2025届高考生物一轮复习： 第7讲（第1课时）ATP与酶

[课前热身·长句溯源] 1.（P87图5－4）ATP与ADP的相互转化 (填“是”或“不是”)一个可逆反应。分析原因：________________________________________________。 不是 从物质方面来看是可逆的，从酶、场所、能量来源等方面来看是不可逆的 2.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，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：_________________________________________________________。 ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，且处于动态平衡之中 3.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，使得磷酸键这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解。 4.（必修1 P89“拓展应用”）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：__________________________。 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 B A 葡萄糖溶液 ATP溶液 在刚刚失去收缩功能的离体肌肉上进行实验，A组在肌肉上滴加葡萄糖溶液，B组在同一块肌肉上滴加ATP溶液，观察实验现象。 A组 B组 肌肉没有收缩 肌肉有明显收缩 现象 结论：作为能源物质的葡萄糖不能直接被肌肉利用，而ATP可以。 ATP是细胞生命活动的直接能源。 情境导入 目 录 2025届高考备考第一轮۰必修1第3单元 细胞的能量供应和利用 CONTENTS 第7讲 ATP与酶 考点一、ATP的结构与功能 考点二、酶的本质、作用机理、特性 考点三、探究酶活性的影响因素 【对新旧比】增：①ATP供能机制及实例②“～”特殊化学键不稳定原因； ③吸能反应与放能反应的实例④淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。 改：①ATP中文名称，“～”代表特殊化学键，不再说高能磷酸键。 ②过酸、过碱、高温对酶活性影响由小字改为宋体(强化)； 问题探讨 P86 是什么昆虫？ 银烛秋光冷画屏， 轻罗小扇扑流萤. 天街夜色凉如水， 卧看牛郎织女星。 《秋夕》 杜牧（唐） 讨论： 1.萤火虫发光需要能量么？ 需要 2.发光的能量靠谁直接提供呢? 细胞内的糖类？脂肪？或？ 【ATP】：1934年罗曼发现肌肉收缩时 总伴随ATP的分解放能。 探究：萤火虫发光的直接能源物质是？ 原理？ 其腹部后端细胞内有特殊的发光物质——荧光素。 荧光素+O2+能量 氧化荧光素 (发出荧光) 荧光素酶 这些能量从哪里来呢？ 实验·探究 莹火虫发光的直接能源物质是葡萄糖还是ATP？P86 材料：现磨的萤火虫发光器粉末(含荧光素和荧光素酶)。 试剂：蒸馏水、脂肪组织样液、葡萄糖溶液、ATP溶液。 用具：试管、滴管、量筒。 【原理】 能量 荧光素酶 ＋O2 荧光素 激活的荧光素 荧光 氧化荧光素 发出 ? 实验分析： 自变量？ 因变量？ 物质种类（脂肪或葡萄糖或ATP） 萤火虫发光器粉末中是否发荧光 请同学们分组讨论完成实验探究？ (用简笔画图示并配文字说明) 将现磨的萤火虫发光器粉末(含荧光素和荧光素酶)取四等份分别装入四支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失 A B C D 15min 荧光消失 ２ｍｌ葡萄糖溶液 ２ｍｌATP溶液 ２ｍｌ脂肪溶液 ２ｍｌ蒸馏水 暗处 无荧光出现 有荧光出现 无荧光出现 无荧光出现 上述结果说明？ 直接能源物质 ATP的功能:驱动细胞生命活动的直接能源物质 一、探究：你能为“ATP是细胞生命活动直接能源物质”提供哪些证据？ 1、ATP是一种高能磷酸化合物 2、ATP与ADP能快速相互转化 3、细胞通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通 理论上 的证据 实验证据： 以下再提供一组实验证据： 实验步骤： (1)剥取蛙的腓肠肌，制备如图所示的 两套实验装置，编号为甲、乙。 (2)_____________________________________。 (3)向装置甲的腓肠肌上滴加适量的适宜浓 度的葡萄糖溶液，_______________________。 立即对坐骨神经施加适宜强度的电刺激。 实验结果：____________________________________________________________。 实验结论：蛙的腓肠肌收缩所需的直接能源物质是ATP，而不是葡萄糖。 连续刺激腓肠肌，直至不再发生反应 向装置乙的腓肠肌滴等量适宜浓度ATP溶液 乙组腓肠肌收缩，指针偏转；甲组腓肠肌不收缩，指针不偏转 滴加溶液前腓肠肌细胞内存有一定量的ATP； 实验证据 追问：若甲、乙两组实验结果相同，可能的原因？ 情况1：均收缩 情况2：均不收缩 或滴加溶液较长时间后才对坐骨神经施加电刺激 科研人员为验证“蛙的腓肠肌收缩所需的直接能源物质是ATP，而不是葡萄糖”，设计了以下实验装置。 探究活动：阅读P86第三自然段： ATP的中文名称是什么？ 腺苷三磷酸 或三磷酸腺苷 结构简式？ A—P~P~P 腺嘌呤 (A) 核糖 腺苷(A) 三个磷酸基团 元素组成? C\H\O\N\P 释放能量达30.54KJ/mol ~代表特殊的化学键，两个相邻磷酸都带负电相互排斥，使这种化学键不稳定，易断裂，具有较高的转移势能。 分析:ATP分别去掉3、2、1个磷酸基团分别是什么物质？ 二、ATP的结构和功能 二.ATP的结构和功能 1.结构简式与结构简图 O OH OH CH2 A 核糖 腺嘌呤 腺苷（ATP中的A） P AMP:腺嘌呤核糖核苷酸 普通磷酸键 RNA基本单位之一 (腺嘌呤核糖核苷酸) P ～ ADP:二磷酸腺苷 P ～ ATP：三磷酸腺苷 特殊化学键 Pα Pγ Pβ 腺苷 腺苷 腺嘌呤 脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 【写出图中标出的含义】 【典例】（2016全国I卷29题）有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。 （1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 （填“α”“β”或“γ”）位上。 （2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”“β”或“γ”） 位上。 γ α 二、ATP的结构和功能 2.ATP如何供能？（供能机理） P86第2段：“ATP水解时，远离“A”的“～”易㫁。