2027届高考一轮复习导学案第08讲 酶和ATP（课时2 ATP）

该高中生物学高考复习学案系统梳理了ATP的结构、功能、转化及利用等核心考点，按“基础物质分类-结构解析-功能探究-转化机制-实际应用”层次构建知识网络，通过表格填空、判断辨析、问题链设计引导学生自主梳理能源物质关系、ATP与核酸联系等，形成系统认知框架。 亮点在于诊断性自测与探究实践结合，如开篇能源物质分类填空、ATP结构简式及元素组成填空等诊断题，配套萤火虫发光实验设计分析，培养生命观念和科学思维。真题溯源环节精选高考题及考向分析，帮助学生自主诊断薄弱点，教师可依学情精准指导，助力个性化复习提升。

第08讲 酶和ATP（课时2） 考点二 细胞的能量货币 ATP 知识点 1 ATP 的结构和功能 1. 细胞中的能源物质 分类 对应物质 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 ______ 注意:ATP≠能量,ATP是直接能源物质! 判断:ATP是细胞可以直接利用的能量｡( ______ ) 2. ATP基本结构 元素组成：__________；中文名称：__________； 结构简式：__________；A代表__________，~代表__________； 1分子ATP=1分子腺苷+3分子磷酸；腺苷=__________+__________； AMP名称：__________，是__________的基本单位。 特点：细胞中ATP含量______，ATP与ADP转化速率______，时刻不停且处于动态平衡；1molATP水解释放能量30.54kJ。 3. ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 请写下列几种常见化合物的化学组成中“○”的含义： A-P~P~P：A代表______ 腺嘌呤脱氧核苷酸：A代表______ 腺嘌呤核糖核苷酸：A代表______ 腺苷：A代表______ 4. 电荷角度分析ATP供能原理 ~代表特殊的化学键,ATP两个相邻的磷酸基团带有______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｡ 5. 思考:ATP是细胞唯一的直接能源物质吗? (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:________________________________________________。 (2) 细胞的直接能源物质: NTP :包括ATP、UTP、CTP、GTP dNTP:包括dATP、dTTP、dCTP、dGTP 细胞中绝大多数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的｡ 6. NTP与dNTP辨析 NTP五碳糖为______，是______合成原料；dNTP五碳糖为______，是______合成原料； 注意:NTP与dNTP均是高能磷酸化合物,可用作 RNA 或 DNA 的合成原料,合成过程中会脱去两个磷酸基团,并释放出大量的能量｡在PCR反应中既可以提供能量,又能为反应提供原料,所以PCR不需要加入ATP｡ 7. ATP的功能 ATP是____________________________________的直接能源物质｡ 8. 探究实验：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 (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: (3) 实验变量: 自变量:添加的物质(葡萄糖/脂肪/ATP) 因变量:是否发光 无关变量:温度等 (4) 实验过程: 发光器粉末加入试管暗处理15分钟（消耗掉萤火虫发光器中残留的ATP）→ 加试剂 → 黑暗条件下观察 (5) 实验现象：加ATP____________，加葡萄糖、脂肪____________； (6) 实验结论:________________________________________________。 9. ATP荧光检测仪原理 ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理,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｡ 反应式: 规律：荧光强度越强→____________→微生物数量越多 10. ATP的其他作用 ①作为____________合成的原料； ②非典型性____________: 释放方式:____________； ③____________: 接受信号分子后,影响ATP水解生成cAMP,传递信息。 知识点 2 ATP 与 ADP 的相互转化 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｡ 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｡ 细胞解决ATP含量少而消耗量大的矛盾的方式：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，ATP与ADP相互转化时刻不停且处于动态平衡。 1. ATP与ADP的相互转化反应式 2. 可逆反应判断 ATP与ADP的相互转化是不是一个可逆反应？__________,原因是________________________________________________。 3. ATP水解与合成的对比 项目 ATP 水解 ATP 合成 催化酶 __________ __________ 场所 细胞多处 动物：细胞质基质、线粒体植物：细胞质基质、线粒体、叶绿体 能量来源 __________ 光能、有机物化学能 反应类型 __________反应 __________反应 能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP的特殊化学键中 4. 放能反应与吸能反应 (1) 吸能反应总是与____________相联系,由ATP水解提供能量； 放能反应总是与____________相联系,释放的能量贮存在ATP中｡ (2) 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通｡ 