06 必修1 专题三 第1讲 ATP是细胞内的“能量通货”-【名师导航】2025年高考生物一轮总复习课件（浙科版）

必修1　分子与细胞 专题三　ATP、酶与物质运输的方式 第1讲　ATP是细胞内的“能量通货” 精读课本 盘点基础知识 一、ATP是细胞生命活动的直接能源 C、H、O、N 腺苷 核 糖 腺嘌呤 高能磷酸键 第1讲　ATP是细胞内的“能量通货” 二、细胞内ATP与ADP保持动态平衡 1．能量形式的转变 碳反应(暗反应) 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 2．ATP-ADP循环 (1)概念：通过ATP的____和____，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程被称为ATP-ADP循环。 (2)过程 ①ATP在细胞中易于水解，在酶的作用下，________的高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个____，同时释放能量。释放的能量可用于肌肉收缩、神经细胞活动、 主动转运、大分子物质的合成等消耗能量的过程。 ②ATP在细胞中易于____，此时的能量来源可以是______，也可以是放能反应(如有机物的氧化分解)所释放的能量，ATP的合成本身是一个____反应。 (3)特点：ATP是细胞中普遍使用的能量载体，所含能量不多，像小额钞票一样，便于流通使用，所以有细胞中的“________”之称。 合成 水解 远离腺苷 磷酸 再生 太阳光 吸能 能量通货 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 [拓展点]　核糖与含氮碱基结合生成的化合物称为核苷，由于含氮碱基的不同，核苷可以分为：腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷。 [注意点]　连接磷酸基团与核糖之间的化学键是普通磷酸键，其所含的能量少于高能磷酸键。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 3．ATP中能量的来源与去路的比较 类囊体膜 细胞溶胶 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 [拓展点]　ATP是细胞中的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质，如UTP、GTP、CTP等化合物的高能磷酸键断裂释放的能量也能供给生物化学反应所需。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 [注意点]　 (1)ATP之所以为细胞的直接能源物质，是因为其远离腺苷的高能磷酸键很活跃，容易断裂和形成，伴随其断裂和形成的同时有能量的释放和存储。 (2)ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。 (3)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。 (4)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化非常迅速。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。 (5)大分子物质(蛋白质、核酸等)的合成要消耗ATP，而它们的水解过程中无ATP产生，也不消耗ATP。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 内化知识 突破重点难点 一、A在DNA、RNA、ATP中代表的不同结构 以上①～⑧的物质名称： ①腺嘌呤核糖核苷酸、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸、⑤腺苷、⑥腺苷、⑦腺嘌呤脱氧核苷酸、⑧腺嘌呤。 第1讲　ATP是细胞内的“能量通货” 例1　(2023·杭州一模)ATP的结构示意图如图，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是(　　) A．物质①表示鸟嘌呤 B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应 C．在ATP-ADP循环中③可重复利用 D．若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 [解析]　ATP由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成，图中物质①为腺嘌呤；化学键②断裂时ATP释放能量用于生命活动，此化学反应属于放能反应；在细胞中发挥作用时远离腺苷的高能磷酸键容易断裂和形成，故可实现ADP和ATP的相互转化，在此过程中物质可重复利用；化学键④断裂，水解掉两个磷酸基团，则左边的化合物是AMP。故选C。 二、常见ATP与ADP转化的场所与生理过程 项目 ATP合成 ATP水解 反应式 ADP＋Pi＋能量→ATP ATP→ADP＋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) 高能磷酸键 能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 项目 ATP合成 ATP水解 反应场所 细胞溶胶、线粒体、叶绿体、细胞膜(某些原核细胞) 细胞中需能部位 图解   特点 ①在正常的活细胞中，ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡中；ATP在细胞内存在的特点：量少、普遍存在、易再生、转化迅速 ②ADP、Pi、ATP三种物质可反复循环利用，故上述转化过程中物质是可逆的，能量不可逆，整个反应是不可逆的 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 例2　某种H＋-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是(　　) A．H＋-ATPase位于保卫细胞的细胞膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外 B．蓝光通过保卫细胞的细胞膜上的H＋-ATPase 发挥作用，使H＋逆浓度梯度跨膜运输 C．