2026届高中生物一轮复习课件第11讲：细胞的能量货币ATP

2026届高考一轮复习 第11讲 细胞的能量“货币”ATP 新旧教材对比 增：①ATP供能机制及实例；②“～”特殊化学键不稳定的原因；③吸能反应与放能反应的实例。 改：①ATP中文名称，“～”代表特殊的化学键，不再说高能磷酸键；②能量“通货”改为能量“货币”。 考点 由高考知核心知识点 预测 细胞的能量“货币”ATP 考点一：ATP的结构和功能 （3年12考，全国卷3年0考） 2025年河北卷T1,3分 2024年全国甲卷T2,6分 2023年重庆卷T10,2分 （2023·天津）ATP的功能 （2022·浙江）ATP的结构 （2022·江苏）ATP的功能 题型：选择题 内容： （1）本专题知识难度较低、基础性强。常结合物质出入细胞的方式、光合作用和呼吸作用综合等考查 考点二：ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 （3年6考，全国卷3年0考） （2022·浙江）吸能反应与放能反应 （2021·北京）ATP与ADP的相互转化 （2021·海南）ATP与ADP的相互转化 考情分析 考情分析 1．从命题题型和内容上看，试题以选择题为主，也会在非选择题中出现。主要从以下几方面考查：ATP的结构和作用等。 2．从命题思路上看，从以下几个方面进行考查 (1)常结合动物生命活动的调节、细胞代谢综合及相关的变量分析考查； (2)常结合某个生命活动的过程来考查ATP的利用。 复习目标 基于酶和ATP在细胞代谢中的作用，形成物质与能量观。(生命观念) 知识点1 ATP的结构、功能和利用 知识点2 ATP和ADP的相互转化 考向1 ATP的结构、功能 考向2 ATP和ADP的相互转化 考情解码·考点定标 3 1.细胞中的能源物质 能源物质 生物体主要的能源物质 细胞生命活动主要能源物质 生物体内良好的储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 最终能源来源 直接能源物质 ATP 葡萄糖 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 糖类 判断：ATP是细胞可以直接利用的能量。（ ） × 注意：ATP≠能量， ATP是直接能源物质！ 一、ATP的结构及其供应原理 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 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。 一、ATP的结构及其供应原理 普通化学键 特殊化学键 ~代表特殊的化学键，ATP两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使连接两个磷酸基团的化学键不稳定，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。 ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸集团携能量与其他分子结合，使该分子结构改变，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。 思考：请从电荷的角度出发，分析ATP分子怎样提供能量呢？ ATP 合成酶 水解酶 ADP +Pi + 能量 （30.54 kJ/mol） ATP是一种 高能磷酸化合物 一、ATP的结构及其供应原理 6 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，所以PCR不需要加入ATP。 【归纳拓展】 改变 G……dGTP C……dCTP T……dTTP 一、ATP的结构及其供应原理 7 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 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 课堂随练 3.ATP的功能： ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 存折 买房子 现金 有机物中的化学能 ATP中的化学能 耗能的生命过程 细胞中流通的能量“货币” 问题1：如何设计实验探究ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质？ 一、ATP的结构及其供应原理 【拓展延伸】探究生命活动的直接能源物质是ATP 发光器粉末加入试管暗处理15分钟 加试剂 黑暗条件下观察 (3)实验过程： (1)实验材料： 萤火虫发光器干燥后研成粉末，蒸馏水，葡萄糖，脂肪，ATP制剂等 (2)实验原理： 荧光素+能量+O2 氧化荧光素 荧光素酶 （发出荧光） 实验变量： 自变量： 添加的物质 因变量： 是否发光 无关变量： 温度等 【拓展延伸】探究生命活动的直接能源物质是ATP 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 无荧光 无荧光 结论： 是驱动萤火虫发光的直接能源物质。 ATP ①ATP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。 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。 一、ATP的结构及其供应原理 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 一、ATP的结构及其供应原理 4.应用：培育出能发光的“荧光树“ 4.应用：ATP荧光检测仪 ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理(P89)，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 一、ATP的结构及其供应原理 ATP 消耗量大 ATP 含量很少 矛盾 研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 1 成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 2 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 3 ATP与ADP相互转化，时刻不停且处于动态平衡 ATP在细胞内是否大量存在？ 