第3单元 第2课时 细胞的能量“货币”ATP（课件PPT）-【优化指导】2026年高考生物学一轮复习高中总复习·第1轮（人教版单选版 浙江专版）

高考总复习 生物学 第三单元 细胞的 能量供应和利用 第2课时　细胞的能量 “货币”ATP 1．运用结构与功能观，说出ATP的结构和功能。(生命观念) 2．采用比较与分类，说明动植物合成ATP的来源不同。(科学思维) 3．通过对萤火虫发光现象的研究，了解荧光素对人类生活的影响。(社会责任) 考点　ATP的结构、功能和利用 一、ATP的结构 1．ATP的相关概念 2．ATP的结构特点 (1)特殊化学键：含有2个特殊的化学键，因此ATP是一种______________。 (2)化学性质：ATP的化学性质______，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的________。 高能磷酸化合物 不稳定 转移势能 [易错提醒] 细胞内供能的高能磷酸化合物 (1)碱基不同：ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，都能为生命活动直接提供能量。四者脱去两个磷酸基团，均可以作为RNA合成的原料。 (2)五碳糖不同：dATP、dGTP、dCTP和dUTP也能为生命活动直接提供能量。四者脱去两个磷酸基团，均可以作为DNA复制的原料。 二、ATP和ADP的相互转化 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应过程 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 反应类型 吸能反应 放能反应 项目 ATP的合成 ATP的水解 能量来源 ____(光合作用)、______(细胞呼吸) 储存在特殊 化学键中的能量 能量去路 储存在__________中 用于各项生命活动 反应场所 __________________________ 生物体的需能部位 光能 化学能 特殊化学键 细胞质基质、线粒体、叶绿体 (必修1 P87图5-4延伸)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，供运动之需，而人体内ATP总含量并没有太大变化，原因是____________________________ _____________________________________。 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 三、ATP的利用 1．ATP为主动运输供能(以Ca2＋释放为例) 2．ATP——细胞内流通的能量“货币” (1)吸能反应：一般与ATP的____反应相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。 (2)放能反应：一般与ATP的____相联系，释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。 水解 合成 [易错提醒] ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。虽然从物质方面来看是可逆的，但从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的，因此不能称为可逆反应。 3．ATP与O2之间的关系模型分析 (正确的画“√”，错误的画“×”) 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．DNA与ATP中所含元素的种类相同。(　　 　　) 3．ATP是生命活动的直接能源物质，它在人体肌肉细胞中的含量很多。(　　 　　) 提示：ATP在细胞中的含量很少，保证机体供能的机制是ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。 × √ × 4．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(　　 　　) 提示：在正常人体内，细胞内的ATP与ADP迅速转化，维持动态的平衡，保证能量的供应。 5．无氧条件下，叶肉细胞光合作用产生ATP为各项生命活动供能。(　　 　　) 提示：光合作用光反应产生的ATP只能用于暗反应，不能用于其他各项生命活动。 × × 6．线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP。(　　 　　) 提示：内质网膜不能合成ATP。 7．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(　　 　　) 8．人在剧烈运动时，ATP的合成速率大于ATP的水解速率。(　　 　　) 提示：人在剧烈运动时，ATP的合成速率和水解速率均加快，二者仍能保持动态平衡。 × √ × 考向一　结合ATP的结构及其特点，考查生命观念 1．(2025·内蒙古赤峰模拟)ATP是细胞的直接能源物质，ATP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，下图为ATP的结构式，下列相关叙述正确的是(　　) B 注：C1表示碳原子的位置是1号碳，其他同理。 A．ATP与ADP是同一种物质的两种不同存在形式 B．ATP末端磷酸基团(Pγ)转移，可为某些吸能反应供能 C．图中Pα和Pβ、Pβ和Pγ之间的化学键断裂后的产物可作为DNA合成的原料 D．剧烈运动时ATP被大量消耗，导致细胞中ATP与ADP的比例失衡 解析：ATP中末端磷酸基团(Pγ)被水解后，生成ADP，因此，ATP与ADP是两种物质，A错误；γ位的磷酸基团通过特殊化学键与ADP的磷酸基团(Pβ)连接形成ATP，当ATP末端的磷酸基团(Pγ)转移时，特殊化学键断裂，释放的能量可为某些吸能反应供能，B正确；图中Pα和Pβ、Pβ和Pγ之间的化学键断裂后的产物为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为RNA合成的原料，C错误；细胞中ATP与ADP的含量都保持相对稳定，当大量消耗ATP时，细胞也会大量产生ADP，因此，剧烈运动时ATP被大量消耗，不会导致细胞中ATP与ADP的比例失衡，D错误。 2．(2025·山东淄博模拟)细胞内有多种高能磷酸化合物，如NTP和dNTP。ATP是NTP家族中的一员，dATP是dNTP家族中的一员。每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，而每个dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核糖核苷酸。