第3单元 第2课时 细胞的能量“货币”ATP（word教师用书）-【高考领航】2025年高考生物大一轮复习

第2课时　细胞的能量“货币”ATP 　1.基于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 　(1)(必修1 P86正文，拓展)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，因而远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解。 (2)(必修1 P86相关信息，拓展)假如将ATP和磷脂分子彻底水解，其产物分别是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；1个磷脂分子彻底水解形成2个脂肪酸分子，1个甘油分子，1个磷酸基团和1个含氮化合物。 重点难点阐释 1.归纳概括ATP与核苷酸的关系 2.辨析五种结构中“A”的含义 1.(2024·湖南娄底模拟)细胞代谢往往伴随着能量的变化，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。ATP的合成过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.ATP的合成需要小分子之间多次脱水缩合 B.ATP的水解产物可为RNA的合成提供原料 C.ATP水解时，催化③和④处化学键断裂的酶相同 D.ATP的水解往往伴随着吸能反应，为其提供能量 解析：C　由题图可知，核糖与腺嘌呤、核糖与磷酸、磷酸与磷酸之间均有脱水缩合，故ATP合成需要小分子之间多次脱水缩合，A正确；ATP的水解产物可为某些RNA的合成提供原料：ATP脱去两分子磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，B正确；酶具有专一性，ATP水解时，催化③和④处化学键断裂的酶不相同，C错误；ATP的水解能释放能量，故ATP水解往往伴随着吸能反应，为其提供能量，D正确。 2.(2024·湖南长沙模拟)除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等。UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的。物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷酸：ATP＋UDP→ADP＋UTP。下列叙述正确的是(　　) A.生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能 B.有氧呼吸能直接产生其他核苷三磷酸 C.作为高能磷酸化合物，ATP中的能量主要储存在磷酸基团中 D.各种物质的吸收均依靠ATP供能 解析：A　分析题意可知，除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸，故生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能，A正确；据题可知，UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的，故有氧呼吸不能直接产生其他核苷三磷酸，B错误；作为高能磷酸化合物，ATP中的能量主要储存在特殊的化学键中，不是储存在磷酸基团中，C错误；除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸，因此各种物质的吸收并非都依靠ATP供能，且有些物质的吸收是被动运输，不消耗能量，D错误。 考点二　ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 1.ATP和ADP的相互转化 　(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。 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： ②能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 　(必修1 P89文字信息，改编)萤火虫发光的能量转换过程是荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 高考情境探究 1.(2021·海南卷，改编)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。 (1)32P标记的ATP水解产生的腺苷是否具有放射性？为什么？ 提示：没有放射性。根据题干信息“结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记”说明：32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性。 (2)该实验表明ATP与ADP相互转化，且转化速度快。 2.(2021·湖南卷，改编)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。 (1)作为能量“货币”的ATP还具有什么功能？ 提示：参与细胞信号传递。 (2)这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了怎样的生物学意义？ 提示：通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点。 (3)蛋白质磷酸化和去磷酸化反应是否受温度的影响？判断的依据是什么？ 提示：受温度影响。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。 1.(2024·重庆巴蜀中学校考)磷酸肌酸(C～P)是一种存在于肌细胞中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定条件下可以相互转化。细胞在急需供能时，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，余下部分为肌酸(C)，这样可以在短时间内维持细胞中ATP含量的相对稳定。下列叙述错误的是(　　) A.磷酸肌酸转移磷酸基团的过程是放能反应 B.磷酸肌酸是能量的一种储存形式，但不能直接为肌肉细胞供能 C.剧烈运动时，肌细胞中磷酸肌酸与肌酸含量的比值会有所升高 D.磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相关联 解析：C　磷酸肌酸能在酶催化下，将其磷酸基团转移至ADP分子上，生成ATP，故磷酸肌酸转移磷酸基团是放能反应，A正确；磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能，直接能源物质是ATP，B正确；剧烈运动时，消耗ATP加快，ADP转化为ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，产生肌酸，导致磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降，C错误；据题干可知，磷酸肌酸(C～P)＋ADP→ATP＋肌酸(C)，故磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相关联，D正确。 2.(2024·河北衡水模拟)ATP是细胞内的能量“货币”。如图表示ATP为Ca2＋主动运输供能的过程，ATP分子末端磷酸基团脱离后与载体蛋白结合从而发生载体蛋白的磷酸化，载体蛋白的空间结构发生变化，活性也会改变。下列相关分析正确的是(　　) A.载体蛋白的磷酸化导致其空间结构发生变化，该过程没有伴随着能量的转移 B.Ca2＋通过Ca2＋泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的，加入蛋白质变性剂会降低Ca2＋泵跨膜运输Ca2＋的速率 C.运输Ca2＋过程中载体蛋白的转运活性保持不变 D.图中的载体蛋白既能运输Ca2＋也能催化ATP水解 解析：D　ATP分子末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，发生载体蛋白的磷酸化，这一过程伴随着能量的转移，A错误；Ca2＋通过Ca2＋泵需要ATP提供能量，故跨膜运输方式是主动运输，是逆浓度梯度进行的，Ca2＋泵的化学本质是蛋白质，加入蛋白质变性剂会降低Ca2＋泵跨膜运输Ca2＋的速率，B错误；载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外，因而运输Ca2＋过程中载体蛋白的转运活性会发生改变，C错误；由题图可知，参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，既能运输Ca2＋也能催化ATP水解供能，D正确。 1.(2021·北京卷，改编)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 解析：B　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。 2.(经典高考题)下列过程需ATP水解提供能量的是(　　) A.唾液淀粉酶水解淀粉 B.生长素的极性运输 C.光反应阶段中水在光下分解 D.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段 解析：B　唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A不符合题意；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B符合题意；光反应阶段中水在光下分解产生NADPH和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C不符合题意；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D不符合题意。 3.(经典高考题)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。 反应部位 (1)　　　 叶绿体的 类囊体膜 线粒体 反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等 反应名称 (2)　　　 光合作用 的光反应 有氧呼吸的 部分过程 合成ATP的 能量来源 化学能 (3)　　　 化学能 终产物 (除ATP外) 乙醇、CO2 (4)　　　 (5)　　　 解析：(1)(2)由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。(3)由分析可知，光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP中。(4)由分析可知，光合作用的光反应的产物为O2和NADPH。(5)由分析可知，线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为CO2和[H]([H]不是终产物)，第三阶段产物为H2O。 答案：(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能　(4)O2、NADPH　(5)H2O、CO2 学科网（北京）股份有限公司 $$