2026届高三生物一轮复习课件细胞的能量货币ATP

细胞的能量“货币”ATP 考点情境 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 1.下图中 （填“a”“β”或“γ”）位的磷酸酯键最容易断裂，欲用32P标记新合成的mRNA，应标记 （填“A”“B”或“C”）处的磷酸基团。ATP能为人体 （举出2例）等生命过程提供能量。 γ A 主动运输、肌肉收缩 磷酸基团 磷酸基团 磷酸基团 “A”代表______， “P”代表__________， “～”代表__________________ ATP 直接的能源 腺苷三磷酸 C、H、O、N、P A—P～P～P 腺苷 磷酸基团 一种特殊的化学键 中文名称　 元素组成 结构简式 化学组成 1分子腺苷和3分子磷酸基团 末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能 1mol ATP水解可释放30.54kJ能量 结构特点 不稳定 能量高 功能 ATP是一种高能磷酸化合物 任务 1 必备知识 (1)ATP的组成结构 ATP是驱动细胞生命活动的 物质 ~ P P P ~ 腺苷(A) 腺嘌呤 核糖 腺苷一磷酸(AMP) 腺苷二磷酸(ADP) 腺苷三磷酸(ATP) (腺嘌呤核糖核苷酸RNA的基本组成单位之一） (2)ATP和ADP的结构 末端的Ⓟ具有较高的转移势能，易脱离，ATP发生水解，释放能量 必备知识 (3)ATP的供能原理　 ①ATP不稳定:由于ATP中两个相邻的磷酸基团都 等原因,使得特殊的化学键不稳定, 磷酸基团具有较高的 。 ②ATP水解的过程就是 的过程 ,1 mol ATP水解释放的能量高达30.54KJ,所以说 ATP是一种 。 ③ATP的供能机理:ATP在 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。 带负电荷而相互排斥 末端 转移势能 释放能量 高能磷酸化合物 酶 末端磷酸基团 必备知识 含有两个特殊化学键，远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂，释放能量。 考点情境 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 2.如果图的核糖换成脱氧核糖，其结构式可简写成______________（该结构式中的dA表示脱氧腺苷）。 3.科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因： dA—P～P～P 磷酸基团 磷酸基团 磷酸基团 1.科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：__________________________________________________________________ ____________________。 GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的那个特殊的化学键容易水解断裂， 释放能量 2.如果将ATP中的A替换为G、U、C，分别为 ， ，一起组成NTP家族，其脱去核糖 后组成dNTP家族，均为高能化合物。 例举其他高能磷酸化合物 任务 2 关键能力 鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸 和胞苷三磷酸 第二位C上的O原子 化合物 结构简式 “ A”含义 共同点  ATP        DNA    RNA      核苷酸   腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)  腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸  腺嘌呤 所有A的共同 点是都含有腺嘌呤 辨析四种结构中“A”的含义 任务 3 关键能力 (1)腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中(　　) (2)AMP(腺苷一磷酸)可为人体细胞RNA的自我复制提供原料(　　) (3)ATP是细胞内唯一的直接供能物质(　　) (4)一分子AMP中只有一个特殊的化学键(　　) (5)腺苷三磷酸分子由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成（ ） √ × × × × 易错辨析 考向突破 1.(2025·银川检测)如图所示为ATP的结构及ATP与ADP之间的相互转化过程，下列说法正确的是( ) A.图1中的a代表腺苷，A代表的是腺嘌呤 B.某些载体蛋白可催化ATP水解 C.ATP与ADP相互转化过程，虽不是可逆的，但物质和能量是可循环利用的 D.酶1和酶2调节作用的机理是降低反应的活化能 考向一： ATP的结构及其特点 B 考向突破 【解析】图1中的a是由腺嘌呤(A)、核糖和磷酸组成的，代表腺嘌呤核糖核苷酸，A代表腺嘌呤，A错误； Ca2＋载体蛋白可发挥ATP水解酶的作用，B正确； ATP与ADP相互转化过程中物质是可以循环利用的，但能量不可循环利用，C错误； 酶1和酶2作为催化剂，其作用是催化而非调节，D错误。 考向突破 2.(2024·南京市九中质量调研)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，如图代表ATP的结构。下列叙述不正确的是（ ） A.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联 B.①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸 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 考向一： ATP的结构及其特点 B 考向突破 【解析】①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，B错误； ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量基本不变，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记， C正确；细胞癌变后细胞代谢增 强，ATP和ADP的转化加快， ATP末端磷酸基团被取代的速率 加快，D正确。 考向突破 考点情境 人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。 4.图中B→C过程中，ATP含量增加说明_________速率加强，使更多ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明_________________。 