H＋-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供 D．溶液中的H＋不能通过扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 [解析]　载体蛋白位于细胞膜上，根据题意可知，照射蓝光后溶液的pH明显降低，即H＋含量增加，进而推知：蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外，A合理；对比②中两组实验可知，蓝光引起细胞内H＋转运到细胞外需要通过H＋ -ATPase，且原来细胞内的pH高于细胞外，即细胞内H＋浓度低于细胞外，因此该H＋为逆浓度梯度转运，B合理；由题意可知，H＋-ATPase具有ATP水解酶活性，利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋，C不合理；由①中的实验可知，最初细胞内pH高于细胞外，即细胞内H＋浓度低于细胞外，但暗处理后溶液浓度没有发生变化，说明溶液中的H＋不能通过扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞，D合理。 例3　(2023·山东潍坊检测)氧化磷酸化是指有机物(包括糖类、脂质等)通过氧化分解释放能量并驱动ATP合成的过程。真核生物参与氧化磷酸化的酶利用氧化NADH释放的能量，先将H＋泵入线粒体内、外膜间隙，产生跨膜电化学梯度。然后H＋经ATP合酶(通道蛋白)返回线粒体基质并促使ATP合成。过量的甲状腺激素可增大线粒体内膜对H＋的通透性，降低H＋电化学梯度。下列叙述正确的是(　　) A．细胞在氧化NADH的过程中不产生水 B．H＋进入线粒体内外膜间隙的方式属于易化扩散 C．H＋需与ATP合成酶结合由膜间隙进入线粒体基质 D．过量的甲状腺激素会抑制ATP的产生 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 [解析]　细胞在氧化NADH的过程中会产生水，发生在线粒体内膜上，A错误；H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙的过程为逆浓度梯度，且需要能量，运输方式为主动转运，B错误；H＋经通道蛋白进入线粒体基质时不与通道蛋白(ATP合成酶)结合，C错误；过量的甲状腺激素可增大线粒体内膜对H＋的通透性，降低H＋电化学梯度，从而抑制ATP的产生，D正确。 三、ATP荧光检测仪 ATP荧光检测仪是基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测腺苷三磷酸(ATP)的含量。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品(食品、药品、水体等)中微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 ATP荧光检测仪的作用原理：荧光素＋O2＋ATP氧化荧光素(发出荧光)，荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 例4　每个细菌内的ATP含量基本相同。可利用下图所示原理来检测样品中的细菌数量。下列相关叙述错误的是(　　) 荧光素＋ATP＋O2氧化荧光素＋AMP＋Pi＋H2O＋荧光 A．检测前需要破坏细胞膜以释放ATP B．检测试剂中应含有荧光素酶和ATP C．ATP水解释放的能量部分转化成光能 D．荧光强度与样品中细菌数量呈正相关 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 [解析]　ATP是细胞生命活动的直接能源物质，存在于细胞内，检测前需要破坏细胞膜以释放ATP，A正确；检测试剂中应含有荧光素酶和荧光素，ATP来自待检测样品中的细菌，B错误；由反应原理可知，荧光素酶催化ATP水解，释放能量，使荧光素发出荧光，C正确；每个细菌内的ATP含量基本相同，测得的荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，D正确。 [教考链接] ATP参与DNA转录及RNA复制 在细胞内，ATP参与DNA的转录及RNA的复制，是合成RNA的原料(NTP：ATP、UTP、GTP、CTP)之一。在ATP的水解反应中，ATP水解成ADP还是AMP取决于反应所需。在RNA的合成反应中，释放1个高能磷酸键的能量不足以支持反应的进行，这种情况下，ATP水解的途径发生改变，即先形成1个AMP和焦磷酸(PPi)，焦磷酸中的能量在后续反应中被释放，整个过程断裂了2个高能磷酸键；同时，AMP参与RNA子链的合成。UTP、GTP和CTP参与合成RNA的 情况与ATP相同。同理，dNTP(dATP、dGTP、 dCTP、dTTP)参与DNA的复制、逆转录和PCR过程。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 [例]　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。 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 回答下列问题： 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____________________________________________________ ______________________________。 dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核 苷酸，是合成DNA的原料之一 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 延伸迁移 实现融会贯通 考向1　结合ATP的结构与功能，考查结构与功能观 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高能磷酸键 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 2 4 3 题号 1 5 6 √ 第1讲　ATP是细胞内的“能量通货” D　[1分子的ATP(腺苷三磷酸)是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成的，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是高能磷酸键，与腺苷相连接的化学键是普通化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下，ADP和磷酸吸收能量合成ATP，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，故吸能反应和放能反应之间的纽带是ATP，D正确。] 