细胞是怎样解决ATP含量少而消耗量大的矛盾？ 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 16 P P P ～ ～ 水解 能量 Pi P P ～ 合成 能量 Pi ATP 酶 酶 ADP +Pi +能量 ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的 。 统一性 在静卧和运动时，ATP与ADP的相互转化有什么区别？ 合成ATP的过程中，所需的能量从哪里来？ 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 1.ATP与ADP的相互转化 (科学思维)植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“通货”，这说明了什么？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。ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内流通的能量“货币”，满足细胞各项生命活动对能量的需求。 17 主要能源物质 葡萄糖 主要储能物质 脂肪 其他能源物质 糖原、淀粉等 ATP 呼吸作用： +ADP +Pi → 能量 ① 反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量 。 氧化分解 放能 贮存在ATP中 光合作用的光反应： 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 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储存的能量相对来说少，但能被直接利用。ATP合成伴随细胞发生放能反应 18 ①ATP的水解： 需要水解酶的参与 ②ATP的合成： 需要合成酶的参与 细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体 有机物中的化学能 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 注意：不是可逆反应，物质可逆，但所需的酶、场所、能量的来源是不同的 【归纳总结】ATP与ADP可以相互转化相关知识 (1)ATP与ADP相互转化不可逆：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。 (2)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol 的能量。 (3)ATP转化为ADP消耗水：ATP转化为ADP又称为“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。 (4)ATP并不是细胞内唯一的高能化合物，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。 (5)细胞中ATP和ADP的相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 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 注意:不是所有的生理活动都要消耗ATP, 高中阶段所学的知识中有三种生理活动不消耗ATP: 被动运输、暗反应中CO2固定、水解反应。 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 图示 类型 所需酶 反应场所 能量来源 能量去路 动物/真菌/细菌 。 绿色植物 和 。 ATP水解酶　 ATP合成酶　 呼吸作用　 呼吸作用　 需能部位　 细胞质基质、线粒体、叶绿体　 ATP 合成酶 ADP + Pi + 能量 ATP 水解酶 ADP + Pi + 能量 远离腺苷(A)的那个高能磷酸键 储存在ATP中，形成高能磷酸键 光合作用　 用于各项生命活动: (机械能、电能等) 物质转化可逆，能量不可逆 不是可逆反应 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 ③意义 （1）保证细胞内有一个相对稳定的能量供应库。 （2）ATP在能源物质供能过程中处于核心地位，绝大多数能源物质中的能量只有先转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可以转化为不同形式的能量。 （3）能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 ATP水解释放的能量如何用于上述活动的呢？——以主动运输为例 开火车 24 ① ② ③ 1.参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当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。 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。 （1）ATP为主动运输提供能量的过程 2.ATP的供能机制 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 ① ② ③ ATP水解释放磷酸基团 蛋白质等分子磷酸化 分子空间结构改变，活性也被改变 参与各种化学反应 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 （1）ATP为主动运输提供能量的过程 2.ATP的供能机制 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 课堂随练 资料：1mol葡萄糖经细胞呼吸完全氧化分解共需几十步反应，能够释放2870kJ的能量，是ATP水解放能（30.54kJ）的约94倍。 