第3单元 第2课时 细胞的能量“货币”ATP-【优化探究】2027年高考生物学一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

该高中生物学高考复习课件聚焦“细胞的能量‘货币’ATP”核心考点，依据课标要求“解释ATP是直接能源物质”，梳理ATP结构（组成、各部分含义）和合成利用（转化场所、能量来源）两大模块，通过分析近五年高考真题明确结构分析、转化机制为高频考点，归纳选择、多选题等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题演练+易错诊断+素养培育”策略，如结合2025河北卷“ATP消耗过程判断”真题，运用生命观念（结构与功能观）剖析ATP供能原理，通过“不同化合物中‘A’的含义辨析”等典型题型培养科学思维。特设错漏诊断（如“ATP含量高”错误认知），帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准复习，提升备考效率。

细胞的能量供应和利用 第三单元 第2课时　细胞的能量“货币”ATP 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 课标要求 内容索引 NEIRONGSUOYIN 演练感悟 考点二 ATP的合成与利用 真题 ATP的结构 考点一 ATP的结构 考点一 梳理 必备知识 1.ATP是一种高能磷酸化合物 (1)ATP的组成及结构 腺苷 特殊化学键 (2)ATP和ADP的结构 (3)ATP的供能原理 特殊的 化学键 末端磷 酸基团 (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,1 mol ATP水解释放的能量高达 ______ kJ,所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 30.54 2.辨析不同化合物中“A”的含义 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 拾遗•挖掘 (人教必修1 P86“相关信息”改编)假如将ATP和磷脂分子彻底水解,其产物分别是1个ATP分子彻底水解形成1个核糖分子、1个腺嘌呤和3个磷酸基团;1个磷脂分子彻底水解形成2个脂肪酸分子、1个甘油分子、1个磷酸基团和1个含氮化合物。 【错漏诊断】 1.驱动细胞生命活动的直接能源物质就是ATP。 ( ) 2.1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。( ) 3.腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中。 ( ) × × √ 精练 迁移应用 考向　ATP结构的分析 1.(2026·江苏淮安模拟)如图表示ATP的结构,下列相关叙述正确的是 (　　) A.细胞中ATP合成的速度快,含量高 B.ATP转化为ADP可直接或间接为主动运输供能 C.α和β位磷酸基团之间的化学键不能断裂 D.用α位带有32P标记的ATP作为原料,可将32P标记到新合成的DNA分子中 B 解析:ATP在细胞中的含量低,合成速度快,A错误;ATP转化为ADP时释放的能量可直接或间接为主动运输供能,例如直接为离子泵供能,或者间接为协同转运供能,B正确;α和β位磷酸基团之间的化学键断裂形成AMP,AMP是构成RNA的基本单位,所以α和β位磷酸基团之间的化学键可以断裂,C错误;ATP分子水解两个特殊化学键后,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,D错误。 2.(多选)(2026·常州一中模拟)GTP(鸟苷三磷酸)的结构和作用与ATP类似。线粒体分裂时,具有GTP酶活性的发动蛋白组装成环线粒体的纤维状结构,该结构依靠GTP水解驱动线粒体缢缩,使其一分为二。下列叙述错误的是 (　 　) A.GTP因含三个特殊的化学键而具有较多能量 B.GTP酶为GTP的水解提供了活化能 C.推测发动蛋白具有催化、运动等功能 D.GTP去掉两个磷酸基团后可参与DNA的合成 ABD 解析:GTP与ATP的结构类似,含有两个特殊的化学键,A错误;酶的作用机理是降低化学反应的活化能,B错误;结合题意分析可知,发动蛋白具有 GTP酶活性,说明其具有催化作用,且线粒体分裂时发动蛋白组装成环线粒体的纤维状结构,该结构依靠GTP水解驱动线粒体缢缩,该过程体现了发动蛋白具有运动功能,C正确;依题意,GTP的结构与ATP类似,GTP去掉两个磷酸基团后的结构是组成RNA的基本单位,D错误。 题后拓展 ATP与核苷酸、GTP/CTP/UTP的关系 考点二 ATP的合成与利用 梳理 必备知识 1.ATP和ADP的相互转化 细胞质基质、线 粒体、叶绿体 光能 化学能 拾遗•挖掘 (苏教必修1 P80图3-1-7)(1)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。 (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转化成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,原因是ATP与ADP时刻不停地发生相互转化,并且处于动态平衡之中。 2.ATP的利用 (1)ATP利用的实例 (2)ATP为主动运输供能的过程 酶活性 末端磷酸基团 能量转移 空间结构 [点拨]　参与主动运输的载体蛋白的功能 ①催化功能:催化ATP水解,为主动运输提供能量。 ②运输功能:运输物质通过生物膜。 (3)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,空间结构发生变化,___________也被改变,因而可以参与特定的化学反应。 磷酸基团 活性 (4)ATP是细胞内的能量“货币” 水解 合成 ATP分子 拾遗•挖掘 (1)(人教必修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。 (2)(人教必修1 P89楷体改编)萤火虫发光的能量转换过程是荧光素接受ATP提供的能量后被激活。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。 【错漏诊断】 1.酶的水解需要ATP供能, ATP 的水解需要酶的催化。 ( ) 2.ATP水解酶合成时伴随ADP的生成。 ( ) 3.细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量。 ( ) 4.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 ( ) × √ √ × 深研 重难问题 探究　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。 (1)ATP在细胞内的含量是很少的,每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g,而一个正常成年人在静止状态下24 h,将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要,分析生物体是如何解决这一矛盾的? 提示: ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的,且物质可以重复利用,因 此,能满足生命活动对能量的需要。 探究　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。 (2)由题可知,ATP还具有的功能是　 。  (3)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? 提示: 参与细胞信号传递 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。 深研 重难问题 探究　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。 (4)蛋白质磷酸化和去磷酸化反应是否受温度的影响?判断的依据是什么? 提示: 受温度影响;温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性,进而影响 蛋白质磷酸化和去磷酸化反应。 深研 重难问题 精练 迁移应用 考向1　ATP的转化和利用 1.(2026·东台中学模拟)某细胞中的部分生理过程如图所示,①和②代表不同的化学反应。下列叙述正确的是 (　　) A.能量Ⅰ只能来自化学反应释放的能量 B.反应①只能发生在细胞质基质和线粒体中 C.能量Ⅱ可用于肾小管细胞对水分的重吸收 D.反应②往往伴随着生物体内的吸能反应 D 解析:能量Ⅰ是用于合成ATP的能量,它不仅能来自化学反应释放的能量(如细胞呼吸),还能来自光能(如光合作用光反应阶段),A错误;反应①是ATP的合成反应。在真核细胞中,ATP合成的场所除了细胞质基质和线粒体,叶绿体类囊体薄膜上(光合作用光反应阶段)也能进行ATP的合成,B错误;肾小管细胞对水分的重吸收方式是被动运输,不需要消耗能量,能量Ⅱ是ATP水解释放的能量,不能用于该过程,C错误;反应②是ATP的水解反应,ATP水解会释放能量,往往伴随着生物体内的吸能反应(吸能反应需要消耗能量,由ATP水解供能),D正确。 2.(多选)(2026·江苏连云港模拟)如图表示ATP在细胞内的转化过程,a、b、c代表酶,A、B、C代表化合物。下列相关叙述错误的是 (　 　) A.由于两个相邻的磷酸基团带负电荷而相互排斥等原因,使ATP容易水解 B.B中没有特殊化学键,C是合成某些酶的原料 C.B在b酶作用下通过直接转移磷酸基团而水解形成C D.结构不稳定的原因是P元素构成的骨架没有C元素构成的骨架稳定 BCD 解析:由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得这种化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,也就是具有较高的转移势能,使ATP容易水解,A正确;B为ADP,含有1个特殊化学键,C为腺嘌呤核糖核苷酸,可以作为RNA(部分酶化学本质为RNA)的原料,B错误;B(ADP)在b酶作用下,通过断裂1个特殊化学键后转移磷酸基团而水解形成C,C错误;A(ATP)结构不稳定的原因是相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥,D错误。 考向2　蛋白质磷酸化和去磷酸化 3.(2026·江苏无锡模拟)如图表示细胞内普遍存在的分子开关调节机制,磷酸化与去磷酸化使各种靶蛋白处于“开启”或“关闭”的状态。下列相关叙述错误的是 (　　) A.蛋白质磷酸化的过程往往是一个放能反应的过程 B.蛋白质去磷酸化后仍能与双缩脲试剂发生紫色反应 C.磷酸化与去磷酸化可改变靶蛋白的电荷分布与分子构象 D.