2 4 3 题号 1 5 6 2．双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后，子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料(　　) ①dGTP，dATP，dTTP，dCTP　②dGTP，dATP，dTTP　③α位32P标记的ddCTP　④γ位32P标记的ddCTP A．①③　 　 B．①④　 　 C．②③　 　 D．②④ 2 4 3 题号 1 5 6 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 A　[ddNTP若成为构成DNA的基本单位，需要脱去β、γ两个位置的磷酸基团，且ddNTP加到正在复制的子链中，子链延伸会立即终止，所以要获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段，需要加入α位标记的ddCTP和未被标记的dGTP、dATP、dTTP、dCTP，A正确。] 2 4 3 题号 1 5 6 考向2 结合ATP-ADP循环，考查科学思维素养 3．(2023·温州适应性考试)如图是ATP-ADP循环图解，其中①②表示过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．绿色植物在黑暗条件下，①过程也能发生 B．细胞中的吸能反应一般与②过程相联系 C．与平静状态时相比，剧烈运动时①过程减慢， ②过程加快 D．在动物体内，①过程所需的能量均来自细胞呼吸所释放的能量 2 4 3 题号 1 5 6 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 C　[植物在黑暗条件下能进行细胞呼吸，释放能量、合成ATP，①过程能发生，A正确；细胞中需要能量的生命活动绝大多数由ATP水解直接供能，故细胞中的吸能反应一般与②过程相联系，B正确；与处于平静状态时相比，剧烈运动时需要能量较多，所以①②过程都会加快，C错误；在动物细胞内，①过程发生的场所是细胞溶胶和线粒体，所需的能量均来自细胞呼吸所释放的能量，D正确。故选C。] 2 4 3 题号 1 5 6 4．(2024·金华联考)下列有关细胞能量代谢的叙述，正确的是(　　) A．细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量 B．蛋白质的合成需要消耗ATP，蛋白质的水解可产生ATP C．光下叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有ATP合成 D．厌氧呼吸产生的ATP少，是因为有机物中的大部分能量以热能的形式散失 2 4 3 题号 1 5 6 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 C　[ATP是直接能源，细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的，但GTP、CTP、NADPH等也能直接提供能量，A错误；蛋白质的生物合成需要消耗ATP，而蛋白质的水解只需要酶，不产生ATP，B错误；光下叶肉细胞能够进行光合作用和呼吸作用，因此叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有ATP合成，C正确；厌氧呼吸产生的ATP少的原因是有机物的氧化分解不彻底，其中很多能量储存在乳酸或酒精等有机物中没有释放出来，D错误。] 2 4 3 题号 1 5 6 考向3　结合ATP的产生与消耗，考查科学思维与科学探究素养 5．(2023·宁波期中)ATP酶复合体存在于生物膜上，其主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧，并催化ATP的形成。如图表示ATP酶复合体的结构和主要功能，下列分析正确的是(　　) A．叶绿体中含有的ATP酶复合体分布在类囊体膜和基 质中 B．ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有运输和催化 作用 C．图中H＋从B侧运输到A侧的跨膜运输需要细胞代谢提供能量 D．ATP酶复合体在线粒体中参与需氧呼吸的第二阶段和第三阶段 2 4 3 题号 1 5 6 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 B　[由于叶绿体中的ATP是在类囊体膜上形成的，所以叶绿体中的ATP酶复合体分布在类囊体膜上，A错误；由题意可知，ATP酶复合体能将H＋搬运到膜的另一侧，并催化ATP的形成，B正确；图中H＋从B侧运输到A侧，为易化扩散，不需要细胞代谢提供能量，C错误；ATP酶复合体存在于生物膜上，需氧呼吸的第三阶段在生物膜上进行，而第二阶段不在生物膜上进行，所以ATP酶复合体只参与需氧呼吸的第三阶段，D错误。] 2 4 3 题号 1 5 6 6．(2023·嘉兴高三教学测试)线粒体内膜上的质子泵可将H＋逆浓度梯度泵到线粒体内外膜间隙，大部分H＋通过特殊的结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成，具体如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．线粒体内膜的膜面积大于外膜 B．H＋经质子泵运至膜间隙的过程属 于主动转运 C．结构①既是H＋通道，也具有ATP合 成酶活性 D．在线粒体内膜上，H＋与O2结合生成H2O 2 4 3 题号 1 5 6 √ 精读课本 内化知识 延伸迁移 课时分层作业 第16讲　基因的分离定律 D　[线粒体内膜向内折叠形成嵴，给相关的酶(蛋白质结构)提供了附着位点，为相关化学反应的进行提供了场所，内膜面积大于外膜，A正确；H＋经质子泵被泵到线粒体基质外，由低浓度运输到高浓度，属于主动转运，B正确；根据题意可知，结构①能够驱动ATP合成，因此是一种具有ATP合成酶活性的蛋白质，同时是H＋通道，C正确；需氧呼吸第三阶段，H＋、e－与O2可在线粒体内膜上结合生成H2O，并释放大量能量，D错误。] 2 4 3 题号 1 5 6 $$