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储存的能量相对较少,但能被直接利用，ATP是细胞的能量“货币”。 5. 细胞内产生与消耗ATP的生理过程 转化场所 常见的生理过程 细胞膜 消耗 ATP: 主动运输、胞吞、胞吐 细胞质基质 产生 ATP :细胞呼吸第一阶段 叶绿体 产生 ATP :光反应消耗 ATP: 暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等 线粒体 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 核糖体 消耗 ATP: 蛋白质的合成 细胞核 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: __________、__________、__________。 知识点 3 ATP 的利用 1. ATP水解释放能量用于生命活动 ATP水解可将化学能转化为多种形式的能量： 机械能：肌细胞收缩、囊泡运输 渗透能：主动运输、胞吞胞吐 电能：电鳐放电、大脑思考 光能：萤火虫发光 化学能：物质合成 热能：维持体温 2. 能量转化的过程 光能 → 光合作用 → ATP中活跃的化学能 → 暗反应 → (CH2O)中稳定的化学能 → 细胞呼吸 → ATP中活跃的化学能 → 各项生命活动 → 机械能、电能、光能等 3. ATP的供能机制——以主动运输为例 4. ATP产生量与O₂供给量曲线模型 甲图（普通体细胞）： A点：无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP AB段：随O₂供给量增多,有氧呼吸明显增强,ATP产生量随之增加 BC段：O₂供给量超过一定范围后,ATP产生量不再增加,限制因素可能是酶、ADP、磷酸等 乙图：可表示哺乳动物的成熟红细胞中的ATP产生量，与O₂供给量无关，只进行无氧呼吸。 真题溯源·考向感知 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 考向1 ATP的结构与功能分析 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化学键 2．下列与ATP和酶有关的叙述，正确的是（ ） A.酶与ATP的合成都需要模板 B.酶的合成不需要ATP提供能量 C.ATP与绝大多数酶的组成元素相同 D.能合成酶的细胞一定能产生ATP 3.将标记的³²P注入活细胞内，下列叙述错误的是( ) A.①代表ATP中的“A”,ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸 B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联 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2 ATP的转化和利用 1.如图为ATP及其相关转化，叙述正确的是( ) A.吸能反应伴随着甲的形成,能量由Q2提供 B.两分子葡萄糖合成一分子麦芽糖的过程中,物质甲的量减少 C.物质乙由腺嘌呤和核糖组成,是构成RNA的基本单位之一 D.Q1可以来源于光能,Q2不能转化为光能,M1和M2不是同一种酶 2.蛋白质磷酸化相关叙述正确的是( ) A.蛋白质磷酸化的过程是一个放能反应 B.蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生显色反应 C.蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程属于可逆反应 D.Ca²⁺载体蛋白的磷酸化需要蛋白激酶的作用,其空间结构发生变化 3．如图是生物界中能量“货币”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是( ) A.图中的M指的是腺苷，N指的是核糖 B.暗反应中ATP用于固定CO2和还原C3 C.ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要 D.食物为ATP“充电”指的是有机物经过氧化分解，释放能量并生成ATP 4．磷酸肌酸是肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物。细胞在急需供能时，在酶的催化下，会发生下图所示的反应，以维持细胞中ATP 含量的相对稳定。下列叙述错误的是( ) A.磷酸肌酸为ATP 的合成提供了能量 B.ATP 和磷酸肌酸一样，也是一种高能磷酸化合物 C.磷酸肌酸和ATP 都能直接给细胞生命活动提供能量 D.图中反应过程①和②所需酶的种类不相同 第08讲 酶和ATP（课时2）参考答案 考点二 细胞的能量货币 ATP 知识点1 填空题答案 1. 细胞中的能源物质 糖类；葡萄糖；脂肪；糖原；淀粉；太阳能；ATP；× 2. ATP基本结构 C、H、O、N、P；腺苷三磷酸；A-P~P~P；腺苷；特殊的化学键；腺嘌呤；核糖；腺嘌呤核糖核苷酸；RNA；少；快 3. ATP与核酸、核苷酸联系 腺苷；腺嘌呤；腺嘌呤；腺嘌呤+核糖 4. 供能原理 负 5. GTP供能原因 含有多个特殊的高能磷酸键，远离鸟苷的特殊化学键易水解断裂，释放大量能量 6. NTP与dNTP辨析 核糖；RNA；脱氧核糖；DNA 7. ATP功能 驱动细胞生命活动 8. 萤火虫实验 发光；不发光；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 9. ATP荧光检测仪 ATP含量越高 10. ATP其他作用 RNA；神经递质；胞吐；信号分子 四、知识点2 填空题答案 1. 可逆反应判断 不是；反应所需酶、反应场所、能量来源均不同，不属于可逆反应 2. ATP水解与合成对比 水解酶；合成酶；远离腺苷的特殊化学键断裂释放的化学能；放能；吸能 3. 吸能与放能反应 ATP水解；ATP合成 4. 不消耗ATP的生理过程 被动运输；CO₂的固定；大多数水解反应 五、真题溯源·考向感知 选择题答案 真题溯源·考向感知 1. D 考向1 ATP的结构与功能分析 1.C 2.D 3.A 考向2 ATP的转化和利用 1.A 2.D 3.D 4.C $