磷酸化与去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应 A 解析:蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应,与ATP的水解相联系,A错误;蛋白质去磷酸化后仍具有肽键,能与双缩脲试剂发生紫色反应,B正确;蛋白质在蛋白激酶作用下发生磷酸化后,空间结构会发生改变,也会改变靶蛋白的电荷分布,同理,磷酸化的蛋白质在去磷酸化后,其蛋白质的构象也会发生改变,靶蛋白的电荷分布也会改变,C正确;在信号的刺激下,蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化,形成ADP和磷酸化的蛋白质,使蛋白质的空间结构发生改变,而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落,形成去磷酸化的蛋白质,从而使蛋白质的空间结构恢复,所以蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白质结构与功能相适应,D正确。 4.(多选)(2026·江苏如东高级中学模拟)蛋白质磷酸化反应是指ATP末端的磷酸转移到底物蛋白质的特定氨基上所进行的化学反应。磷酸化的蛋白质活性改变而做功,从而参与细胞代谢,如图所示。下列说法正确的是 ( 　　) A.ATP末端磷酸基团脱落时伴随能量的转移 B.磷酸化的蛋白质活性改变但并未变性 C.ATP推动的细胞做功过程属于吸能反应 D.蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解,水解产物参与RNA的合成 ABC 解析:ATP中特殊化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,容易脱离,具有较高的转移势能。因此,ATP末端磷酸基团脱落时伴随能量的转移,A正确;蛋白质发生磷酸化,使蛋白质的空间结构改变,从而使蛋白质的活性发生变化,但并没有变性,B正确;ATP推动蛋白质做功的过程中有ATP的水解,ATP的水解与吸能反应有关,C正确;蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解,形成的产物之一是ADP,ADP需要脱掉一个磷酸基团才能参与RNA的合成,D错误。 真题　演练感悟 2 3 1 4 1.(2025·河北卷,1)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 D 2 3 1 4 解析:肌肉的收缩需要消耗能量,该能量来源于ATP的水解,A不符合题意;光合作用过程中暗反应消耗ATP,B不符合题意;Ca2+载体蛋白磷酸化后结构发生改变,该过程需要消耗ATP,C不符合题意;光合作用中水的光解利用的是光能,不消耗ATP,D符合题意。 2 3 1 4 2.(2025·重庆卷,3)能量胶是马拉松运动员常用的胶状补给品,可快速供能。如表是某能量胶的营养成分表。据表分析,下列叙述正确的是 (　　) A 项目 每100 g 能量 850 kJ 蛋白质 0 g 脂肪 0 g 碳水化合物 50 g 核糖 450 mg 钠钾氯等 235 mg A.核糖是ATP的组成成分,补充核糖有助于合成ATP B.推测表中的碳水化合物主要是淀粉 C.比赛过程中大量出汗,少量补充能量胶即可维持水盐平衡 D.能量胶不含脂肪和蛋白质是因为它们不能为机体提供能量 2 3 1 4 解析:ATP由腺苷(腺嘌呤+核糖)和三个磷酸基团组成,核糖是ATP的组成成分,“补充核糖”可为腺苷的合成提供原料,故补充核糖有助于合成ATP, A正确;碳水化合物若为淀粉(多糖),需水解为葡萄糖才能快速供能,但能量胶可“快速供能”,推测其碳水化合物应为单糖(如葡萄糖)或二糖(如麦芽糖),而非淀粉,B错误;大量出汗会导致水和电解质大量流失,能量胶中钠钾氯仅235 mg/100 g,少量补充不足以完全维持水盐平衡,需额外补充水和电解质,C错误;脂肪和蛋白质均可供能,但供能速度较慢,D错误。 2 3 1 4 3.(2022·浙江1月卷,3)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称为高能磷酸键 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 2 3 1 4 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,腺苷与磷酸基团之间的化学键为普通化学键,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,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ATP是吸能反应和放能反应之间的纽带,D正确。 2 3 1 4 4.(2025·黑吉辽蒙卷,10)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程如图所示。其他条件均适宜,下列叙述正确的是 (　　) A.ATP、ADP和Pi通过NTT时,无需与NTT结合 B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输 C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生 D.光照充足,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止 D 2 3 1 4 解析:NTT为载体蛋白,ATP、ADP和Pi通过NTT时,需要与其结合,A错误; NTT运输ATP、ADP和Pi是顺浓度梯度进行的,属于协助扩散,B错误;黑暗条件下,ATP来自呼吸作用,故进入叶绿体基质的ATP可由线粒体和细胞质基质产生,C错误;当光照充足时,叶绿体自身可以消耗ADP和Pi合成ATP,此时NTT运出ADP的数量会减少甚至停止,D正确。 $