2026届高三生物一轮复习课件第10讲 细胞的能量货币ATP

第10讲 细胞的能量“货币”ATP 考点1 ATP的结构和功能 1.ATP的功能 步骤：研究人员将萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取四等份转入四支试管，加入少量水，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约15分钟后荧光消失，进一步实验如下： 加入2mL 葡萄糖溶液 加入2mL 脂肪溶液 加入2mL ATP溶液 加入2mL 蒸馏水 无荧光 有荧光 探究实验：探究萤火虫发光的直接能源物质 结论： 是驱动萤火虫发光的直接能源物质。 ATP 无荧光 无荧光 考点1 ATP的结构和功能 1.ATP的功能 细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞生命活动提供能量的却是另一种有机物--ATP。ATP是细胞进行生命活动的直接能源物质。 必修一 教材P89练习与应用 2.同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。 ①ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能约为一分子葡萄糖的1/94。 ②ATP中所含有的化学能是活跃的化学能，而葡萄糖分子中 含有的是稳定的化学能。 考点1 ATP的结构和功能 1.ATP的功能 应用：培育出能发光的“荧光树“ 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，形成氧化荧光素并具发出荧光。科学家运用这一原理，将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从面培育出一种能发光的“荧光树”。白天，阳光照射，公园与普通公园一模一样。晚上，这些树就自动发光。公园里不需要路灯，一片通明。而且，光照非常柔和。未来，夜间发光的树可能会成为街灯的天然替代品。 荧光树 荧光素+O2+ATP 氧化荧光素(发出荧光) 荧光素酶 考点1 ATP的结构和功能 1.ATP的功能 应用：ATP荧光检测仪 ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。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中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 荧光素+O2+ATP 氧化荧光素(发出荧光) 荧光素酶 荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多 3.元素组成: 2.结构简式： 1.中文名称: 核糖 腺嘌呤 腺苷（A） 腺苷三磷酸（ATP） 腺苷 磷酸基团 普通的化学键 A—P～P～P C、H、O、N、P 腺苷三磷酸 特殊的化学键 磷酸基团 考点1 ATP的结构和功能 2.ATP的结构 每1mol水解释放的能量多达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 4.结构特点： 两个相邻磷酸都带负电相互排斥，使得特殊化学键不稳定，末端磷酸基团具有较高的转移势能，容易断裂。 考点1 ATP的结构和功能 腺嘌呤 核糖 P P P ~ ~ 腺苷三磷酸 （ATP） 腺苷一磷酸(AMP） 腺苷二磷酸 （ADP） 腺苷（A) AMP是RNA组成单位之一 ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，如存在于细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。 腺嘌呤核糖核苷酸 dNTP和NTP既可为DNA和RNA复制提供原料，又可为其提供能量。 【归纳拓展】 改变 G……dGTP C……dCTP T……dTTP 7 考点1 ATP的结构和功能 腺苷 腺苷 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 【归纳拓展】ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系 请说出下列圆圈中表示的是什么物质? 8 1.如图是细胞中某种小分子化合物的结构模式图，①～③代表化学键，④和⑤代表化学基团，已知该化合物可直接为肌肉收缩供能，下列有关说法正确的是(　　) A.①②中储存有大量的化学能，①水解时可为放能反应提供能量 B.④代表的化学基团是—H，⑤是一种含氮的碱基 C.该化合物可以在人体内成熟的红细胞中提取到 D.细胞中需要能量的生命活动都是由该物质直接提供能量的 C 习题检测 考点1 ATP的结构和功能 3.ATP的供能原理 负电荷 特殊化学键 末端磷酸基团 10 考点2 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 4.ATP和ADP相互转化 ATP合成酶 细胞质基质、线粒体、 叶绿体 化学能 特殊化学键 ATP与ADP相互转化过程不是可逆反应，物质是循环的，但能量不循环，场所和酶不一样，不是可逆反应。 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源。 11 考点2 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 【易错提示】 [情境分析]成年人体内ATP的总量约为2~10 mg，在安静状态时，肌肉内ATP的所放能量只能维持肌肉收缩1~2 s；成年人在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40 kg，在活动的状态下ATP的消耗可达0.5 kg/min。每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解。 【思考】ATP在细胞中有什么特点？细胞是如何解决这一矛盾的？ 细胞中ATP含量很少，但需求大，所以ATP与ADP转化非常迅速，处于动态平衡之中。 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。 课时P404、第7题 12 (1)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。(　) (2)ATP脱去两个磷酸基团后,可作为RNA分子的合成原料。(　) (3)ATP含有3个特殊的化学键,但是只有一个特殊的化学键会发生断裂( ) (4)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。( 　) ×　 √　 ×　 (5)ATP与ADP的相互转化是可逆反应（ ） (6)ATP转化为ADP不需要消耗水（ ） (7)细胞中含有大量ATP（ ） (8)ATP等于能量（ ） ×　 ×　 ×　 ×　 习题检测 ×　 考点2 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 a.参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化_________________。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 b.在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的____________脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着___________，这就是_________________。 c.