5.2细胞能量“货币”ATP（图文版知识清单）生物人教版必修1

ATP 第2节纟 细胞的能量“货币”ATP 知识点01：ATP的结构与特点 1.基础定义&化学组成 NH2 Phosphate ●中文名称：腺苷三磷酸 ●化学组成与元素组成：1分子腺嘌呤 0-P-0 +1分子核糖+3分子磷酸基团 ●元素：C、H、O、N、P OH OH Adenosine aBY 2.结构简式&高能磷键 a B y- 易 1.ATP中磷酸基团标记：a位 结构简式：A一P~P~P 连接糖，B-α、Y-β之间为高能 析 磷酸键；用a位32P标记的ATP A:腺苷 P 磷酸基团 合成带标记RNA(水解2个高 (由腺嘌呤和核糖组成) ~:特殊化学键 能键得8腺嘌呤核糖核苷酸) (水解时可释放大量能量) ●3.高能磷酸基化合物 相邻磷酸基团带负电荷相互排斥，末端磷酸基团转移势能高， 特殊化学键易断裂；1 mol ATP:水解释放能量高达30.54kJ 4.地位 驱动细胞生命活动的直接能源物质 拓展小贴士 注意区分 易 2.注意区分：ATP≠能量，ATP是储能的高能磷酸化合物，是能量载体 ;ATP中的A代表腺苷，核苷酸中的A代表腺嘌呤 析 3.ADP(腺苷二磷酸)：含1个高能化学键，脱去该键生成AMP(腺 嘌呤核糖核苷酸，RNA组成单位)；Pi为磷酸基团简称水解 →Pi 4.细胞内ATP含量极少，但转化速率快，正常成年人24小时约有约 有40 kg ATP发生转化 特 5.葡萄糖是主要能源物质，需氧化分解释放能量合成ATP后才能被利用 提 葡萄糖氧化分解 水解 释放能量→合成ATP 面识点02：ATP和ADP的相互转化 1.反应式 ATP水解（释放能量） ATP合成（储存能量） 能量 能量 ATP ADP+Pi ADP+Pi ↓ 下、 各项生命活动 细胞呼吸 光合作用 ATP+H20→ADP+P1+能量 ADP+P:+能量→ATP+H20 2.特点 (1)动态平衡： 细胞内ATP含量少，但转化时刻不停。 代谢旺盛细胞转化快，代谢缓慢细胞转化慢。 (2) 不可逆性（物质可逆，过程不可逆) 项目 ATP水解 ATP合成 ①酶 y 水解酶 合成酶 ②能量 自6 用于生命活动 来自细胞呼吸、光合作用 ③场所 所有活细胞 线粒体、叶绿体 3.ATP合成的能量来源 动物、真菌、大多数细菌 植物 细胞呼吸 细胞呼吸 ATP (有氧/无氧) 光合作用 ATP (光反应) *所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP,不必须有氧呼吸。 能量来源主要有细胞呼吸和光合作用。 4.生理意义 能量供应机制在所有生物细胞内一致， 体现了生物界的统一性。 第1节细胞的能量“通货”— ATP之ATP的利用-知识清单 TP 考点O3:ATP的利用 ATP是绝大多数需要能量的生命活动的直接供能物质，其能量 通过水水解释放。 1.直接供能的生命活动举例 【考法提示】 @主动运输 直接供能： ○肌肉收缩 ATP ○物质合成 ©大脑思考 。生物发电 2.ATP为主动运输供能（以Ca2+转运为例) 【易错辨析】 【点拨】 载体蛋白 载体蛋白是 磷酸化是 酶也是载体。 关键关键， 磷酸化即 结构改变释 ATP水解 结合Pi。 放Ca2+。 H20 ADP,Pi+Energy ★【特别提醒】：膜内侧Ca2+结合激活载体蛋白（具有酶酶活 性，催化ATP水解)酶活性；ATP末端磷酸基团脱离并 与载体蛋白结合（即载体蛋白磷酸化)，伴随能量转移 ；载体蛋白空间结构发生改变，将Ca2+释放到膜外； 去磷酸化后恢复原状，完成一次转运。 3.ATP与吸能反应、放能反应的关系 【易错点】 ATP合成： 放能反应 释放的能量入 提供能量 吸能反应 能量储存。 (e.g,细胞呼吸、 与ATP水解(e.g,物质合成、 ATP水解： 光合作用光反应) 反应相联系 肌肉收缩) 能量释放与 利用。 ●能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通。 拓展01：NTP与dNTP 【基础概念与分类】 【易错辨析】 1.NTP(核苷三磷酸) NTP含核糖（组 包含ATP,GTP,UTP,CTP。*均含有 成RNA),dNTP 2.dNTP(脱氧核苷三磷酸) 含脱氧核糖（组 成DNA) 包含dATP,dGTP,dTP,dCTP。*均含有脱氧核糖 【共同特征】 每个NTP或dNTP分子失去两个磷酸基团后，分别 得到核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸。 均为高能化合物，可为生命活动供能。 【不同功能的具体应用】 ·ATP:细胞最主要的直接能源物质， 绝大多 数耗能反应供能。 GTP: 主要用于翻译（蛋白质合成）、G蛋 白信号通路。 