ATP为什么适于作为细胞的直接能源物质？ 比较项目 葡萄糖 ATP 分解条件 放能多少 较复杂 （相对稳定） 易水解 （相对活跃） 过多 较多 ATP是细胞的能量“货币” 28 （2）ATP利用的例子 3.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） 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 29 （3）ATP是细胞内能量流通的货币 3.ATP的利用 ATP的合成是吸能反应，和放能反应相关联,由ATP水解提供能量。 ATP的水解是放能反应，和吸能反应相关联,释放的能量贮存在ATP中。 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 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 30 拓展： ATP的其它作用 ②非典型性_________：ATP 释放方式：____________ ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 ①作为_______合成的原料 神经递质 胞吐 RNA ③_______：接受信号分子后， 影响ATP水解生成cAMP 传递信息 （4）能源物质的总结 3.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（ ） × 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 32 4.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 二、ATP与ADP的相互转化及ATP的利用 33 课堂小结 1.（2022·浙江卷）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 核糖 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一种特殊的化学键 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 吸能反应一般与ATP的分解相联系，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就是ATP 真题溯源·考向感知 A．核糖是ATP的组成成分，补充核糖有助于合成ATP B．推测表中的碳水化合物主要是淀粉 C．比赛过程中大量出汗，少量补充能量胶即可维持水盐平衡 D．能量胶不含脂肪和蛋白质是因为它们不能为机体提供能量 2．（2025·重庆·高考真题）能量胶是马拉松运动员常用的胶状补给品，可快速供能。下表是某能量胶的营养成分表。据表分析，下列叙述正确的是（    ） 项目 每100g 能量 850KJ 蛋白质 0g 脂肪 0g 碳水化合物 50g 核糖 450mg 钠钾氯等 235mg A 若为淀粉，需分解为葡萄糖才能快速供能，但能量胶需“快速供能”，推测其为单糖或二糖（如麦芽糖）. 大量出汗会导致水和电解质大量流失，能量胶中钠钾氯仅235mg/100g，少量补充不足以完全维持水盐平衡，需额外补充水和电解质， 脂肪和蛋白质均可供能，但脂肪供能慢，蛋白质主要参与结构构建，能量胶不含二者是因快速供能需优先利用碳水化合物， 真题溯源·考向感知 36 3．（2025·河北·高考真题）ATP是一种能为生命活动供能的化合物，下列过程不消耗ATP的是（    ） A．肌肉的收缩 B．光合作用的暗反应 C．Ca2+载体蛋白的磷酸化 D．水的光解 D 水的光解发生在光反应阶段，由光能驱动，不消耗ATP，反而生成ATP 4．（2025·河北·高考真题）下列过程涉及酶催化作用的是（    ） A．Fe3+催化H2O2的分解 B．O2通过自由扩散进入细胞 C．PCR过程中DNA双链的解旋D．植物体细胞杂交前细胞壁的去除 D Fe3+催化H2O2的分解，Fe3+是无机催化剂，不是酶 O2通过自由扩散进入细胞，这是一种简单的物质跨膜运输方式，不涉及酶的催化作用 PCR过程中DNA双链的解旋是通过高温实现的，不需要酶来解旋 植物体细胞杂交前细胞壁的去除，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，涉及酶的催化作用 真题溯源·考向感知 37 5．（2025·河北·高考真题）ATP是一种能为生命活动供能的化合物，下列过 程不消耗ATP的是（    ） A．肌肉的收缩 B．光合作用的暗反应 C．Ca2+载体蛋白的磷酸化 D．水的光解 D 肌肉收缩通过肌球蛋白与肌动蛋白相互作用，需要ATP水解供能 光合作用暗反应中C3的还原需要消耗ATP（来自光反应产生的ATP） ATP为主动运输供能时载体蛋白空间结构发生变化，Ca²⁺载体蛋白磷酸化需ATP水解提供磷酸基团和能量 水的光解发生在光反应阶段，由光能驱动，不消耗ATP，反而生成ATP 真题溯源·考向感知 38 6．（2025·河北·高考真题）ATP是一种能为生命活动供能的化合物，下列过 程不消耗ATP的是（    ） A．肌肉的收缩 B．光合作用的暗反应 C．Ca2+载体蛋白的磷酸化 D．水的光解 D 肌肉收缩通过肌球蛋白与肌动蛋白相互作用，需要ATP水解供能 光合作用暗反应中C3的还原需要消耗ATP（来自光反应产生的ATP） ATP为主动运输供能时载体蛋白空间结构发生变化，Ca²⁺载体蛋白磷酸化需ATP水解提供磷酸基团和能量 水的光解发生在光反应阶段，由光能驱动，不消耗ATP，反而生成ATP 39 讲师：xxx 第12讲 细胞呼吸 下一节预告 请做好预习准备！！！ 40 Lavf58.46.101 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) $$