第3章 第1节 第3课时 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质-【新课程学案】2026-2027学年高中生物学必修第一册配套课件PPT(苏教版)
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教辅
摘要:
该高中生物学课件聚焦“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”,系统梳理ATP的化学组成、结构特点、与ADP的相互转化及功能。课堂导入从食物中能源物质切入,通过“能源物质氧化分解释能→产生ATP→ATP驱动生命活动”的脉络,搭建知识支架衔接前后内容。
其亮点在于融合生命观念(结构与功能观、物质与能量观)、科学思维(对比分析、案例探究)和探究实践(设计萤火虫发光实验)。通过对比表格明确ATP合成与水解差异,经典案例和科学探究题培养分析能力,层级训练巩固知识。助力学生提升理解与探究能力,为教师提供系统教学资源,提高教学效率。
内容正文:
第3课时 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
|学|习|目|标|
1.简述ATP的化学组成和特点。
2.阐述ATP与ADP之间的相互转化。
3.解释ATP在能量代谢中的作用。
课时跟踪检测
目录
课堂小结与随堂训练
[教材知识梳理]
1.能源物质
食物中的糖类、脂肪和蛋白质都富含能量。这些物质在细胞内氧化分解释放的能量中有一部分用于产生________。
ATP
2.ATP的名称和结构
(1)中文全称:___________。
(2)组成(如图):1分子[b]_______、1分子[c]_________、3分子[a]___________。
(3)结构简式:____________。
腺苷三磷酸
核糖
腺嘌呤
磷酸基团
A—P~P~P
3.ATP的特点
(1)由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得磷酐键容易断裂。ATP分子______的磷酐键断裂后,ATP转化为_______(腺苷二磷酸)和游离的Pi(HP)。
(2)ATP是通过__________而不是简单的水解提供能量的,ATP转移的基团是一个磷酰基(—P),而不是________ (—OP)。
(3)ATP在细胞内含量________,但转化十分迅速。
末端
ADP
基团转移
磷酸基
很低
4.ATP和ADP的相互转化
(1)ATP的合成反应
①反应式:____________+能量1 _______。
②图中“能量1”为____________________等生物化学反应中产生的能量。
ADP+Pi
ATP
光合作用、细胞呼吸
(2)ATP的水解反应
①反应式:_____ __________+能量2。
②图中“能量2”为通过基团(—P)转移提供的能量。
ATP
ADP+Pi
5.ATP的功能
(1)ATP是细胞内绝大多数生命活动能够__________的能源物质,可以直接为生物体的大多数_______反应提供能量,如生长、发育、运动、生殖等。
(2)ATP是驱动细胞中各种生命活动的通用_________。淀粉、糖原、脂肪和蛋白质等有机物氧化分解释放的能量不能直接用于生命活动,但可以用于_______转化为ATP的反应并储存在ATP中,再通过ATP转化为ADP的反应满足生物体生命活动对能量的需求。
直接利用
需能
能量货币
ADP
[核心要点点拨]
1.归纳概括ATP和ADP的相互转化
(1)过程
(2)比较
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP+Pi+能量 ATP ATP ADP+Pi+能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量变化 吸收能量 释放能量
能量来源 光合作用、细胞呼吸等生物化学反应中产生的能量 末端磷酐键断裂,通过基团(—P)转移提供能量
续表
能量去路 形成末端的磷酐键 用于生长、发育、运动和生殖等许多生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
生理活动 主要是光合作用、细胞呼吸 肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导等
特点 含量少,但转化迅速。ATP与ADP相互转化时刻不停地发生,并且处于动态平衡中
2.概括ATP的结构与功能的相互关系
(1)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中末端磷酐键易断裂和形成,可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。
(2)ATP在供能中处于核心地位,许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中,ATP中的能量可转化为不同形式的能量。
