第08讲 细胞的能量“货币”ATP

第08讲 细胞的能量“货币”ATP 考点一 ATP是一种高能磷酸化合物 【核心要点1】ATP的组成结构 【核心要点2】ATP和ADP的结构 【核心要点3】ATP的供能原理 考点二 ATP的转化和利用 【核心要点1】ATP和ADP的相互转化 【核心要点2】ATP的利用 【重要性】 ATP是能量的转运载体， 不生产能量， 是能量的搬运工。 旧知识回顾：能量来源 能 源 来 源 主要能源物质 生物体内重要储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 能源最终来源 能量直接来源 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 ATP A ： P ： —： ～： 1.ATP的组成： ①中文名称： 。 ②化学元素： 。 ③结构简式： 。 ATP是一种高能磷酸化合物【P59】 01 【资料】一般水解时，能够释放20.92kJ／mol能量的化合物都叫做高能化合物。ATP水解时释放的能量多达30.54kJ／mol所以说，ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。 腺苷三磷酸 A–P～P～P C、H、O、N、P 腺苷 磷酸基团 特殊化学键 →2个； 普通化学键 →1个； →3个； →1个； ATP是一种高能磷酸化合物【P59】 01 2.ATP的结构： ①ATP是细胞中的直接能源物质。 细胞中直接供能物质还有 、 、 . 及动物体内的磷酸肌酸。 ② 的特殊化学键 不稳定，易断裂也易形成。 核糖 ~ 腺嘌呤 P ~ P P 腺苷（A） 腺苷一磷酸（AMP） 腺苷二磷酸（ADP） 腺苷三磷酸（ATP） 特殊化学键 RNA的基本组成单位之一 UTP CTP GTP 远离腺苷 ATP是一种高能磷酸化合物【P59】 01 3.ATP的供能原理： ①两个相邻的磷酸基团都带 而相互排斥； ②ATP中的 不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP 而与其他分子结合的趋势，即具有较高的 。 ③ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的 挟能量 与其他分子结合，从而使后者发生变化。 负电荷 特殊的化学键 转移势能 末端磷酸基团 1.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～表示特殊的化学键，下列叙述错误的是(　　) 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的化学键不能在细胞核中断裂 D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间 的特殊的化学键 考向1 结合ATP的结构和功能，考查结构与功能观【P60】 01 C ATP转化为ADP时可以释放能量，供离子的主动运输利用，√； 当图示ATP脱去β和γ位磷酸基团后就成为AMP(RNA的基本组成单位之一)，√； 该化学键断裂放能，可供机体的绝大多数生命活动所利用，包括细胞核内，×； 远离腺苷的特殊化学键易断裂也易形成，光能可转化为储存在ATP中的化学能，√； ATP的转化和利用【P60】 02 ATP的合成 项目 ATP的水解 反应式 酶 光合作用： . 细胞呼吸： . 反应 场所 生物体的需能部位 ATP合成酶 ATP水解酶 叶绿体 细胞质基质、线粒体 1.ATP和ADP的相互转化： 有水产生 要消耗水 ATP的转化和利用【P60】 02 ATP的合成 项目 ATP的水解 光合作用： . 细胞呼吸： . 能量 来源 远离腺苷的那个特殊化学键 储存在ATP中 (远离腺苷的那个特殊化学键) 能量 去路 可直接转化成其他形式的能量， 用于 . 光能 化学能 各项生命活动 1.ATP和ADP的相互转化： ATP的转化和利用【P60】 02 【名师解读】 ①ATP与ADP相互转化的过程中，物质是物质是可逆的，能量是不可逆的， 酶也不相同，因此ATP和ADP的相互转化 (“是”或“不是”)可逆反应。 ②ATP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 性。 不是 统一 【素养提升】ATP与ADP可以相互转化【P60】 02 [资料1]在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s所需的能量。(即：细胞内的ATP含量很少) [资料2]一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。(即：细胞内的ATP需求量很大) 思考 ATP含量很少，但需求量很大，ATP如何持续供能？ 提示:虽然细胞中ATP含量很少，但是ATP和ADP转化 。 ATP和ADP的这种相互转化时刻不停地发生且处于 之中。 非常迅速及时 动态平衡 注：运动时ATP合成速率和ATP水解速率基本相等，但比安静时快。 ①激活酶活性： 被转运物质(Ca2+)与载体蛋白相应位点结合，激活 。 注：参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化 的酶。 