细胞呼吸 ATP的生成和分解是同时进行的(ATP与ADP相互迅速转化处于动态平衡) 能量 能量 合成 水解 ATP与ADP相互转化示意图 ~ ~ ~ P P P P P P P 根据图解完成ATP与ADP的相互转化表格 任务 4 必备知识 反应类型 水解反应 合成反应 反应式 酶的类型 场所 能量来源 植物 动物 能量去向 ATP 合成酶 ADP + Pi + 能量 ATP 水解酶 ADP + Pi + 能量 水解酶 合成酶 特殊的化学键中的化学能 用于各项生命活动 储存于特殊化学键中 可逆的 不可逆 不相同 ATP与ADP的相互转化時刻发生并处于 之中 在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的 。 物质是 ，能量是 的、酶是 的 动态平衡 统一性 有机物中的化学能（呼吸作用） 光能(光合作用) 呼吸作用有机物释放的能量 所有需能部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 必备知识 考点情境 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。 5.作为能量“货币”的ATP还具有什么功能？ 参与细胞信号传递 6.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了怎样的生物学意义？ 通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点。 载体蛋白的磷酸化。 载体蛋白空间结构发生变化 ATP 水解酶被激活。 Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外 在ATP酶的作用下，ATP水解。 磷酸基团与载体蛋白结合 Ca2+ 与其运输的载体蛋白相应位点结合 （主动运输为例看图5-7排序) 答案： ⑦-③-⑤-⑥-①-②-④ (1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例) 概述ATP的利用 任务 5 必备知识 分子的磷酸化及意义 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，因而可以参与各种化学反应。 磷酸基团 空间结构 活性 概述ATP的利用 任务 5 必备知识 (1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例) 能量通过ATP在吸能反应与放能反应之间流通，因此把ATP比喻成细胞内 。 (2)细胞内的吸能反应和放能反应 流通的能量“货币” 商品生产 商品消费 货 币 放能反应 合成 水解 ATP ADP 能量 能量 吸能反应 用于物质主动运输 用于肌肉收缩、生物发电、发光 用于物质合成、大脑思考 必备知识 1.萤火虫发光需要ATP提供能量，其发光机制是尾部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，生成的荧光素化腺苷酸(腺嘌呤核糖核苷酸简称腺苷酸)与氧气在荧光素酶的催化下反应形成发光物质虫荧光酰腺苷酸。 (1)将32P标记的磷酸注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，发现细胞内的ATP含量不变，但ATP中末端磷酸基团已被32P所标记。该实验的结论为 。 ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡 ATP的合成和利用 任务 6 关键能力 (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，在形成的发光物质虫荧光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水解成腺苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时也提供原料 (1)酶的水解需要ATP供能， ATP 的水解需要酶的催化(　　) (2)ATP水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP的生成(　　) (3)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP(　　) √ × × (4)分泌蛋白排到细胞外和神经细胞吸收K＋的过程均可由ATP直接供能(　　) (5)细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量(　　) (6)ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解(　　) √ × √ 易错辨析 考向突破 1.(2025·湘豫名校联考)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(　　) B 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 考向一： ATP的转化和利用 考向突破 【解析】　线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上都存在ATP合成酶，但叶绿体内膜上不存在ATP合成酶，A错误； 由图可知，合成ATP的能量来自H＋浓度差产生的势能，B正确； 光合作用暗反应阶段需要的ATP来自光反应阶段(叶绿体类囊体薄膜产生的)，而非来自图中产生的ATP(线粒体)，C错误； 减肥药物能够增加线粒体内膜对H＋的通透性，降低H＋膜内外的浓度差，减慢ATP的产生，不利于健康，D错误。 考向突破 细胞内产生与消耗ATP的场所、生理过程 类型 常见的生理过程 细胞膜 消耗ATP： 细胞质基质 产生ATP： 叶绿体 产生ATP： 消耗ATP： 线粒体 产生ATP： 消耗ATP： 核糖体 消耗ATP： 细胞核 消耗ATP： 主动运输、胞吞、胞吐 归纳提示 细胞呼吸的第一阶段 光反应产生ATP 暗反应和自身DNA复制、转录、翻译消耗ATP 有氧呼吸第二、三阶段 自身DNA复制、转录、翻译消耗ATP 蛋白质的合成 DNA复制、转录等消耗ATP 2.(2025·湖南长郡中学联考)骨骼肌细胞中含有一种特殊的内质网——肌浆网，肌浆网膜上有一种转运蛋白——Ca2＋泵，Ca2＋泵是由4个不同功能的结构域组成的蛋白质，又称Ca2＋－ATP水解酶。如图表示骨骼肌细胞中的Ca2＋泵将Ca2＋泵入肌浆网的过程。下列相关叙述错误的是(　　) A A.Ca2＋泵转运Ca2＋是一个放能反应，其能量变化和ATP的水解有关 B.Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生了磷酸化， 所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团 C.Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网， 体现了生物膜的选择透过性 D.Ca2＋泵在转运Ca2＋时会发生空间结构的 改变，这体现了结构与功能相适应的观点 考向一： ATP的转化和利用 考向突破 【解析】　Ca2＋泵具有水解ATP的功能，Ca2＋泵转运Ca2＋是一个吸能反应，其能量变化和ATP的水解有关，A错误； Ca2＋泵在转运Ca2＋时伴随ATP的水解，ATP水解产生的磷酸基团使Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生磷酸化，即Ca2＋泵发生磷酸化所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团，B正确； Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网，属于主动运输，体现了生物膜的功能特性，即选择透过性，C正确； 由图示可知，Ca2＋泵运输Ca2＋进入肌浆网的过程中，Ca2＋泵的空间结构发生改变，这体现了结构与功能相适应的观点，D正确。 