[经典案例探究]
[例1] 如图为ATP的结构式,回答下列问题:
(1)ATP中“~”这个磷酐键不稳定的原因是
____________________________________________。
两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等
1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团
(2)若1分子ATP完全水解,可得到的成分是
____________________________________________________。
[例2] 阅读下列材料,回答问题:
材料1 将用32P标记的磷酸加入细胞培养液,并在短时间内快速分离出细胞的ATP,结果ATP浓度变化不大,但部分ATP的末端磷酸基团已带有放射性标记。
材料2 经实验测定,一个成年人每天大约消耗45 kg ATP,但每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g,即每个细胞每秒钟可形成1 000万个ATP且同时有等量的ATP被分解。
(2)材料2说明ATP和ADP之间的相互转化快速、时刻不停地进行,处于_____________。
(1)材料1中,细胞内的ATP只有末端磷酸基团带有放射性标记,这说明_______________________________________。
ATP中末端磷酸基团容易水解和重新生成
动态平衡
(3)ATP和ADP相互转化的能量供应机制,在所有生物的细胞内都是一样的。该事实说明_______________________________________。
生物界具有统一性,生物具有共同的起源
[易错警示]
ATP与ADP的相互转化过程不可逆
ATP和ADP相互转化时,反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同,因此两者的相互转化是不可逆的,从两者相互转化的反应式来看,物质是可逆的,但能量不可逆。
层级训练评价
(一)澄清概念
1.判断下列叙述的正误
(1)ATP的分子结构可简写为A~P~P~P( )
(2)ATP含有3个磷酐键,但是只有一个磷酐键会发生断裂( )
(3)细胞中所有需要能量的生命活动都由ATP直接供应( )
(4)ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处在动态平衡中( )
(5)在生命活动旺盛的细胞中ATP的含量多( )
√
×
×
×
×
(二)落实知能
2.如图是ATP的结构示意图,下列叙述错误的是( )
A.ATP的名称为腺苷三磷酸
B.图中①代表腺苷
C.ATP是一种可以直接为生命活动提供能量的分子
D.“~”代表磷酐键
√
解析:ATP是腺苷三磷酸的简称,A正确;图中①是腺嘌呤,①和核糖组成的结构叫腺苷,B错误;ATP是生命活动能量的直接来源,因此ATP是一种可以直接为生命活动提供能量的分子,C正确;“~”代表磷酐键,D正确。
3.下列关于ATP结构和功能的叙述,正确的是 ( )
A.ATP由C、H、O、N和P元素组成
B.ATP彻底水解产生腺苷和磷酸分子
C.生命活动所需的能量全部来自ATP
D.ATP的合成与需能反应相关联
√
解析:ATP由C、H、O、N、P元素组成,A正确;ATP彻底水解产生一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团,B错误;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,但GTP、UTP等也可以为生命活动直接提供能量,C错误;细胞内的放能反应一般和ATP的合成相关联,细胞内的需能反应一般和ATP的水解相关联,D错误。
4.下图为ATP与ADP相互转化过程示意图,有关叙述正确的是 ( )
A.过程①为ATP的水解过程
B.过程②往往同时伴随着放能反应
C.过程①中的能量可来自细胞呼吸
D.ATP与ADP相互转化是人体特有的
√
解析:过程①为ADP接受能量,同时与Pi结合,重新形成ATP的过程,A错误。过程②为ATP水解释放能量,常常伴随着需能反应,B错误。过程①中的能量对于绿色植物来说,既可以来自光能,也可以来自细胞呼吸所释放的能量;对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,均来自细胞呼吸时有机物分解所释放的能量,C正确。ATP与ADP相互转化的能量供应机制,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,D错误。
(三)迁移应用
5.如图是有关ADP转化ATP时所需能量的主要来源示意图,据图回答下列问题:
(1)ATP的分子结构简式为___________。
A—P~P~P