glucose ●UTP:为多糖（糖原）合成供能： ● CTP:为磷脂生物合成供能。 dNTP:主要作为DNA复制、DNA修复的原料。 0 DNA聚合酶催化时，dNTP脱掉2个磷酸， dNTP- 0d 以dNMP（脱氧核苷一磷酸) 接入DNA 4 dNTP 子链，释放焦磷酸。 【延伸拓展：ddNTP】 ·人工改造的物质，用于桑格双脱 3 氧链终止法DNA测序。与dNTP的 -0H 链终止 主要要区别是3'碳原子没有-OH, 只有-H。 H3'-H 【特别提醒】ddNTP能阻止DNA链的进一步延伸。 拓展02 ATP的其他功能 ATP不仅是细胞内主要的直接供能物质，还具备多种其他 功能，是近年高考新情境高频命题点： 1.胞外ATP(eATP)作为信号分子 启动细胞 信号通路 细胞代谢 增殖 分化 特异性受体 免疫应答细胞损伤响应 细胞可将ATP释放到细胞间隙，ATP不再供能，作为胞外信号分子与细胞膜上的特异性受体 结合，启动细胞内信号通路，调控细胞代谢、增殖、分化、免疫应答、细胞损伤响应等生命活动。 2.作为RNA合成的原料 GTP UTP CTP ATP ATP属于核糖核苷三磷酸，转录合成RNA ATP水解 时，ATP水解脱去两个高能磷酸键，转化为 DNA链 ⊙+⑧ 腺嘌呤核糖核苷酸(AMP),掺入RNA核 DOX T ↓ 苷酸链，与磷酸链，与GTP、UTP、CTP AMP 参与RNA合成的机制一致。 RNA链 RNA polymerase (腺嘌呤核糖核苷酸) 3.参与蛋白质磷酸化修饰，充当分子开关 磷酸化过程：由蛋白激酶催化，消耗ATP,将 去磷酸化过程：由蛋白磷酸酶催化，将 ATP末端(Y位)的磷酸基团转移到靶蛋白特定 蛋白质上结合的磷酸基团水解脱落，蛋 氨基酸位点，改变蛋白质的空间结构和活性 白质空间结构复原，活性恢复 Protein Protein ATP Kinase ADP Phosphatatse +P Protein *active Protein inactive 二者配合循环作为“分子开关” 快速调控细胞代谢、增殖、 物质运输、 激素信号响应 等生理过程 4.作为合成第二信使cAMP的原料 腺苷酸环化酶可催化ATP脱去两个磷酸基团并 腺苷酸环化酶 介导激素、 发生环化，生成cAMP(环腺苷一磷酸)，cAMP是 →G蛋白偶联 细胞内重要第二信使，介导激素、G蛋白偶联受 2P. CAMP 受体的胞内 (环腺苷一磷酸) 信号放大 体的胞内信号放大。 5.代谢底物活化，启动细胞内代谢反应 6.参与细胞能量反馈调节 CH2OH ATP ADP 葡萄糖-6-磷酸 消耗ATP,将磷酸 ↓ ATP ADP AMP 维持细胞 葡萄糖 基团转移给葡萄糖 结合部分 能量稳态 进入糖酵解途径 关毽代谢酶 (细胞呼吸第一阶段) 关键代谢酶 ATP可将磷酸基团转移给小分子代谢物，使其 活化，如细胞呼吸第一阶段中，葡萄糖被磷酸 细胞内ATP、ADP、AMP的相对浓度，可结合 化为葡萄糖-6-磷酸后才能进入糖酵解途径。 部分关键代谢酶，改变酶的空间结构，反馈 调节细胞呼吸速率，维持细胞能量稳态。 % 拓展03： 。 磷酸肌酸供能系统 一、系统组成与核心机制 核心组分为ATP与磷酸肌酸(PCr） →即时能量储备池 ATP直接供能：ATP≥ADP+Pi+能量 肌肉收缩的直接能源 PCr快速再生ATP 磷酸肌酸(PCr) F ATP 磷酸肌酸(PC)→磷酸+肌酸 688 ADP →ATP 维持ATP水平定 肌肉中ATP储量极少，仅 催化磷酸肌酸分解 个 能维持数秒高强度运动 将高能磷酸基团转移 维持ATP水平稳定 给ADP,重新合成ATP 【易错辨析】磷酸肌酸激酶 二、供能特点与运动适配性 被【ADP浓度上升】激活， 而非ATP下降 启动时间最短 无需氧气参与 a 不产生乳酸代谢废物 持续时间极短，【仅支 功率输出极高 撑最大强度运动6-10秒】 2 适用运动项目：速度与爆发力型项目 安第男 如100米短跑、跳跃、投掷、举重等 三、训练适应与恢复 【特别提醒】间歇休息是保障 下一次高质量输出的关键！ 肌肉中【磷酸肌酸储量提升 运动后间歇休息2-5分钟 15%-30%】 利于磷酸肌酸的充分恢复 提高肌酸激酶活性 增强【爆发力】 5min 你 PCr 6 训练适应 储存 8周左右HIT/抗阻训练 训练前 训练后 拓展04：生物体内的能源物质总结 生物体内能源物质梳理 o1.能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP o2.主要能源物质：糖类 习 ☆ O3.储能物质：脂肪、淀粉（植物细胞 糖原（动物细胞） 易错辨析) 糖原不是储能物质 中最主要的，脂肪才 o4.主要储能物质：脂肪 o5.直接能源物质：ATP 【特别提醒】 ATP是通用的“能量 ATP: 货币”，直接供能，其他 物质能量需先转化。 4 o6.最终能量来源：太阳能