2025届高三一轮复习生物：ATP 教学课件

第11课时 细胞的能量“货币”ATP 1 考点一 ATP的结构和功能 知识点一、ATP的结构 O- C O C C H H OH OH C C O P O P O P O- O O- O O- O N C N C C C N C N N H H H H H H H H 腺嘌呤 核糖 三个磷酸基团 腺苷(A) ATP（腺苷三磷酸） ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸） 1.ATP的中文名称： 腺苷三磷酸 2.ATP的组成元素： C、H、O、N、P 3.ATP的结构简式： A-P～P～P 4.A、T、P、～的含义： A表示：腺苷 T表示：三 P表示：磷酸基团 ～表示：特殊的化学键 2 考点一 ATP的结构和功能 知识点一、ATP的结构 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 【归纳总结】辨析下列物质结构中“A”的含义 3 考点一 ATP的结构和功能 知识点一、ATP的结构 O- C O C C H H OH OH C C O P O P O P O- O O- O O- O N C N C C C N C N N H H H H H H H H 腺嘌呤 核糖 腺苷(A) ATP（腺苷三磷酸） ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸） 特殊的化学键 （不稳定） 5.ATP为什么不稳定： ～代表特殊的化学键，两个相邻磷酸都带负电相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能。 1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 6.ATP是高能磷酸化合物的原因是： 4 考点一 ATP的结构和功能 知识点二、ATP的功能 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 有机物中的化学能 ATP中的化学能 耗能的生命过程 ATP是唯一的直接能源物质吗？ 5 考点一 ATP的结构和功能 【拓展延伸】NTP与dNTP 注意：NTP与dNTP 均是高能磷酸化合物，可用作 RNA 或 DNA 的合成原料，合成过程中会脱去两个磷酸基团，并释放出大量的能量。 知识点二、ATP的功能 6 　考点训练　 1.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 7 知识点一、ATP与ADP可以相互转化 1.放能反应与吸能反应： (1)吸能反应总是与____________相联系，由ATP水解提供能量； 放能反应总是与____________相联系，释放的能量贮存在ATP中。 (2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 糖类、脂肪等有机物 储存有大量的能量， 但不能被直接利用。 ATP储存的能量相对较少，但能被直接利用。 释放 储存 ATP是细胞的能量“货币” ATP的水解 ATP的合成 考点二 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 8 2. ATP和ADP相互转化的过程应判断为不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看“物质是可逆的，能量是不可逆的”因为: （1）所需的酶种类不同； （2）能量的来源和去向不同; （3）反应发生的场所不同； 9 知识点一、ATP与ADP可以相互转化 (1)源于必修1 P87“图5－4”：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： 。 (2)源于必修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：___________________________ ___________________________________________。 ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中 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 【教材隐性知识】 考点二 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 10 知识点二、细胞内产生与消耗ATP的生理过程（常考点） 转化场所 常见的生理过程 细胞膜 细胞质基质 叶绿体 线粒体 核糖体 细胞核 消耗 ATP：主动运输、胞吞、胞吐 产生 ATP：细胞呼吸第一阶段 产生 ATP：光反应 消耗 ATP：暗反应和自身 DNA 复制、转录、翻译等 产生 ATP：有氧呼吸第二、三阶段 消耗 ATP：自身 DNA 复制、转录、翻译等 消耗 ATP：蛋白质的合成 消耗 ATP：DNA 复制、转录等 考点二 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 11 植物光合作用产生的ATP 呼吸作用产生的ATP ① ② ③ 知识点三、ATP的供能机制 考点二 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 (1)参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能______________的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 (2)在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端__________脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的__________。 (3)载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 催化ATP水解 磷酸基团 磷酸化 13 ②ATP供能机制 ATP水解释放的 使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，_________发生变化， 也被改变，因而可以参与各种化学反应。 磷酸基团 空间结构 活性 知识拓展：蛋白质磷酸化也是生物中的一种最有效的调控途径。在磷酸化修饰过程中，由于蛋白质氨基酸侧链加入了一个带有强负电的磷酸基团，从而改变了构型活性及其与其他分子相互作用的性能。在许多生物学过程(如信号传导、基因表达细胞分裂等)的调控中起着重要作用。 能源与能源物质 15 1.“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”诗中描述的萤火虫发光的原理是 萤火虫尾部的发光细胞中的荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素而发光。 2.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：_______________________________________________________________。 含有两个特殊化学键，远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂，释放能量 【教材隐性知识】 知识拓展 ATP 还是一种能在细胞间传递信息的信号分子 20世纪50年代，研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞质膜上发现了ATP受体，可见ATP 还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。 目前，ATP作为药物，主要利用的是其信号分子的作用。 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 17 知识拓展 能量的“黄金储备” —— 磷酸肌酸 磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物，是能量的暂时储存形式。 100 米短跑比赛中，运动员能量的直接来源是存储在 ATP 分子中的，由于 ATP 的数量有限，只能维持短跑约 3s。这时，肌细胞中的磷酸肌酸在肌酸激酶的作用，将其能量转移给ADP，补充生成新的 ATP，可以让运动员再跑 5～6s。短跑比赛结束时，运动员体内的磷酸肌酸基本耗尽。在活动后的恢复期，积累的肌酸又可与 ATP 反应，重新生成磷酸肌酸。 用文字箭头描述下列过程 知识拓展 能量的“黄金储备” —— 磷酸肌酸 磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物，是能量的暂时储存形式。 100 米短跑比赛中，运动员能量的直接来源是存储在 ATP 分子中的，由于 ATP 的数量有限，只能维持短跑约 3s。这时，肌细胞中的磷酸肌酸在肌酸激酶的作用，将其能量转移给ADP，补充生成新的 ATP，可以让运动员再跑 5～6s。短跑比赛结束时，运动员体内的磷酸肌酸基本耗尽。在活动后的恢复期，积累的肌酸又可与 ATP 反应，重新生成磷酸肌酸。 ATP ADP + Pi + 能量 短时间剧烈运动能量很快用完。 磷酸肌酸 ADP + Pi + 能量 肌酸 肌酸激酶 能量 + ADP + Pi ATP 继续提供剧烈运动的能量。 用文字箭头描述下列过程 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)神经细胞中的ATP主要来自__________(生理过程)。研究发现，正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是__________________________________。 细胞呼吸 ATP与ADP相互迅速转化 （2)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 20 (3)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 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： 21 $$