解析:ATP的结构简式为A—P~P~P。
(2)图中的a、b分别代表____________、____________。
细胞呼吸
光合作用
解析:在绿色植物中合成ATP所需的能量来自光合作用和细胞呼吸的生理过程中,动物和人则来自进行细胞呼吸时有机物的氧化分解,故a、b分别为细胞呼吸和光合作用。
(3)ATP失去两个磷酸基团,成为合成RNA 的单位之一,即___________________。
腺嘌呤核糖核苷酸
解析:ATP失去两个磷酸基团,成为合成RNA 的单位之一AMP,即腺嘌呤核糖核苷酸。
(4)进行①反应时能量用于___________,进行②反应时能量用于______________________,由此可见能量是___________,物质是_________。
合成ATP
生物体的许多生命活动
解析:由图可知,进行①反应(ATP的合成)时能量用于合成ATP,②反应为ATP的水解反应,释放的能量用于生物体的许多生命活动。图中物质是循环利用的,即物质是可逆的,而能量是不可逆的。
不可逆的
可逆的
(四)科学探究
6.(2025·徐州六校联考)在自然界中生物的发光现象普遍存在,生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。实验材料:萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干等其他实验所需材料。
(1)实验步骤:
第一步:配制不同浓度的ATP溶液置于小烧杯中,贴上标签。
第二步:将萤火虫的荧光器粉末分成若干等份分别放于试管中,贴上标签。
第三步:向每支试管中加入_________________________。
第四步:观察发光现象并记录。
等量不同浓度的ATP溶液
解析:本实验要探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系,自变量为不同浓度的ATP溶液,故在每支试管中加入等量不同浓度的ATP溶液,因变量为荧光强度,其他无关变量应相同且适宜,观察发光现象并记录实验结果。
(2)实验现象预测及结论:
a.随ATP浓度升高,发光现象逐渐增强,说明荧光强度与ATP浓度呈_________________;
b.随ATP浓度升高,发光现象___________,说明荧光强度与ATP浓度呈负相关;
c.在不同浓度的ATP溶液中,____________________,说明荧光强度与ATP浓度无关。
正相关(或正比)
逐渐减弱
发光现象无明显差异
解析:预测实验现象时要全面,要预测出可能出现的几种情况。如果随ATP浓度升高,发光现象逐渐增强,那么说明荧光强度与ATP浓度呈正相关;如果随ATP浓度升高,发光现象逐渐减弱,那么说明荧光强度与ATP浓度呈负相关;如果在不同浓度的ATP溶液中,发光现象无明显差异,说明荧光强度与ATP浓度无关。
解析:萤火虫的发光是将ATP中的化学能转变成光能的过程,这一过程由ATP提供能量,ATP是直接能源物质。
(3)实验讨论:
萤火虫发光是_______能转化成光能的过程。
化学
课堂小结与随堂训练
一、知识体系构建
二、关键语句必背
1.ATP的结构简式是A—P~P~P,其中“A”代表腺苷,“P”代表磷酸基团,“~”表示磷酐键。
2.细胞内ATP和ADP的相互转化,一方面为细胞提供所需的ATP,另一方面使ATP仍然维持相对恒定的水平。
3.ATP是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质。
4.在生物体的能量代谢中,能量的利用、转化、储存、释放都和ATP密切相关。
三、素养好题训练
1.电鳗捕食的时候会连续放出电流,导致受到电击的鱼马上晕厥过去。电鳗形成电流所需要的直接能量来自ATP。下列有关分析错误的是( )
A.ATP是驱动电鳗细胞生命活动的直接能源物质
B.形成电流时,ATP中靠近腺苷的磷酸基团先发生脱离
C.电鳗形成电流的过程常与ATP水解相联系
D.组成ATP的物质有腺嘌呤、核糖和磷酸基团
√
解析:ATP是驱动电鳗细胞生命活动的直接能源物质,A正确;形成电流时,ATP中远离腺苷的磷酸基团先发生脱离,B错误;电鳗形成电流的过程是需能反应,ATP水解过程常与需能反应相联系,C正确;ATP的结构中包括一个腺嘌呤、一个核糖和三个磷酸基团,D正确。
2.磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物,它能在肌酸激酶的催化下,将自身的磷酸基团转移到ADP分子中合成ATP。相关说法错误的是 ( )
A.磷酸肌酸转移磷酸基团时释放能量
B.细胞中ATP含量不高,需要与ADP不断转化
C.ATP是生物的唯一的直接能源物质
D.磷酸肌酸这种转移机制对维持细胞中ATP的含量相对稳定有重要意义
√
