 （1）中文名称：腺苷三磷酸（小分子物质，可溶于水）（英文缩写；ATP） 结构简式：A—P~P~P ATP中的A指腺苷，腺苷=腺嘌呤+核糖，P代表磷酸集团，~代表一种特殊的化学键。（A—P之间为普通磷酸键） 注意：RNA单位中碱基A指腺嘌呤 （不同情况下A含义不同，具体情况具体分析） （2）ATP的供能原理： 注意：ATP≠能量，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来 ADP（腺苷二磷酸）一般不继续水解，若继续水解产物为AMP（腺苷一磷酸，即RNA的单位腺嘌呤核糖核苷酸） 注意：①PPi焦磷酸，含2个磷酸集团。 ②PCR原料dNTP（dATP（脱氧腺苷三磷酸）、dGTP、dCTP、dTTP）含有能量。 ③GTP等也可作为直接能源 （3）高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92kJ／mol以上的磷酸化合物。1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ／mol，所以ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。【ATP不是细胞内唯一的高能磷酸化合物】 （4）磷酸肌酸CP和ATP都是高能磷酸化合物。在人体或者动物肌肉细胞中会发生如图所示的反应，当磷酸肌酸含量高、ATP含量低时，反应向右进行，当ATP含量高、磷酸肌酸含量低时，反应向左进行。通常肌肉细胞中磷酸肌酸的含量约为ATP含量的3～4倍。磷酸肌酸＋ADPATP＋肌酸 （物质可逆，能量不可逆） （5）研究显示：一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。而人体中ATP的总量只有大约2-10mg，剧烈运动时只能维持3s。ATP的含量少，但是ATP与ADP转化十分迅速。【ATP总量总是处于动态平衡，从物质的角度减少物质占用和浪费，是长期进化逐渐形成的一种适应机制。】 （6）纯净的ATP是白色粉末状，能够溶于水，ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全等的辅助治疗。 2．ATP和ADP的相互转化 (1)转化基础：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷(A)的特殊化学键容易断裂和形成。 （就是这种能量很活跃，能被直接利用） 特点：快速，高效，时刻进行，处于动态平衡。【其能量供应机制说明生物界具有统一性（除病毒外），也说明种类繁多的生物有着共同的起源】 意义：保证生命活动对能量的正常供应。 (2)ATP和ADP的相互转化过程比较 （细胞呼吸是ATP的主要来源） 反应式： 注意：①ATP水解时需要消耗水，ATP合成时会生成水，但在书写反应式时省略了水 ②酶不同，场所不同，不能称该反应动态平衡，物质是可逆的，能量是不可逆的 ③在一些能进行化能合成作用的细菌，可将外界环境中NH3,S2-,Fe2+等氧化释放能量供应ATP利用 3.ATP的利用 （1）细胞中绝大多数【不是全部】需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量。 ATP可转化为其他形式的能量，直接供生命活动利用 如：电能——用于大脑思考、神经传导、生物发电（电鳐） 化学能——用于细胞内各种吸能反应 机械能——肌肉收缩、精子尾部的摆动 光能——生物发光 渗透能——主动运输 热能——用于动物体温提升和维持 注意;ATP的利用实质是ATP中的化学能转化为各种形式能量的过程 （2）ATP为主动运输供能 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 注意：①ATP不是唯一的直接能源物质。在人体或者动物肌肉细胞中会发生磷酸肌酸＋ADPATP＋肌酸 ②不是所有细胞生命活动都消耗能量，如有机物分解释放能量，形成ATP。 ③不是所有生命活动所需能量都由ATP提供，如植物对水分的吸收和运输动力来自叶片蒸腾拉力，自由扩散、协助扩散、渗透作用等不需ATP。 （3）ATP是细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应：一般与ATP的水解反应相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成等生命活动。 ②放能反应：一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。如细胞内葡萄糖等有机物的氧化分解反应。 萤火虫发光的机理：荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的催化下，荧光素与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 4．ATP产生量与O2供给量的关系分析 考点二 细胞呼吸的方式和过程 1、呼吸作用（发生在细胞内，也叫细胞呼吸）是ATP的主要来源 细胞呼