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第九讲:
细胞的能量“货币”——ATP
必属精品
1
ATP驱动泵能利用ATP水解释放的能量将小分子或离子进行跨膜转运。有下图所示的3种类型。
(1)P型泵ATP水解产生的Pi有何作用?
Ca2+泵催化ATP水解,ATP末端的磷酸基团会脱离下来与载体蛋白结合,使载体蛋白发生磷酸化,导致其空间结构发生变化,使Ca2+的结合位点转向膜外
(2)V、F型泵分别发生了什么化学反应?
V型泵利用ATP水解释放能量运出H+,F型泵利用H+浓度差驱动ATP的合成
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02
ATP的结构
考点 1
3
考点1 ATP的结构
1.中文名:
腺苷三磷酸
2.元素组成:
C、H、O、N、P
3.化学组成:
4.结构简式:
1分子腺苷+3分子磷酸基团
腺苷(腺嘌呤+核糖)
A-P~P~P
考点1 ATP的结构
5.A、T、P、—、~的含义:
腺苷
磷酸基团
普通的化学键
特殊的化学键(2个)
A:
P:
~:
—:
T:
三
考点1 ATP的结构
腺苷(A)
AMP(腺苷一磷酸)
ADP (腺苷二磷酸)
ATP (腺苷三磷酸)
6.AMP即RNA的基本组成单位
7.结构特点:远离腺苷的特殊的化学键易水解,释放出能量,也可以接受能量而重新形成。
考点2 ATP与ADP可以相互转化
1.ATP是一种高能磷酸化合物,原理如下
考点2 ATP与ADP可以相互转化
2.ATP与ADP的相互转化
ATP
合成酶
水解酶
ADP +Pi
+能量
(1)合成ATP
①吸能反应
②所需能量来源:
人、动物、真菌、多数细菌等利用有机物中的化学能进行呼吸作用。
绿 色 植 物:利用光能进行光合作用,或利用有机物中的化学能进行呼吸作用释放能量。
硝化细菌通过化能合成作用。
考点2 ATP与ADP可以相互转化
2.ATP与ADP的相互转化
(1)合成ATP
③发生反应的场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
细胞质基质、线粒体
植物:
动物、真菌:
储存在远离腺苷的特殊化学键中
④能量去向:
原核生物:
细胞质
考点2 ATP与ADP可以相互转化
2.ATP与ADP的相互转化
ATP
合成酶
水解酶
ADP +Pi
+能量
(2)水解ATP
①放能反应
②产生的能量来源:
末端特殊的化学键断裂
用于各项生命活动
③产生的能量去向:
叶绿体中:
细胞呼吸产生的ATP:
专用于暗反应、和叶绿体内的物质合成
考点2 ATP与ADP可以相互转化
2.ATP与ADP的相互转化
考点2 ATP与ADP可以相互转化
2.ATP与ADP的相互转化
(3)注意
①含量特点:ATP在细胞内储备少,ATP与ADP之间转化速度快
②无论是饱食还是饥饿,只要机体处于存活状态,ATP与ADP含量都保持动态平衡。ATP是一种物质,不等于能量,能量储存在其中。
教材隐性知识:源于必修1 P87“图5-4”:①ATP与ADP的相互转化 (填“是”或“不是”)一个可逆反应。分析原因:_______________________________________________________。
②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,以供运动之需,但人体内ATP总含量并没有太大变化,请分析原因:_________________________________________________。
源于必修1 P89“拓展应用”:在植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“货币”的,由此说明:
_____________________________________________________________。
不是
从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
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
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
教材拾遗
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02
易错辨析
(1)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。(必修1 P86正文)
( × )
(2)ATP脱去两个磷酸基团后,可作为RNA分子的合成原料。(必修1 P86“相关信息”)( √ )
(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。(必修1 P86正文)( × )
(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。(必修1 P87图5-5)( √ )
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02
判断题
考点3 ATP的应用及功能
1.ATP的应用
——ATP荧光检测仪
ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理(P一89),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
考点3 ATP的应用及功能
2.ATP为主动运输供能
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结构发生变化,活性也被改变,因而可以参与各种化学反应。
考点3 ATP的应用及功能
——驱动细胞生命活动的直接能源物质(非唯一)
3.ATP的功能
①化学反应中的能量变化与ATP的关系:
a.吸能反应:一般与ATP的______相联系。
b.放能反应:一般与ATP的______相联系。
水解
合成
ATP分子
常见吸能反应:胞吞胞吐、主动运输、细胞分裂、合成蛋白质、大脑思考、肌肉收缩、生物发电、发光等
常见放能反应:细胞呼吸、光合作用等
因此ATP是细胞内流通的能量“货币”
②能量通过____________在吸能反应和放能反应之间流通
考点4 ATP与O2的关系
易错辨析
(1)ATP水解释放的磷酸基团能使载体蛋白磷酸化,并引起载体蛋白空间结构发生变化。(必修1 P88正文)( √ )
(2)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(必修1 P89正文)
( × )
(3)细胞中许多吸能反应与ATP的合成相联系,许多放能反应与ATP的水解相联系。(必修1 P89正文)( × )
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判断题
(1)[2021北京高考]ATP含有C、H、O、N、P,可直接为细胞提供能量。
( √ )
(2)[2019全国高考Ⅲ卷]线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。
( × )
(3)[2018全国高考Ⅰ卷]叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶。
( √ )
(4)[2018全国高考Ⅲ卷]植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP。
( √ )
(5)[2017海南高考]淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。( × )
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