解析:根据题干信息,磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下,将其磷酸基团转移至ADP分子上,生成ATP,据此推测磷酸肌酸转移磷酸基团时释放能量,用于合成ATP,A正确;ATP含量低,但生物体消耗多,主要是依赖ATP与ADP之间的快速转化,B正确;ATP是重要的直接能源物质,但并不是唯一的直接能源物质,如GTP、CTP等也可作为直接能源物质,C错误;磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物,磷酸肌酸这种转移机制有利于维持细胞中ATP的含量相对稳定,D正确。
3.(2025·扬州月考)蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.ATP中的A由腺嘌呤和脱氧核糖构成,且A中含有可转移的磷酸基团
B.蛋白质接受磷酸基团被激活,短时间内周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累
C.蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生颜色反应
D.蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应
√
解析:ATP中的A由腺嘌呤和核糖构成,ATP中含有可转移的磷酸基团,A错误;分析题图可知,蛋白质被磷酸化激活的过程中,蛋白质需要连接一个磷酸基团,所以短时间内周围环境中会有ADP的积累,不会有磷酸分子的积累,B错误;蛋白质去磷酸化后,肽键并没有断裂,能与双缩脲试剂发生颜色反应,C错误;蛋白质的磷酸化和去磷酸化中能量是不可逆的,且酶的种类不同,因此不属于可逆反应,D正确。
4.短跑运动员在比赛中,其骨骼肌细胞中ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给,该过程肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.一个ATP分子由一个核糖核苷酸与三个
磷酸基团组成
B.短跑运动员在短跑时所需要的能量主要是由ATP直接提供的
C.a→b过程ATP含量下降可能是因为肌细胞中没有ATP的合成
D.b→c过程ATP含量增加说明细胞内含有大量的ADP可以利用
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解析:一个ATP分子由一个腺苷与三个磷酸基团组成,或者由一个腺嘌呤核糖核苷酸与两个磷酸基团组成,A错误;ATP是运动时的直接能源物质,B正确;图中a→b的变化过程中ATP含量下降,可能是由于肌肉收缩等生命活动需要消耗的能量多,ATP被大量水解,其合成速率小于水解速率,C错误;细胞内ATP和ADP的含量都很少,D错误。
5.[多选]某公司利用ATP存在时荧光素酶催化荧光素氧化发光的原理生产荧光检测仪,为节约荧光素酶的用量,该公司测定了使荧光素发光的荧光素酶溶液最佳浓度,结果如下表。相关叙述正确的是 ( )
荧光素酶
浓度/(mg/L) 0 10 20 30 40 50 60
发光强度/
(×104RLU) 0 5.2 8.8 11.3 13.1 13.1 13.1
A.荧光素氧化发出荧光的过程属于放能反应
B.由表可知荧光素酶溶液的最佳浓度即为 40 mg/L
C.表中发光强度不再增大的原因之一是荧光素含量有限
D.该方法可用于测定熟肉制品中微生物的污染情况
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解析:荧光素氧化发出荧光的过程属于需能反应,该过程中有ATP的水解供能,A错误;由于该实验设置的温度梯度较大,只能说明实验范围内40 mg/L较为合适,但若要确定最佳浓度,应进一步缩小浓度梯度进行实验,B错误;发光强度与荧光素的含量有关,40mg/L以后随荧光素酶浓度增加,发光强度不再增加,原因之一是荧光素含量有限,C正确;荧光素发光需要ATP供能,微生物呼吸可产生ATP,在一定范围内发光强度与ATP含量(即微生物数量)呈正相关,故该方法可用于测定熟肉制品中微生物的污染情况,D正确。
课时跟踪检测
一、选择题
1.一般情况下,生物体的主要能源物质、直接能源物质、重要的储能物质及最终能量来源依次是 ( )
A.太阳能、糖类、脂肪、蛋白质
B.ATP、糖类、脂肪、太阳能
C.糖类、ATP、脂肪、太阳能
D.糖类、ATP、淀粉、太阳能
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解析:生物体的主要能源物质是糖类,直接能源物质是ATP,重要的储能物质是脂肪,太阳能是生物所需能源的最终来源,C正确。
2.(2024·全国甲卷)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 表示高能磷酸键(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位磷酸基团之间的高能磷酸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位磷酸基团之间的高能磷酸键