载体蛋白磷酸化导致其_________发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 ATP 水解的酶 末端磷酸基团 能量的转移 载体蛋白的磷酸化 空间结构 （1）ATP为主动运输提供能量的过程 5.ATP的利用 14 习题检测 1.(2023·湖南长沙明德中学模拟)下图是Ca2+在载体蛋白协助下,进行跨细胞膜运输的过程图。据图分析下列叙述不合理的是(　　) A.跨膜运输时,Ca2+需与特定的载体蛋白紧密结合,表明载体蛋白具有特异性 B.此过程是主动运输,细胞在ATP供能的情况下主动吸收以提高胞内Ca2+浓度 C.该载体蛋白具有降低ATP水解反应所需的活化能的能力 D.载体蛋白的磷酸化导致其空间结构发生变化进而导致活性发生改变 B 考点2 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 （2）ATP利用的例子 5.ATP的利用 4.细胞内的吸能反应(化学能） 如葡萄糖+果糖 蔗糖 酶 3.肌肉收缩 (机械能） 2.大脑的思考:电能 1.生物发电(电鳐)、发光(萤火虫) ATP 5.细胞的主动运输（渗透能） 16 考点2 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 （3）ATP是细胞内能量流通的货币 5.ATP的利用 ATP的合成是吸能反应，和放能反应相关联 ATP的水解是放能反应，和吸能反应相关联 ATP的合成、ATP的水解分别属于什么反应？分别与什么反应相联系？ 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，可以把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。 光能→有机物中化学能 ATP中的化学能 多种多样的能量 光合作用（光能） 呼吸作用（化学能） 用于各项生命活动,如淀粉糖原的合成 17 考点2 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 （4）能源物质的总结 5.ATP的利用 能源物质： 主要能源物质： 储能物质： 主要储能物质： 直接能源物质： 最终（根本）能源物质： 糖类、脂肪、蛋白质、ATP 糖类 脂肪、淀粉（植物细胞）、糖原（动物细胞） 脂肪 ATP（腺苷三磷酸） 太阳能 判断：有氧呼吸释放出来的能量转化为热能和ATP（ ） × 18 考点2 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 6.ATP产生量与O2供给量的关系分析 无氧呼吸 有氧呼吸 酶、ADP、磷酸 无氧呼吸 19 1.（2021·湖南卷）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。下列叙述错误的是（ ） A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点 B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递 C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递 D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响 B 考点4 习题检测 优化设计P68 归纳拓展 考点4 习题检测 2.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： （1）研究发现，正常成年人安静状态下24小时有40 kg ATP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 。 （2）ATP可在有关酶的作用下，将其磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的部分含有的元素有_______________。 ATP与ADP相互迅速转化 C、H、O、N 考点4 习题检测 2.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： （3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP作为神经细胞间信息传递中的信号分子，其释放的两类物质均能引起受体细胞的膜电位变化。证明ATP也可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是 。 （4）食品卫生检验人员可通过测定食品样品中细菌的ATP总含量来推测细菌数量，从而判断食品污染程度。做出上述判断的理由是每个细菌细胞中ATP的含量________________。 ①阻断典型神经递质在这些神经细胞间的信息传递，给予适宜刺激后测定受体细胞是否发生膜电位变化②寻找靶细胞膜上是否存在能引起膜电位变化的ATP受体 大致相同且相对稳定 3.去氧腺苷三磷酸(dATP)和腺苷三磷酸(ATP)的结构类似,二者在组成上的差异在于前者含有脱氧核糖,后者含有核糖。叙述正确的是(　　) A.细胞内的直接能源物质只有dATP和ATP B.dATP和ATP在细胞内都在生物膜上合成 C.肌肉细胞内的dATP和ATP含量明显高于口腔上皮细胞 D.dATP和ATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是核酸的合成原料 4.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,如图是“ATP—ADP循环”示意图,其中①和②表示过程。叙述正确的是(　　) A.①过程的能量全部来自化学能 B.②过程的完成需要有水参与 C.植物叶肉细胞中发生①过程的结构是线粒体和叶绿体 D.ADP再脱离一个磷酸基团后,可以作为构成DNA的原料 D B 考点4 习题检测 5.将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是（ ） A.①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸 B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联 C.ATP中磷酸基团⑤很快就会被 32P标记，但是ATP的含量基本 不变 D.细胞癌变后ATP末端磷酸基团 被取代的速率加快 考点4 习题检测 A 6.ATP使细胞能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。下图中图甲为ATP的结构示意图，图乙为ATP与ADP相互转化的关系式。据图分析，下列说法正确的是(　 ) A．图甲中A代表腺苷，b、c为特殊的化学键 B．图乙中反应向左进行时，所需能量均来自细胞代谢 C．图乙中反应向右表示ATP水解，与细胞内的放能反应相联系 D．图甲中水解掉两个磷酸基团所剩下的结构，可参与构成DNA B　 考点4 习题检测 7.(2024·湖南衡阳三中月考)下图展示了生物体内与ATP有关的部分反应,下列相关描述错误的是(　　) A.过程②⑥为ATP的水解,通常与吸能反应相联系 B.细胞代谢旺盛时,⑤⑥的反应速率均加快,但仍处于平衡状态 C.ATP与ADP相互转化的能量供应机制在所有生物细胞内是相同的 D.一片处于稳定状态的森林中,过程①同化的能量与过程⑥释放的能量基本相等 D　 考点4 习题检测 8.ATP结合到肌球蛋白上并释放能量,从而改变其构象,进而驱动肌肉细胞的收缩,机理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.肌肉细胞中只消耗ATP,不会产生ATP B.ATP释放能量过程中失去了两个磷酸基团 C.肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能 D.该过程中ATP中的化学能转化成了热能 C　 考点4 习题检测 $$