内容正文:
第二单元
细胞物质的运输、能量的供应和利用
第6课 酶和ATP
考点2 细胞的能量货币“ATP”
回顾课本,梳理考点
判断正误,测试基础
例析考向,总结方法
题型突破,真题体验
一、ATP的功能和结构
1.功能
直接给细胞的生命活动提供能量,即ATP是驱动细胞生命活动的_____________。
直接能源物质
2.中文名称:_______________
腺苷三磷酸
3.分子结构简式 :A—P∼P∼P,其中:
A ______,由________和______构成
P __________
____ 特殊的化学键
- ____________
腺苷
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
~
普通磷酸键
由于两个相邻的磷酸基团都带________而相互排斥等原因,使得特殊的化学键不稳定,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__________。当ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合,从而使后者发生变化。
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一、ATP的功能和结构
4.ATP的结构与直接能源物质这一功能相适宜
负电荷
转移势能
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二、ATP、ADP的相互转化及ATP的利用
1.ATP与ADP的相互转化
(1) 过程:在酶的作用下,ATP中远离A的____________水解,释放出其中的能量,同时生成ADP和 Pi;在另一种酶的作用下,ADP接受能量与一个 Pi 结合转化成ATP。
特殊化学键
(2) 特点:转化时刻不停进行,且处于动态平衡中,该机制在所有生物的细胞内都是一样的,这体现了生物界的________。
统一性
2.合成ATP时的能量来源——放能反应
(1)定义:放能反应与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中的过程。
(2)不同生物的能量来源:
①动物、人、真菌、大多数细菌:_________
②植物:____________________
呼吸作用
光合作用和呼吸作用
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一、ATP的功能和结构
3.ATP的利用——吸能反应
(1)定义:吸能反应是指与ATP水解的反应相联系,由ATP水解供能的过程。
(2)举例:如__________、肌细胞收缩、生物发电和发光、大脑思考、__________等。
物质合成
主动运输
大脑思考
电鳐放电
荧光树
荧光水母
1.ATP中去掉2个磷酸基团即是构成RNA的基本单位:腺嘌呤核糖核苷酸。( )
2.ATP中的“A”和RNA分子中碱基A对应的单体相同。( )
3.ATP的组成元素和核酸的组成元素相同。( )
4.1个ATP分子中是由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。( )
5.水稻根细胞内ATP只能由细胞呼吸产生,其释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合。( )
6.ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,且是生物界的共性。( )
7.人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( )
8.吸能反应一般与ATP的水解反应相联系;放能反应一般与ATP的合成相联系。( )
9.细胞质和细胞核中都有ATP的分布。( )
10. 正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定。( )
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√
√
√
√
√
√
×
√
×
×
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考向一 ATP是一种高能磷酸化合物
1.ATP的功能与结构图解
2.ATP的结构与功能的相互关系
ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的特殊化学键容易水解和形成,可保证ATP含量的相对稳定和能量的持续供应。
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考向一 ATP是一种高能磷酸化合物
3.生物体内的能源物质
(1)能源物质——糖类、脂肪、ATP等。
(2)主要能源物质——糖类。
(3)主要储能物质——脂肪。
(4)直接能源物质 ——ATP(不是唯一)。
(5)植物细胞内的储能物质——淀粉、脂肪。
(6)动物细胞内的储能物质——糖原、脂肪。
(7)最终能量来源——太阳能。
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考向一 ATP是一种高能磷酸化合物
归纳概括ATP与核苷酸的关系
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考向一 ATP是一种高能磷酸化合物
A–P~P~P
A
T
G
C
T
A
G
C
U
A
G
C
A
A
A
T
G
C
U
A
G
C
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
判断下列图示中“A”代表的含义:
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考向一 ATP是一种高能磷酸化合物
典例1 ATP在细胞中能够释放能量,下列关于ATP的说法错误的是( )
A.ATP能释放能量的原因是其特殊化学键容易断裂
B.由于两个相邻的磷酸基团都带有正电荷而相互排斥等原因,使得该特殊化学键不稳定
C.ATP末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,具有较高的转移势能
D. 1 mol ATP 水解释放的能量高达 30.54 kJ
B
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考向一 ATP是一种高能磷酸化合物
变式训练1 (2023·山东模拟)ATP是细胞的能量“货币”,细胞内还有与ATP结构类似的 GTP 、 CTP 和 UTP 等高能磷酸化合物。下列有关叙述错误的是 ( )
A.ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解
B. CTP 中含有3个磷酸基团,含有 C 、H 、O 、N 、P五种元素
C. GTP 中特殊化学键(高能磷酸键)全部水解后的产物可作为合成DNA分子的原料
D. UTP 的合成常伴随放能反应,而吸能反应不一定伴随 UTP 的水解
C
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考向二 ATP与ADP相互转化
过程 ATP的水解 ATP的合成
反应式 ATP ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 ATP
类型 水解反应 合成反应
场所 活细胞内需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体
能量转化 放能——与吸能反应相联系 储能——与放能反应相联系
能量来源 特殊的化学键断裂释放 化学能(呼吸作用)或光能(光合作用)
能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP中
水解酶
合成酶
综上所述:ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。分析原因: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。
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考向二 ATP与ADP相互转化
方法技巧
1.进行细胞生命活动需要ATP提供大量能量,但生物体内ATP含量并不高。ATP与ADP迅速相互转化,以保证机体的能量需要。
2.ATP为主动运输供能的机理
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考向二 ATP与ADP相互转化
典例2 下列对 ADP+Pi+ 能量 ATP反应式中“能量”相关的叙述,正确的是( )
A.向右反应需要的能量可来自细胞内蛋白质的水解
B.向右反应需要的能量可来自葡萄糖等有机物的氧化分解
C.向左反应产生的能量可用于氧气的吸收
D.向左反应产生的能量可用于细胞对水的吸收
[解析] 细胞内蛋白质的水解过程需要吸收能量;葡萄糖参与了细胞呼吸分解过程,产生的能量用于ATP的合成;向左反应释放的能量,可以用于生命活动的吸能反应,但氧气和水的吸收都不需要能量。
B
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考向二 ATP与ADP相互转化
变式训练2 ATP转化为ADP的过程可用下图表示,据图完成下列问题。
(1) 图中的 X 、Y分别是_______________。
H2O、 Pi
(2) 图中的酶是____________(填“ATP合成酶”或“ATP水解酶”)。
ATP水解酶
(3) 图中的能量可以用于下列哪些生命活动。______________
①细胞通过主动运输吸收 K+ ②肌肉收缩 ③蛋白质的分泌 ④萤火虫发光 ⑤大脑思考 ⑥叶肉细胞中蔗糖的合成 ⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程 ⑧光合作用的光反应
①②③④⑤⑥
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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,并且发出荧光。
荧光素
激活的荧光素
氧化荧光素
荧光
能量
发出
荧光素酶
氧气
萤火虫发光的原理:
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1.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,下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是( )。
A
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
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2.在有关DNA分子的研究中常用 32P 来标记DNA分子。用 α 、 β 和 γ 表示ATP或 dATP ( d 表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置( A—Pα∼Pβ∼Pγ或 dA—Pα∼Pβ∼Pγ )。下列说法错误的是( )。
B
A.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的
B.一分子 dATP 由三分子磷酸基团、一分子核糖和一分子腺嘌呤组成
C.用 32P 标记 dATP 的 α 位磷酸基团,利用其合成DNA,可将 32P 标记到新合成的DNA分子上
D.用 32P 标记细胞中染色体的DNA,一次有丝分裂后子细胞中所有染色体都有放射性
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