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解析:ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量,A正确;ATP脱去β和γ位磷酸基团后成为RNA的基本组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,所以用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA,B正确;在细胞核中进行的某些生理活动,如DNA的复制、转录等都需要消耗ATP中β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键断裂所释放的能量,C错误;光合作用的光反应可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键,D正确。
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3.细胞内有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物,但ATP用途较为广泛。下列有关叙述错误的是 ( )
A.UTP分子彻底水解可得到3种有机物
B.ATP分子水解的产物中有某些酶的基本组成单位
C.ATP的合成常伴随放能反应,而需能反应不一定伴随ATP的水解
D.唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程是一个需要消耗ATP的胞吐过程
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解析:UTP分子彻底水解时可得到尿嘧啶、磷酸和核糖这3种小分子物质,其中磷酸不是有机物,A错误;ATP分子水解可得到AMP,即腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一,某些酶的化学本质是RNA,B正确;细胞内的部分需能反应可能伴随着GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物的水解,C正确;唾液淀粉酶属于分泌蛋白的一种,通过胞吐的方式运出细胞,该过程消耗ATP水解提供的能量,D正确。
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4.下列关于酶和ATP的叙述,错误的是 ( )
A.某些酶的组成元素与ATP相同
B.ATP的合成需要酶的催化
C.酶的合成伴随着ATP的水解
D.酶需要ATP提供能量才能发挥作用
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解析:有些酶的化学本质是RNA,RNA的元素组成为C、H、O、N、P,与ATP的组成元素相同,A正确;ATP的合成需要ATP合成酶的催化,B正确;酶的化学本质是蛋白质或RNA,酶的合成需要能量,伴随着ATP的水解,C正确;酶是生物催化剂,催化剂只是降低反应所需的活化能,不需要额外的能量,因此酶发挥作用时不需要ATP提供能量,D错误。
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5.(2025·南通期末)驱动蛋白能催化ATP水解,还能与细胞骨架特异性结合,并沿着骨架定向行走,将所携带的细胞器或大分子物质送到指定位置。驱动蛋白每行走一步需要消耗一个ATP分子。下列相关叙述错误的是 ( )
A.驱动蛋白能够识别ATP分子和细胞骨架
B.细胞骨架是细胞内多种物质和细胞器运输的轨道
C.由活细胞产生的ATP合成酶的作用条件比较温和
D.代谢旺盛的细胞ATP的水解速率大于合成速率
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解析:驱动蛋白能催化ATP水解,还能与细胞骨架特异性结合,说明驱动蛋白能识别ATP分子和细胞骨架,A正确;由题意可知,驱动蛋白与细胞骨架特异性结合,并沿着骨架定向行走,将所携带的细胞器或大分子物质送到指定位置,说明细胞骨架是细胞内多种物质和细胞器运输的轨道,B正确;酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,具有作用条件较温和的特点,C正确;细胞代谢旺盛时,ATP的水解速率和ATP的合成速率都提高,但水解速率与合成速率相等,D错误。
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6.ATP是生物体内重要的能源物质。有关下图的叙述不正确的是 ( )
A.AMP可以作为合成RNA的原料
B.甲过程中释放的能量可以用于
物质的合成或肌肉收缩等
