3.2 细胞的能量“货币”ATP(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 不定项版）

第2课时　细胞的能量“货币”ATP　 【课标要求】解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 考点1　ATP的结构 整合必备知识 1.ATP的结构和功能 [深挖教材] (必修1 P86 “问题探讨”)萤火虫发光的原理：萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。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。　 2.写出图中标出的“A”的含义 ①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)1个ATP分子中含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(×) 提示：1个ATP分子中含有1个腺苷和3个磷酸基团。 (2)每个ADP分子中含有两个特殊化学键。 (×) 提示：每个ADP分子中含有一个特殊化学键。 (3)腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中。(√) 落实素养题组 1.(2023·河北唐山模拟)下列结构中有关圆圈中A的描述，错误的是(　　) A.ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和脱氧核糖组成 B.DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸 C.RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，核苷酸中的A为腺嘌呤 D.它们的共同点是都含有腺嘌呤 解析：选A。ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，A错误；DNA分子中以含氮碱基的不同决定脱氧核苷酸的种类，DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，B正确；在RNA片段中，A代表腺嘌呤核糖核苷酸，核苷酸中A代表腺嘌呤，C正确；题图中的物质都含有腺嘌呤，组成元素均为C、H、O、N、P，D正确。 题后点击　ATP的“一是”与“一不是” ATP分子中的两个特殊化学键断裂后剩余的结构腺嘌呤核糖核苷酸是合成RNA的原料，不是合成DNA的原料，因为DNA分子中的五碳糖是脱氧核糖。 2.(多选)GTP(G—P～P～P)与ATP的结构相似，GTP中的碱基是鸟嘌呤。G蛋白能与GTP结合，使GTP水解成GDP和Pi。下列有关叙述正确的是(　　) A.GTP中G代表鸟苷，P代表磷酸基团 B.G—P不是RNA的基本单位 C.G蛋白可能具有催化功能 D.GTP水解时可释放能量 解析：选ACD。GTP中G代表鸟苷，P代表磷酸基团，A正确；G—P是鸟嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位，B错误；G蛋白能与GTP结合，使GTP水解成GDP和Pi，由此可知G蛋白可能具有催化功能，C正确；根据题意GTP与ATP分子的结构相似，可知GTP分子中含有3个磷酸基团，能水解释放能量，D正确。 考点2　ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 整合必备知识 1.ATP与ADP的相互转化 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 储存在特殊化学键中的能量 能量去路 储存在特殊化学键中 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 [深化理解] 细胞内产生和消耗ATP的常见生理过程 [深挖教材] (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是细胞内的能量“货币” (2)ATP供能机制 ①ATP为主动运输提供能量的过程 参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活 在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化 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 ②ATP供能机制 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。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 (√) (2)细胞内酶的合成一般与ATP的水解反应相关联。 (√) (3)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP。 (×) 提示：细胞中ATP的合成和ATP的水解处于动态平衡过程中。 提升关键能力 ATP和酶是维持细胞正常代谢的两种重要物质。下图为ATP的结构式和某类酶促反应原理模型图。回答下列问题： (1)ATP结构式中的五碳糖是核糖(填“核糖”或“脱氧核糖”)。若以ATP为原料合成某种酶，则需要ATP脱掉两分子磷酸基团。 (2)ATP在细胞中含量都很低，但是细胞内的ATP与ADP相互转化的能量供应机制，实现了细胞对大量能量的需求。酶的含量也很低，但是因为其具有高效性，所以能够保证化学反应的正常进行。 (3)ATP与ADP的相互转化是不是可逆反应？请分析原因。 提示：不是。从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。 (4)若某类酶促反应模型中产物是两分子葡萄糖，则图中酶的名称为麦芽糖酶，推测该酶促反应过程不需要(填“需要”或“不需要”)ATP提供能量。 落实素养题组 1.如图表示蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程，而磷酸基团的添加或去除(去磷酸化)对许多反应起着生物“开/关”的作用。下列相关叙述正确的是(　　) A.蛋白质的磷酸化和去磷酸化是一个可逆过程 B.蛋白质磷酸化是一个放能过程 C.蛋白质去磷酸化是一个吸能过程 D.蛋白质磷酸化属于“开”，去磷酸化属于“关” 解析：选D。由题图分析可知：蛋白质的磷酸化和去磷酸化的过程中所需的酶不同，因此不是一个可逆过程，A错误；由题图分析可知：蛋白质磷酸化过程中伴随ATP的水解，因此是一个吸能过程，B错误；由题图分析可知：蛋白质去磷酸化过程属于水解，生成无活性蛋白和Pi往往伴随着能量的释放，因此是一个放能过程，C错误；蛋白质磷酸化以后具有活性，能参与生化反应属于“开”，去磷酸化成为无活性蛋白，不能催化生化反应，属于“关”，D正确。 2.下图为肌肉收缩过程的示意图。下列叙述正确的是(　　) A.ATP比腺嘌呤核糖核苷酸多3个磷酸基团 B.图中蛋白质的磷酸化过程需要ATP合成酶催化蛋白 C.图中肌肉做功过程属于放能反应 D.肌细胞中合成ATP所需的能量来自化学能和光能 解析：选C。ATP含有3个磷酸基团，腺嘌呤核糖核苷酸有1个磷酸基团，因此ATP比腺嘌呤核糖核苷酸多2个磷酸基团，A错误；图中蛋白质的磷酸化过程中ATP水解生成ADP和磷酸，所以需要ATP水解酶，B错误；在肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，这是吸能反应，然后肌肉做功，失去能量，这是放能反应，C正确；肌细胞中合成ATP所需的能量主要靠呼吸作用，利用的是化学能，植物可以靠光合作用利用光能合成ATP，D错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　[高考真题·感悟试做]　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2022·浙江1月选考)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 解析：选D。ATP中的五碳糖是核糖，A错误；腺苷和磷酸基团之间连接的是普通磷酸键，连接磷酸基团的才是特殊化学键，B错误；ATP的合成需要ATP合成酶，C错误；ATP是吸能反应和放能反应的纽带，D正确。 2.(2021·北京高考)ATP是细胞的能量“通货”。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：选B。ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，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。 3.(2020·全国卷Ⅲ)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)根据反应物和终产物判断反应名称及反应部位。以葡萄糖为反应物，终产物为乙醇和CO2的代谢反应为无氧呼吸，在细胞质基质中进行。(3)(4)根据反应部位及反应名称判断能量来源及终产物。在叶绿体类囊体膜上进行光合作用的光反应，合成ATP的能量来源为光能，终产物为O2和NADPH。(5)根据反应部位及反应物判断终产物，真核细胞线粒体中以丙酮酸为反应物进行有氧呼吸的第二、三阶段，终产物为CO2和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 $$