第二章 第10讲 细胞的能量“货币”ATP（配套教参）-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（人教版）

高考总复习生物学 第10讲 细胞的能量“货币”一ATP 构建体系，素养建模 对应学生P52 网络构建素养呈现 知识体系 定内容 核心素养 定能力 结构简式A -PP P 光合作用 生命 理解ATP的结构与功能；基于酶和ATP在细胞 能量来源 观念 代谢中的作用，形成物质与能量观 ATP 细胞呼吸等 酶1 转化一ATP离2ADP+P+能量 科学 通过构建ATP与ADP相互转化及ATP功能模 利用 生命活动的直接能源物质 思维 型，培养对问题进行推理并作出合理判断的能力 研析考点层级突破 对应学生P53 透析考点素养培育 考点 ATP的结构与功能 [必备知识·复盘了 2.ATP和ADP的相互转化 教材夯实 ATP 1.ATP是一种高能磷酸化合物 能量 酶 (1)ATP的中文名称：腺苷三磷酸 Pi ADP 能量 ①ATP的元素组成：C、H,O、N、P。 ATP的合成 ATP的水解 ②ATP结构简式：A—P~P~P。其中“A”代表 4 “腺苷”，“P”代表磷酸基团，“一”代表一种特殊的 ADP+Pi+能量睡ATP←反应式→ATP感ADP+P+能量 化学键（这种化学键不稳定。） (2)ATP和ADP结构特点 ATP合成酶 所需酶→ATP水解酶 末端的⊙具有较高的转移势能，易脱离，ATP发生水 解、释放能量 细胞质基质、线粒 反应 体、叶绿体 生物体的需能部位 场所 A 核糖腺嘌岭 光能（光合作用）、化 能量 储存在特殊化学键中 腺苷(A) 学能（细胞呼吸） 来源 的化学能 腺苷一磷酸一AMP(腺岭核糖核苷酸 RNA的基本组成单位之一) 可直接转化成其他形 腺苷二磷酸一ADP 储存在ATP(远离A的 能量 式的能量（如机械能 腺苷三磷酸一ATP 那个特殊化学键)中 去路 电能等)，用于各项生 细胞中ATP含量很少 (3)ATP的供能原理 命活动 ATP与ADP转化非常迅 速及时，且处于动态平 共性 两个相 ATP中的特殊化 ATP在酶的作 学键不稳定，末 用下水解时，脱 衡之中 邻的磷 酸基团 端磷酸基团有一 离下来的末端 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的 都带负 种离开ATP而与 磷酸基团挟能 细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性 电荷而 其他分子结合的 量与其他分子 相互排 趋势，即具有较 结合，从而使 3.ATP的利用 斥等 高的转移势能 后者发生变化 (1)ATP为主动运输供能的过程（以Ca2+释放为例） (4)ATP是一种高能磷酸化合物 ATP水解的过程就是释放能量的过程，1mol Ca泵是一种能促使ATP水解的酶 ATP水解释放的能量高达30.54kJ,所以说ATP 0Ca2+ 0Ca2+ 09360 0Ca2+ 是一种高能磷酸化合物。 易错警示ATP并不是细胞内唯一的高能化合 盟 物，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各 Oo ATP OADP OADP 种生物细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的 Ca2+与Ca2+载体 蛋白相应位点结 载体蛋白的 载体蛋白空间结构 磷酸肌酸。因此，ATP并不是唯一的供应生命活 磷酸化 发生变化，Ca2+由 动的直接供能物质。 合，ATP水解 膜内释放到膜外 58 第二单元细胞的能量供应和利用 (2)ATP—细胞内流通的能量“货币” ATP中末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP的 ①吸能反应：一般与ATP的水解反应相联系，由 总含量与注入前几乎一致。下列有关叙述正确 ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。 的是 ②放能反应：一般与ATP的合成相联系，释放的 A.许多放能反应与ATP的水解相联系 能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分 B.该实验中2P标记的ATP水解后产生的腺苷也 解反应 有放射性 4.ATP产生量与O2供给量的关系分析 C.2P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不 A点在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物 相等 产生少量ATP D.该实验表明细胞内全部ADP都转化成了ATP 胡 哺乳动物成熟红细胞 解析：C[许多放能反应与ATP的合成相联系， （只进行无氧呼吸) 许多吸能反应与ATP的水解相联系，A错误；根据 题意“结果发现ATP中末端磷酸基团被”P标记”， ATP水解时脱去末端带标记的磷酸基团，故产生 A 02供给量 的腺苷没有放射性，B错误；根据题意可知，放射性 0,供给量 几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，故2P在 B段随0供给量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量 ATP的3个磷酸基团中出现的概率不相等，C正 逐渐增多 确；该实验可说明细胞内的ADP转化成了ATP, 教考衔接 但是无法说明细胞内全部ADP都转化成了ATP, 1.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷 D错误。] 2.鸟苷三磷酸(GTP)、尿苷三磷酸(UTP)和胞苷三 酸化而有活性。 (2024·安徽卷，4C)(/) 2.C1、NO通过离子通道进入液泡不需要ATP直 磷酸(CTP),它们与腺苷三磷酸(ATP)一起构成了 接供能。 (2024·浙江卷，15B)(×) NTP家族，它们的结构只是碱基不同。下列叙述 3.ATP必须在有氧条件下合成。 (×) 错误的是 ( A.ATP的水解常与细胞内的吸能反应相联系 素养培优 B.GTP彻底水解可得到3种小分子有机物 1.(必修1P“文字信息”)在萤火虫发光的过程中发 C.CTP断裂两个特殊化学键后可作为转录的原料 生了怎样的能量转换？ D.UTP可为细胞中某些生命活动提供能量 答案：荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。 解析：B[ATP能为生命活动直接提供能量，因此 在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反 ATP的水解常与细胞内的吸能反应相联系，A正 应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 确；GTP彻底水解可得到磷酸、核糖、鸟嘌呤，其中 2.(情景探究)据图分析ATP的结构和特点，思考相 磷酸是无机物，因此只能得到2种小分子有机物， 关问题。 B错误；CTP断裂两个特殊化学键后为胞嘧啶核糖 核苷酸，可作为转录的原料，C正确；UTP可为细 胞中某些生命活动提供能量，D正确。] ◆[提升点2]通过ATP的合成与利用考查获取信 (1)图示a处应为“一H”还是“—OH”? 息和探究能力 答案：图示a处应为“一OH”,因为该五碳糖为 3.如图是生物体内ATP合成与分解示意图，下列叙 “核糖”。 述正确的是 (2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断 裂和重建的是哪一个？ 能量1 能量2 答案：图示b为普通磷酸键，c、d则为特殊化学键， 其中d处的键最易断裂和重建。 (3)图示框e的名称是什么？它与DNA、RNA有 ④-⊙-®+@ ④-®-®+⑩ 何关系？ A.能量1可以来自蛋白质水解为氨基酸的过程 答案：图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成 B.能量1可以来自丙酮酸的氧化分解 RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与 C.能量2可以用于叶绿体中H,O的光解 DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。 D.能量2可以用于光合作用中CO2的固定 [关键能力·提升] 解析：B[能量1为合成ATP的能量，来自呼吸作 ◆[提升点1]通过ATP的结构考查理解能力 用或光合作用，A错误；能量1可以来自丙酮酸的 1.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。研究 氧化分解，B正确；H,)的光解所需能量来自光能， 人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~ C错误；能量2可以用于各种需能的生命活动，但是光 2min后迅速分离得到细胞内的ATP,结果发现 合作用中CO2的固定不需要消耗能量，D错误。] ·59· 高考总复习 生物学 真题考法>素养演练 对应学生P55 感悟高考素养提升 [真题研析] 浸润素养 [考向2]ATP的功能 2.(2024·安徽高考)在多细胞生物体的发育过程中， [例](2023·天津高考)衣原体是一类原核寄生生 细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同 物，缺乏细胞呼吸相关酶，不能产生自身生命活动 决定的，某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路 所需能量，因此需从寄主吸收 ( ) 如图。下列叙述正确的是 A.葡萄糖B.糖原 C.淀粉 D.ATP 信号0○ [关键信息点] 分子 衣原体是原核寄生生物，营养物质都来自宿 细胞外 受体 主细胞 细胞内 P 衣原体缺乏细胞呼吸相关酶，不能合 激酶区域 ATP ② (有活性) ADP 成ATP 应答蛋白 澈酶区域 应答蛋白 (无活性) (有活性) (无活性) 解析：D[细胞生命活动所需的能量主要是由细 A.细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内 胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不 能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物 的相应受体 质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是 B.酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和 ATP,D正确，ABC错误。] 催化作用 C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其 [真题品悟]一厚积素养 磷酸化而有活性 [考向1]ATP的结构 D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引 1.(2024·全国甲卷)ATP可为代谢提供能量，也参 起细胞定向分化 与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中~表示 解析：D[由题图可知，细胞对该信号分子的特异 高能磷酸键，下列叙述错误的是 应答，依赖于细胞外侧的酶联受体，A错误；酶联受 体位于质膜上，化学本质是蛋白质，能识别相应的 腺嘌呤 信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但不 具有运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷 A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 酸基团，磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合，使其 B.