C.丁过程中合成ATP的场所可以是核糖体、叶绿体
D.催化乙过程和丙过程的酶肯定不是同一种酶
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解析:AMP是腺嘌呤核糖核苷酸,是合成RNA的原料,A正确;ATP是生物体内的直接能源物质,其水解释放的能量可以用于生物体的许多生命活动,如物质的合成或肌肉收缩,B正确;丁过程是合成ATP,光合作用和细胞呼吸中产生的能量可以合成ATP,但核糖体不能合成,C错误;酶具有专一性,催化乙过程和丙过程的酶不是同一种酶,分别是水解酶和合成酶,D正确。
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7.ATP结合到肌球蛋白上并释放能量,从而改变其构象,进而驱动肌肉细胞的收缩,机理如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.肌肉细胞中只消耗ATP,不会产生ATP
B.ATP释放能量过程中失去了两个磷酸基团
C.肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能
D.该过程中ATP中的化学能转化成了热能
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解析:肌肉细胞进行细胞呼吸,会产生ATP,A错误;ATP释放能量过程中,失去了一个磷酸基团生成ADP,B错误;由图可知,肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能,C正确;该过程中ATP中的化学能转化成了机械能,D错误。
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8.酪氨酸激酶是一类催化ATP上γ-磷酸转移到蛋白质酪氨酸残基上的激酶,能催化多种底物蛋白质酪氨酸残基磷酸化,在细胞生长、增殖、分化中具有重要作用。酪氨酸激酶抑制剂是一类抗癌药物,可抑制肿瘤血管生成和肿瘤细胞生成。下列有关说法错误的是 ( )
A.酪氨酸激酶的作用机理是降低反应的活化能
B.酪氨酸激酶能催化多种底物蛋白质酪氨酸残基磷酸化,无专一性
C.酪氨酸激酶发挥催化作用的过程需要消耗ATP
D.酪氨酸激酶抑制剂可能作为酪氨酸的类似物,阻断酪氨酸激酶的作用来抑制细胞增殖
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解析:酶的作用机理是降低化学反应的活化能,A正确;酪氨酸激酶具有专一性,B错误;酪氨酸激酶是一类催化ATP上γ-磷酸转移到蛋白质酪氨酸残基上的激酶,即酪氨酸激酶发挥催化作用的过程中存在ATP的水解,C正确;根据酶的专一性,酪氨酸激酶抑制剂可能作为酪氨酸的类似物,阻断酪氨酸激酶的作用来抑制细胞增殖,D正确。
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9.[多选]下图为ATP分子与ADP分子相互转化示意图。有关叙述正确的是 ( )
A.能量①可来自光合作用、细胞
呼吸产生的能量
B.能量②来自ATP分子末端的磷酐键断裂,通过基团转移提供能量
C.ATP分子中含有三个磷酐键,连接三个磷酸基团
D.ATP和ADP在细胞中含量很高以满足生命活动的需求
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解析:合成ATP的过程中所需能量①既可来自光合作用,也可来自细胞呼吸产生的能量,A正确;ATP水解时分子末端的磷酐键断裂,通过基团转移提供能量,B正确;ATP分子中含有两个磷酐键,C错误;ATP和ADP在细胞中含量不高,但二者转化迅速以满足生命活动的需求,D错误。
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10.[多选]激酶一般是指催化高能供体分子(如ATP)上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质,底物分子通过磷酸基团的转移获得能量而被激活,所以很多激酶需要从ATP中转移磷酸基团。葡萄糖激酶作用于葡萄糖分子,并改变其活性。下列相关叙述正确的是 ( )
A.葡萄糖激酶与其底物分子的组成元素不同
B.葡萄糖激酶所催化的化学反应往往是需能反应
C.底物分子被磷酸化后可能变得更容易发生反应
D.葡萄糖激酶可以通过磷酸化为化学反应提供能量
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解析:葡萄糖激酶所含有的元素为C、H、O、N等,而作为底物的葡萄糖分子,只含有C、H、O这三种元素, A正确;根据题意可知,激酶一般是指催化高能供体分子(如ATP)上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质,该过程ATP等高能供体分子会水解释放能量,故葡萄糖激酶所催化的化学反应往往是需能反应,B正确;底物分子被磷酸化后,结构会发生改变,可能会变得更容易发生反应,C正确;酶的作用机理是降低化学反应的活化能,不能提供反应所需的能量,D错误。