下列相关叙述错误的是(　　) A．ATP和dATP的区别在于五碳糖不同 B．NTP和dNTP都能作为直接能源物质 C．ATP失去离腺苷最远的磷酸基团可得到ADP D．dNTP彻底水解的产物中可能含尿嘧啶 D 解析：NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核糖核苷酸，即ATP和dATP的区别在于五碳糖不同，A正确；NTP和dNTP的结构中都含有特殊的化学键，二者均能作为直接能源物质，B正确；ATP失去离腺苷最远的磷酸基团可得到ADP，同时释放大量的能量，C正确；dNTP彻底水解的产物是脱氧核糖、磷酸和碱基，该碱基可能是腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶或胞嘧啶，但一定不是尿嘧啶，D错误。 3．cAMP(环化腺苷一磷酸)是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的一种细胞内的信号分子，其结构组成如图所示。下列分析错误的是(　　) D A．方框内物质的名称是腺嘌呤 B．cAMP分子不含有不稳定的特殊化学键 C．ATP在形成cAMP的过程中，初期会释放能量 D．cAMP与磷脂分子所含的元素种类不完全相同 解析：由题意可知，cAMP(环化腺苷一磷酸)是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的，所以cAMP分子不含有不稳定的特殊化学键，B正确；ATP在形成cAMP的过程中，初期会断裂特殊化学键，释放能量，C正确；cAMP与磷脂分子所含的元素种类相同，二者都含有C、H、O、N、P，D错误。 考向二　结合ATP的合成和利用，考查科学思维和社会责任 4．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，机理如下图所示。下列说法正确的是(　　) C A．肌肉细胞中只消耗ATP，不会产生ATP B．ATP释放能量的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．该过程使ATP中的化学能转化成了热能 解析：肌肉细胞进行细胞呼吸时，会产生ATP，A错误；ATP释放能量过程中失去了1个磷酸基团，B错误；由题干信息可知，肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能，C正确；该过程中ATP中的化学能转化成了肌肉收缩的能量(动能)，D错误。 5．蛋白质磷酸化指在蛋白激酶作用下，ATP分子末端的磷酸基团脱离下来并与底物蛋白质上的氨基酸残基结合的过程，其在细胞信号转导的过程中起重要作用。蛋白磷酸酶催化已经磷酸化的蛋白质分子发生去磷酸化反应，其与蛋白激酶共同构成了去磷酸化和磷酸化这一重要的蛋白质活性的开关系统，机制如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) B A．蛋白质去磷酸化后仍可与双缩脲试剂发生颜色反应 B．ATP脱去一个磷酸基团后所得的物质是RNA的基本组成单位之一 C．蛋白质磷酸化和去磷酸化体现了蛋白质结构与功能相适应的观点 D．ATP和ADP的化学元素组成相同 解析：蛋白质去磷酸化后空间结构发生改变，但肽键并没有断裂，与双缩脲试剂仍能发生颜色反应，A正确；ATP脱去两个磷酸基团后所得的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，其是RNA的基本组成单位之一，B错误；蛋白质磷酸化时，ATP中远离A的那个特殊的化学键断裂，脱去的磷酸基团结合到蛋白质上，无活性的蛋白质与磷酸基团结合后转变为有活性的蛋白质，体现了蛋白质结构与功能相适应的观点，C正确；ATP和ADP的组成元素都是C、H、O、N、P，D正确。 6．(2025·四川成都模拟)细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。ATP为Ca2＋的主动运输供能的过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) D A．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白能降低ATP水解的活化能 B．ATP水解产生的磷酸基团与载体蛋白结合使其发生磷酸化 C．载体蛋白磷酸化后其空间结构发生改变导致其活性也改变 D．Ca2＋的主动运输伴随能量的转移是细胞内的一种放能反应 解析：从图中看出，参与Ca2＋主动运输的载体蛋白能够催化ATP水解，所以能降低ATP水解的活化能，A正确；ATP水解产生的磷酸基团与载体蛋白结合使其发生磷酸化，载体蛋白磷酸化后其空间结构发生改变导致其活性也改变，从而实现Ca2＋的跨膜运输，B、C正确；Ca2＋的主动运输伴随能量的转移是细胞内的一种吸能反应，D错误。 1．(2024·全国甲卷改编)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊化学键，下列叙述错误的是(　　) C A．ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C．β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂 D．γ位的磷酸基团具有较高的转移势能 真题链接 感悟高考 解析：离子的主动运输需要消耗能量，ATP转化为ADP时可以释放能量，供离子的主动运输利用，A正确；当图示ATP脱去β和γ位磷酸基团后成为AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本组成单位之一)，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键断裂的过程是ATP水解释放能量的过程，其释放出的能量可供机体的绝大多数生命活动所利用，细胞核中进行的一些生命活动也需要ATP水解供能，如转录，C错误；γ位的磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能，D正确。 真题链接 感悟高考 2．(2024·河北卷改编)酵母细胞中的M蛋白被激活后可导致核膜裂解、染色质凝缩以及纺锤体形成。蛋白K和P可分别使M发生磷酸化和去磷酸化，三者间的调控关系如图所示。现有一株细胞体积变小的酵母突变体，研究发现其M蛋白的编码基因表达量发生显著改变。下列分析正确的是(　　) B 真题链接 感悟高考 A．