ATP的转化和利用【P60】 02 2.ATP的利用：(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2+释放为例) 酶活性 ATP水解 ②载体蛋白磷酸化： 在载体蛋白作用下，ATP水解产生的 与载体蛋白 相结合，发生磷酸化，这一过程伴随着 。 ③载体蛋白空间结构改变： 载体蛋白磷酸化导致其 改变，物质Ca2+实现 逆浓度梯度跨膜运输。 末端磷酸基团 能量的转移 空间结构 视频：ATP为主动运输供能的机理 02 ATP的转化和利用【P60】 02 【名师解读】磷酸化和去磷酸化 (1)ATP和ADP的转化： 在相应的位置上，加上磷酸基团称为 ，将磷酸基团去除称为 。 腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在 内，称光合磷酸化； 腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在 内，称氧化磷酸化。 这两种磷酸化过程中，都伴随着能量向 的转移（即： ）。 磷酸化 去磷酸化 叶绿体 线粒体 ATP ATP的合成 ATP的转化和利用【P60】 02 【名师解读】磷酸化和去磷酸化 (2)蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化 ①蛋白质分子加上磷酸基团，称 ； 注：该过程，往往伴随着ATP ，提供磷酸基团，在蛋白激酶的作用下完成。 ②已磷酸化的蛋白质分子去除磷酸基团，称 。 注：该过程，在蛋白磷酸酶的作用下完成。 注：磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化。 蛋白质分子的磷酸化 蛋白质分子的去磷酸化 水解 ATP的转化和利用【P60】 02 3.细胞内的吸能反应和放能反应： 细胞内的化学 反应 （释放能量） （吸收能量） 相联系 相联系 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。 因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币” 吸能反应 放能反应 ATP的水解 ATP的合成 （所吸收的能量由ATP水解提供） （所释放的能量储存在ATP中） ATP的转化和利用【P60】 02 4.ATP产生量与O2供给量的关系分析 2.(2025·广东佛山15校联盟)Arf家族蛋白是分泌、内吞等过程的关键引发因子，Arf家族蛋白在与GDP结合的非活跃状态和与GTP结合的活跃状态之间循环(GTP和ATP的结构和性质相似，仅碱基A被G替代)。活性状态的Arf家族蛋白能募集胞质蛋白到特定的亚细胞位点。以下叙述正确的是(　　) A.GDP由鸟嘌呤、核糖和三个磷酸基团结合而成 B.Arf家族蛋白由非活跃状态转化为活跃状态，其空间结构不会发生改变 C.Arf家族蛋白由非活跃状态转化为活跃状态是一个吸能反应 D.运输货物蛋白的囊泡可能来自核糖体、内质网或高尔基体 考向2 结合ATP的转化和利用，考查科学思维能力【P61】 02 C G-鸟苷，D-二，P-磷酸基团，则GDP由鸟嘌呤、核糖和两个磷酸基团结合而成，×； 非活跃状态+GDP+磷酸基团→活跃状态+GTP，增加磷酸基团，空间结构会改变，×； 该过程伴随着，GDP转化为GTP，需要吸收能量，属于吸能反应，√； 核糖体无膜，运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体，×； 3.如图所示为ATP合成酶结构及其作用机制。H+沿着线粒体内膜上ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP的合成。某些减肥药物能够增加线粒体内膜对H+的通透性，降低H+膜内外浓度差。下列相关叙述正确的是(　　) A.ATP合成酶还存在于叶绿体内膜和叶绿体类囊体薄膜 B.图中合成ATP的能量来自H+浓度差产生的势能 C.图中产生的ATP可用于一切生命活动 D.减肥药物会加快ATP的产生，有利于健康 考向2 结合ATP的转化和利用，考查科学思维能力【P61】 02 B 叶绿体内膜上不存在ATP合成酶，×； 由图可知，合成ATP的能量来自H+浓度差产生的势能，√； 光合作用暗反应阶段需要的ATP来自光反应阶段，×； 降低H+膜内外的浓度差，减慢ATP的产生，不利于健康，×； 4.动物体内部分酶的活性受磷酸化的影响，进而影响细胞代谢如图，相关叙述错误的是(　　) A.ATP水解释放的磷酸基团使酶1磷酸化 B.肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、酶2、酶3分布 C.胰高血糖素作用于靶细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强 D.磷酸化会改变酶的空间结构并改变其活性，利于细胞代谢 考向2 结合ATP的转化和利用，考查科学思维能力【P61】 02 B ATP水解产生ADP的同时也会产生磷酸基团，为酶1的磷酸化提供磷酸基团，√； 肌肉细胞不能水解糖原，其细胞中没有酶1分布，×； 胰高血糖素→磷酸化酶激酶活性增强→促进糖原水解→升高血糖，√； 磷酸化会改变酶的空间结构并改变酶的活性，有利于细胞代谢，√； Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) $$