第3单元 第2课时 细胞的能量“货币”ATP（Word教参）-【优化指导】2025年高考生物一轮复习高中总复习·第1轮（人教不定项版）

第2课时　细胞的能量“货币”ATP 目标导航 1．分析ATP在细胞代谢中的作用，形成物质与能量观。(生命观念) 2．构建ATP与ADP可以相互转化及ATP功能模型。(科学思维) 考点一　ATP的结构 [对应学生用书P66] 1．ATP的结构和功能 2．ATP的结构 3．明确不同化合物中“A”的含义 化合物 结构 “A”含义 共同点 ATP 腺苷(由腺嘌呤和核糖组成) 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤 DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸 RNA 腺嘌呤核糖核苷酸 核苷酸 腺嘌呤 1．易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。(　　×　　) (2)每个ADP分子中含有两个特殊化学键。(　　×　　) (3)ATP含有3个特殊化学键，但是只有一个特殊化学键会发生断裂。(　　×　　) (4)1个ATP分子彻底水解形成1个核糖分子、1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(　　√　　) 2．思维延伸——长句表达专练 (1)ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解的原因。 提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能，因而远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解。 (2)向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就能发生收缩。请解释这种现象发生的原因。 提示：生物体的能源物质有糖类和脂肪等，其中糖类是主要的能源物质，然而各种能源物质释放的能量在用于生命活动之前都要转移到ATP中，由ATP直接供应生命活动的需要。由此说明葡萄糖虽然是能源物质，但是不能被肌肉直接利用。 1．(2024·新疆喀什校考)下图所示的ATP结构简图中有多处错误，下列相关叙述不正确的是(　　) A．①处应为腺嘌呤(A) B．②处应为氢原子(H) C．③处应为氧原子(O) D．④处应为特殊化学键(～) B　解析：ATP中①处应为腺嘌呤(A)，而不是胸腺嘧啶(T)，A正确；ATP中含有核糖，②处应为—OH，B错误；③处应为五碳糖中的氧原子(O)，C正确；一个ATP分子中含有2个特殊化学键，④处应为特殊化学键(～)，D正确。 2．脱氧腺苷三磷酸(dATP)和腺苷三磷酸(ATP)的结构类似，两者在组成上的差异在于前者含有脱氧核糖，后者含有核糖。下列相关叙述正确的是(　　) A．细胞内的直接能源物质只有dATP和ATP B．dATP和ATP在细胞内都在生物膜上合成 C．肌肉细胞内的dATP和ATP含量明显高于口腔上皮细胞 D．dATP和ATP去掉两个磷酸基团后，剩余部分是核酸的合成原料 D　解析：细胞内的直接能源物质除了dATP和ATP，还有dGTP、dTTP、dCTP、GTP、CTP和UTP等，A错误；ATP的合成场所有线粒体内膜、线粒体基质、叶绿体类囊体膜、细胞质基质，B错误；肌肉细胞和口腔上皮细胞内的dATP和ATP含量都很少，C错误；dATP和ATP去掉两个磷酸基团后，剩余部分分别是腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸，分别是DNA和RNA的合成原料，D正确。 厘清ATP与核苷酸的关系 考点二　ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 [对应学生用书P67] 1．ATP和ADP可以相互转化 提醒：无论饱食还是饥饿状态，只要机体处于存活状态，ATP与ADP的含量都保持动态平衡。 2．ATP的利用 (1)ATP利用的实例 (2)ATP为主动运输供能的过程 (3)分子的磷酸化及意义 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。 (4)ATP是细胞内流通的能量“货币” ①化学反应中的能量变化与ATP的关系 a．吸能反应：一般与ATP的水解相联系。 b．放能反应：一般与ATP的合成相联系。 ②能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 1．易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞ATP的合成远多于ATP的水解。(　　×　　) (2)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(　　√　　) (3)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞中的ATP含量比安静时更多。(　　×　　) (4)细胞内酶的合成一般与ATP的水解反应相关联。(　　√　　) 2．思维延伸——长句表达专练 (1)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，释放能量，供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因。 提示：ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。 (2)(必修1 P89“拓展应用3”)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明了什么？ 提示：说明了生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源。 (3)分析萤火虫尾部发光的原理。 提示：萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素。 1．细胞内ATP分子的总量是有限的，人体细胞内ATP总量只能维持生命活动15秒左右，但在正常情况下，细胞内的ATP是不会耗尽的。对上述现象的解释合理的是(　　) A．ATP可以水解为ADP和磷酸 B．许多放能反应与ATP的合成相联系 C．ATP是细胞内的直接能源物质 D．ATP与ADP时刻发生相互转化 D　解析：结合题意可知，细胞内ATP的含量较少，但正常情况下ATP不会耗尽，原因是细胞内ATP与ADP的相互转化是时刻不停进行的，这也是细胞内ATP含量能维持相对稳定的原因，D符合题意。 2．（不定项）蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如下图所示。形成有活性蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程，形成无活性蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法，错误的是(　　) A．蛋白质去磷酸化过程是一个放能的过程，释放的能量有一部分可用于合成ATP B．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化 C．蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质的空间结构的变化来实现的 D．蛋白质磷酸化过程是一个放能反应，与ATP的水解相联系 AD　解析：分析题图可知，蛋白质去磷酸化过程没有产生ATP，A错误；ATP中远离腺苷的磷酸基团被释放后，使无活性蛋白质磷酸化形成有活性蛋白质，B正确；结构决定功能，蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质的空间结构的变化来实现的，C正确；蛋白质磷酸化过程需要消耗ATP，是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，D错误。 细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所 [对应学生用书P69] 1．(2022·浙江1月卷，T3)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(　　) A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊的化学键 C．在水解酶的作用下不断地合成和水解 D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带 D　解析：1分子的ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，而核糖与磷酸基团相连接的化学键为普通化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下合成，C错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故ATP是细胞中吸能反应和放能反应之间的纽带，D正确。 2．(2021·海南卷，T14)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min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 B　解析：该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题意“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”，可以推测放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确、C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。 3．(2021·北京卷，T1)ATP是细胞的能量“货币”，关于ATP的叙述错误的是(　　) A．含有C、H、O、N、P B．必须在有氧条件下合成 C．胞内合成需要酶的催化 D．可直接为细胞提供能量 B　解析：ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。 4．(2021·湖南卷，T5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点 B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递 C．作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递 D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响 B　解析：通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而实现细胞信号的传递，体现了蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法发生磷酸化和去磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；ATP为蛋白质磷酸化提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。 5．研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如下图所示。请分析回答下列问题： [设问1] 通过图文转换的分析，考查信息获取能力 (1)由图可知，ATP在传递信号过程中，在细胞间隙中的有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________。 [设问2] 结合新情境的理解，考查实验分析能力 (2)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，则图中的______________属于无关变量，应予以排除。 答案：(1)腺苷 (2)典型神经递质 解析：(1)ATP脱去一个磷酸基团为ADP，脱去两个磷酸基团为AMP，如果磷酸基团完全脱落，剩下的则是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(2)若要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，可以设法把ATP与典型神经递质分开，单独研究其作用，所以典型神经递质是实验的无关变量，应予以排除。 学科网（北京）股份有限公司 $$