用Q位2P标记的ATP可以合成带有2P 磷酸化而有活性，C错误；细胞分化的实质是基因 的RNA 的选择性表达，故信号分子调控相关蛋白质，活化 C.B和Y位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细 的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定 胞核中断裂 向分化，D正确。] D.光合作用可将光能转化为化学能储存于B和Y [考向3]ATP和ADP的相互转化 位磷酸基团之间的高能磷酸键 3.(2022·天津高考)利用蓝细菌将CO2转化为工业 解析：C[ATP为直接能源物质，Y位磷酸基团脱 原料，有助于实现“双碳”目标。 离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动 (1)蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、 运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个高能磷 NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮 酸键后，得到RNA的基本单位之一—腺嘌呤核 酸等中间代谢物。ATP来源于 和 糖核苷酸，故用a位2P标记的ATP可以合成带 等生理过程，为各项生命活动提供能量。 有2P的RNA,B正确；ATP可在细胞核中发挥作 (2)蓝细菌可通过D一乳酸脱氢酶(Ldh),利用 用，如为rRNA合成提供能量，故B和Y位磷酸基 NADH将丙酮酸还原为D一乳酸这种重要的工业 团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂，C错误； 原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工 光合作用光反应，可将光能转化活跃的化学能储存 程蓝细菌，以期提高D一乳酸产量，但结果并不理 于ATP的高能磷酸键中，故光合作用可将光能转 想。分析发现，是由于细胞质中的NADH被大量 化为化学能储存于B和Y位磷酸基团之间的高能 用于 作用产生ATP,无法为Ldh 磷酸键，D正确。门 提供充足的NADH。 ·60. 第二单元细胞的能量供应和利用 (3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解 (2)有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的 的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的 NADH(呼吸过程中产生的[H])与氧气结合形成 工程菌K,以补充ATP产量，使更多NADH用于 水，同时释放大量能量，因此蓝细菌中细胞质中的 生成D一乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞 NADH可被大量用于有氧呼吸第三阶段产生 质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。 ATP,无法为Ldh提供充足的NADH。 注：数据单位为pmol/ )D730 (3)NADH是有氧呼吸过程中的代谢产物，在有氧 菌株 ATP NADH NADPH 呼吸第三阶段被利用，NADPH是光合作用过程中 初始蓝细菌 626 32 49 工程菌K 829 62 49 的代谢产物，是水光解的产物，据表格可知，与初始 由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP 蓝细菌相比，工程菌K的NADH较高，NADPH 含量升高，且有氧呼吸第三阶段 (被抑 相同，说明有氧呼吸第三阶段被抑制，光反应中的 制/被促进/不受影响)，光反应中的水光解 水光解不受影响。 (被抑制/被促进/不受影响)。 (4)工程菌K存在一种只产生ATP不参与水光解 (4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中， 的光合作用途径，能使更多NADH用于生成D 构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积 乳酸，把Lh基因引入工程菌K中，构建工程菌L, 累更多D一乳酸，是因为其 (双选)。 光合作用产生了更多ATP,为各项生命活动提供 A.光合作用产生了更多ATP 能量，这样有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH, B.光合作用产生了更多NADPH 这样工程菌L就能利用NADH将丙酮酸还原为 C.有氧呼吸第三阶段产生了更多ATP D一乳酸，能积累更多D一乳酸，AD正确， D.有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH 解析：(1)蓝细菌是原核生物，但含有叶绿素和藻蓝 BC错误 素，能进行光合作用，能产生NADH(呼吸过程中 答案：(1)光合作用呼吸作用 产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物，也能进行呼 (2)有氧呼吸第三阶段 吸作用，因此蓝细菌内的ATP来源于光合作用和 (3)被抑制 不受影响 呼吸作用等生理过程，为各项生命活动提供能量。 (4)AD 第11讲 细胞呼吸的方式和过程 构建体系>素养建模 对应学生P56 网络构建素养呈现 知识体系 定内容 核心素养—一定能力 酵母菌 呼吸方式 科学 通过比较有氧呼吸和无氧呼吸场所、过程的不同， 有氧和多种酶 条件 条件 有 无氧和多种酶 思维 掌握分类比较的研究方法 细胞质基质、场所 氧 场所 细胞质基质 线粒体 呼 呼 二氧化碳和水产物吸 吸 产物 酒精和二氧化 碳或乳酸 反应式 ,反应式 科学通过实验设计与实验结果分析，探究有氧和无氧 CH,06酶-2CaH,0H 酶 探究 条件下酵母菌的呼吸方式 C6H1206+6H20+602 +2C02+少量能量 6C02+12H20+能量 CH.0,酶2C,H.0 +少量能量 61