考向突破 调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化 类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化 概念 在蛋白激酶催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程 归纳提示 类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化 图示过程   意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活 归纳提示 构建网络 ATP 全称：腺苷三磷酸 结构简式： A-P～P～P ATP的来源： ATP与ADP相互转化: ATP的利用：各种形式的能量 光合作用 呼吸作用 ATP ADP+Pi+能量 酶1 酶2 总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。 1 重温高考•真题演练 1.（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 经典真题 D 【详解】A、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，A不符合题意； B、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），B不符合题意； C、ATP为主动运输供能时载体蛋白空间结构发生变化，Ca²⁺载体蛋白磷酸需ATP水解提供磷酸基团和能量，C不符合题意； 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，D符合题意。故选D。 经典真题 2.（2024·全国甲卷·高考真题）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～表示高能磷酸键，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位磷酸基团之间的高能磷酸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位磷酸基团之间的高能磷酸键 经典真题 C 【详解】A、ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确； B、ATP分子水解两个高能磷酸键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确； C、ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂，C错误； D、光合作用光反应，可将光能转化活跃的化学能储存于ATP的高能磷酸键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键，D正确。故选C。 经典真题 3.(2022·浙江1月选考，3改编)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都是特殊的化学键 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 D 经典真题 【解析】　1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；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，而核糖与磷酸基团相连的化学键是普通磷酸键，B错误；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，C错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，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，D正确。 经典真题 B 4.(2021·北京卷，1)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的 是(　　) A.含有C、H、O、N、P B.必须在有氧条件下合成 C.胞内合成需要酶的催化 D.可直接为细胞提供能量 经典真题 【解析】　ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、 N、、P,A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程释放的能量也能用于合成 ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生 物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。 经典真题 5.(2021·海南卷，14)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 经典真题 【解析】　根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；腺苷由腺嘌呤和核糖构成，不含磷元素，无放射性，B正确；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。 经典真题 反应部位 (1)__________ 叶绿体的 类囊体膜 线粒体 反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等 反应名称 (2)__________ 光合作用 的光反应 有氧呼吸的 部分过程 合成ATP的 能量来源 化学能 (3)__________ 化学能 终产物 (除ATP外) 乙醇、CO2 (4)_______________ (5)______________ 经典真题 细胞质基质　 无氧呼吸 光能 O2、NADPH　 H2O、CO2 6.(经典高考题)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。 经典真题 【解析】(1)(2)由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。(3)由分析可知，光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP中。(4)由分析可知，光合作用的光反应的产物为O2和NADPH。(5)由分析可知，线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为CO2和[H]([H]不是终产物)，第三阶段产物为H2O。 $