脱下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化” 物质从ATP获得磷酸基团的过程称为∙∙∙磷酸化，是该物质获能的过程。 +H2O ATP水解酶 (ADP) (Pi) 携带着能量与其他分子结合而转移 磷酸化后的蛋白质空间结构发生改变 二、ATP的结构和功能 2.ATP如何供能？ 必修一P88 磷酸基团的去向？ 脱落下来参与ATP合成 强调：参与钙离子主动运输的载体蛋白也是一种能催化ATP水解的酶。 二、ATP的结构和功能 资料1：肌肉收缩的直接能源物质是ATP。在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s所需的能量，而人体中ATP的总量只有大约2mg。 资料2：一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。 资料3：在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记。 含量少，但含量稳定 消耗大 产生快 从三则资料中，你能得出生物体内的ATP有什么特点？ 含量低，消耗大，不能长时间储存 转化迅速 成年人在静止状态24h内有40kg的ATP转化。 3.ATP与ADP可以相互转化(ATP-ADP循环) 二、ATP的结构和功能 3.ATP与ADP可以相互转化(ATP-ADP循环) ATP的含量特点：在细胞中含量少，代谢旺盛的细胞内ATP的含量不会明显增多，但ADP和ATP的转化速度会加快。正常细胞（无论是饥饿还是饱食），ADP和ATP的转化都保持动态平衡中。 能量1 A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) 能量2 Pi 水解酶 Pi 合成酶 用于生命活动或吸能反应 光合作用 呼吸作用 放能反应 所有生物（病毒除外）都有ATP与ADP的转化，体现生物界统一性 ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行场所、能量来源来看是不可逆的，因此不是可逆反应。 趣味类比：ATP像汽车减震弹簧，收缩时蕴藏大量 能量，弹出时能量放出！ 稳态与平衡观 放能反应 吸能反应 能量通过ATP在放能反应和吸能反应之间流通 葡萄糖等物质的氧化分解 主动 运输 肌肉 收缩 大脑 思考 萤火虫 发光 物质 合成 细胞内的化学反应 细胞的能量“货币” ATP： 二、ATP的结构和功能 3.ATP与ADP可以相互转化(ATP-ADP循环) 关于ATP的易错点 误认为ATP与ADP的相互转化是可逆反应 ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不相同，因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应，但物质可重复利用。 ATP转化为ADP也需要消耗水 ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、淀粉、糖原等的水解都需要消耗水。 ATP ≠能量 ATP是一种高能磷酸化合物，与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。 误认为细胞中含有大量ATP ATP在细胞内不能大量储存，但是ATP与ADP的转化速率很快，以满足生命活动的需要。 三.ATP的其他功能和对点训练： 1.科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：__________________________________________________________ ______________________________________________________________。 GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的那个特殊的 化学键容易水解断裂，释放能量 A ATP G GTP C CTP U UTP H dATP dGTP dCTP dTTP 2.核苷三磷酸(NTP)包括ATP、GTP、UTP、CTP等,脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP,d表示脱氧)包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究发现dNTP可作为DNA合成的原料。下列叙述正确的是(　　) A.dNTP和NTP的区别体现在五碳糖的种类不同 B.dNTP含有2个特殊的化学键,可为DNA复制提供能量 C.DNA复制时需dATP、dTTP含量越多,则DNA结构越稳定 D.真核细胞分裂时,胞内dNTP都进入细胞核内参与DNA的复制 B 三.ATP的其他功能和对点训练： 3.(2021全国甲，T30(1)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素 32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA—Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。 (1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是______________________________________________ __________________________________________________。 合成DNA时，dATP先水解成腺嘌呤脱氧核苷酸，β位和γ位的磷酸基团脱离形成游离的磷酸，只有α位的磷酸基团参与形成DNA　 三.ATP的其他功能和对点训练： 三.ATP的其他功能和对点训练： 4.ATP的其他功能 （2）ATP注射液是一种用于心功能不全、脑出血后遗症等疾病的辅助治疗药物，是作为细胞间传递信息的信号分子而起作用，并不是为细胞提供能量。 （1）ATP水解掉两个磷酸基团后，形成AMP，作为合成RNA的原料。 （3)由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是_________。 腺苷 三.ATP的其他功能和对点训练： 5.研究证实ATP既是“能量通货”，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图所示，请分析回答下列问题： (1)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，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：用化学物质阻断神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现_______________________________，寻找到靶细胞膜上有____________。 受体细胞仍能接受到部分神经信号 ATP的受体 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$