该突变体变小可能是M增多且被激活后造成细胞分裂间期变长所致 B．P和K都可改变M的空间结构，从而改变其活性 C．K不足或P过量都可使酵母细胞积累更多物质而体积变大 D．M和P之间的活性调控属于负反馈调节 真题链接 感悟高考 解析：根据题干信息“酵母细胞中的M蛋白被激活后可导致核膜裂解、染色质凝缩以及纺锤体形成”可知，M蛋白激活可促进细胞进入分裂前期，导致细胞分裂间期变短，使得间期蛋白质合成量不足，细胞体积变小，A错误；蛋白质的结构决定其功能，蛋白K和P可分别使M发生磷酸化和去磷酸化，改变M的空间结构，从而改变其活性，B正确；蛋白K和P可分别使M发生磷酸化和去磷酸化，结合题图信息可知，K不足或P过量都会使M的活性增加，从而促使酵母细胞进入分裂前期，间期蛋白质积累不足而体积变小，C错误；据图可知，M会促进蛋白P的活性增加，蛋白P的活性增加又进一步促进M的活性增加，两者之间的活性调控属于正反馈调节，D错误。 真题链接 感悟高考 3．(2024·安徽卷)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的。某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　) D 真题链接 感悟高考 A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体 B．酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用 C．ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性 D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化 真题链接 感悟高考 解析：由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞外侧的酶联受体，A错误；酶联受体位于质膜上，化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但不具有运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷酸基团，磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合，能够使其磷酸化而有活性，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控相关蛋白质，活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。 真题链接 感悟高考 4．(经典高考题)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。下列有关叙述正确的是(　　) A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性 C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等 D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内 B 真题链接 感悟高考 解析：该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题意“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”，可以推测放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确、C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。 真题链接 感悟高考 1.(必修1 P86)ATP是驱动细胞生命活动的________物质。 2．(必修1 P86)ATP是__________的英文名称缩写，ATP分子的结构简写成_____________，其中A代表____，P代表________，～代表一种____________。 3．(必修1 P86)ATP水解的过程就是释放能量的过程，ATP是细胞内的一种________化合物。 直接能源 腺苷三磷酸 A—P～P～P 腺苷 磷酸基团 特殊的化学键 高能磷酸 题后反思 基础落实 4．(必修1 P87)ATP与ADP的相互转化，是______________并且处于动态平衡之中的。ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都一样，这体现了生物界的______。 5．(必修1 P87)ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量可以来自____，也可以来自________所释放的能量。 6．(必修1 P88)ATP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，因而可以参与特定的化学反应。 时刻不停地发生 统一性 光能 呼吸作用 磷酸基团 空间结构 活性 题后反思 基础落实 7.(必修1 P89)细胞内化学反应可以分成________和________两大类。许多________与ATP水解的反应相联系；许多放能反应与____________相联系。 8．科学思维与长句表达专练 (1)细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP水解直接提供能量的，但细胞内ATP的含量却能基本保持稳定，原因是______________ ____________________________________________。 吸能反应 放能反应 吸能反应 ATP的合成 ATP与ADP之 间存在相互转化，且这种转化处于动态平衡之中 题后反思 基础落实 (2)将α、β、γ位置分别被32P标记的ATP(A—Pα～Pβ～Pγ)注入不同的发光细胞内，只有注入α位置被标记的ATP的细胞，在形成的发光物质荧光素酰腺苷酸中检测到放射性。由此推测发光细胞以这种方式利用ATP的生物学意义是_____________________________________________ _________________________________。 ATP水解成腺嘌呤核糖核苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时也提供原料 题后反思 基础落实 请完成：课时作业（9） 温馨提示 谢谢观看！ $$