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11.[多选]钙泵是一种存在于细胞质膜及细胞器膜上的运输Ca2+的ATP水解酶,其能驱动细胞质中的Ca2+泵出细胞或泵入细胞内的钙库(内质网等储存Ca2+的细胞器),以维持细胞质内低浓度的Ca2+。当细胞受到刺激时,Ca2+又会从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质。下列相关说法错误的是 ( )
A.一氧化碳中毒时钙泵的活性不受影响
B.Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔内的过程属于主动运输
C.Ca2+从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质的过程属于协助扩散
D.钙泵参与运输Ca2+的过程属于放能反应
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解析:一氧化碳中毒,则氧气运输速率下降,影响能量供应,则钙泵的活性会降低,A错误;Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔内,需要钙泵的协助,而且需要ATP水解提供能量,属于主动运输,B正确;Ca2+从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质,是从高浓度运输到低浓度,属于协助扩散,C正确;钙泵参与运输Ca2+的过程消耗ATP,属于需能反应,D错误。
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二、非选择题
12.(2025·盐城调研)在活细胞中,下图循环过程永不停止地进行着,请运用所学知识,分析回答下面ATP与ADP循环中的有关问题。
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(1)ATP作为生物体生命活动的__________物质,其分子结构简式为____________,在②过程中,是由于______________________断裂,通过___________提供能量。
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直接能源
A—P~P~P
ATP分子末端的磷酐键
基团转移
(2)A1的作用是________________,A2的作用是________________。
催化ATP的合成
催化ATP的水解
(3)①中能量E1可来自_____________________产生的能量,②中能量E2的去向有__________________________。
光合作用、细胞呼吸
用于生物体许多生命活动
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13.为研究ATP合成过程中的能量转换机制,科学家利用磷脂构建了脂质体囊泡,并在膜中嵌入两种膜蛋白(Ⅰ和Ⅱ)及其他成分,该体系可在体外合成ATP,如图所示。回答下列问题:
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(1)ATP是____________的简称。
解析:ATP是腺苷三磷酸的简称。
腺苷三磷酸
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(2)科学家利用人工体系所模拟的ATP合成时的能量转换过程,由图可知,膜蛋白Ⅱ具有_____________的功能。
催化和运输
解析:膜蛋白Ⅱ是H+通道,同时也能催化ATP合成,因此膜蛋白Ⅱ具有运输和催化的功能。
(3)研究发现,该体系合成ATP时,囊泡内的pH低于外侧;当抑制膜蛋白Ⅰ的活性时,囊泡内的pH升高,ATP合成过程也会受阻。由此可推测,H+通过膜蛋白Ⅰ 进入囊泡内的方式为___________,ATP合成时所需的能量直接来自______________________________________________________。
主动运输
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H+以协助扩散的方式通过人工膜外流时所释放的能量(势能)
解析:H+进入囊泡需要光能和膜蛋白Ⅰ,因此是主动运输;合成ATP时,囊泡内的pH低于外侧,囊泡内H+浓度高于囊泡外,H+以协助扩散的方式通过人工膜外流所释放的能量,可以合成ATP。
本课结束
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