第1講

細胞的能量“貨幣”——ATP課標要求：解釋ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。第三單元

細胞的能量供應(yīng)和利用

本節(jié)聚焦：10分鐘，牢記以下內(nèi)容

1.ATP的結(jié)構(gòu)簡式?元素組成?ATP的作用？P862.ATP和ADP是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？這有什么意義？P873.細胞中的哪些生命活動需要ATP提供能量？P884.為什么說ATP是細胞的能量“貨幣”?P88ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)。ATP的結(jié)構(gòu)11.ATP的中文名稱：2.ATP的結(jié)構(gòu)簡式：A－P～P～P腺苷三磷酸ATP是一種高能磷酸化合物。A代表：P代表：～代表：組成元素：由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥，使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定，容易

，

磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢，具有較高的

。C、H、O、N、P

1molATP水解釋放出的能量高達30.54kJ。腺苷磷酸基團特殊的化學(xué)鍵核糖腺嘌呤斷裂末端轉(zhuǎn)移勢能3個磷酸基團ATP的結(jié)構(gòu)1說明：AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本單位之一。腺苷三磷酸（ATP）腺苷一磷酸(AMP）腺苷二磷酸（ADP）腺苷（A)核糖PPP~~

腺嘌呤化合物結(jié)構(gòu)簡式“A”含義共同點ATP核苷酸DNARNA

【典例】不同化合物中“A”的辨析腺苷腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤所有“A”的共同點是都含有腺嘌呤【2016全國I卷29題】有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來標記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個磷酸基團所處的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。（1）某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團應(yīng)在ATP的

。（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用帶有32P標記的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團應(yīng)在dATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。γα【2021·全國甲，T30】用一段由放射性同位素標記的DNA片段可以確定基因在染色體上的位置。某研究人員使用放射性同位素32P標記的脫氧腺苷三磷酸(dATP，dA—Pα～Pβ～Pγ)等材料制備了DNA片段甲(單鏈)，對W基因在染色體上的位置進行了研究，實驗流程的示意圖如下。(1)該研究人員在制備32P標記的DNA片段甲時，所用dATP的α位磷酸基團中的磷必須是32P，原因是______________________________________________

______________________________________________________________________。

合成DNA時，dATP先水解成腺嘌呤脫氧核苷酸，β位和γ位的磷酸基團脫離形成游離的磷酸，只有α位的磷酸基團參與形成DNA

ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化2ATPATP合成酶ATP水解酶ADP+Pi+能量ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化，時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中。ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機制，在所有生物的細胞內(nèi)都是一樣的，體現(xiàn)了生物界的

。ATP和ADP的含量

且

，但轉(zhuǎn)化速率

，從而保證細胞內(nèi)能量的需求。很少相對穩(wěn)定很快統(tǒng)一性ATPATP合成酶ADP+Pi+能量ATP生成的途徑/過程：植物：動物、真菌和大多數(shù)細菌：光合作用、呼吸作用光能（光合作用）、化學(xué)能（呼吸作用時有機物分解釋放）化學(xué)能（呼吸作用時有機物分解釋放）ATPATP水解酶ADP+Pi+能量

用于各項生命活動主動運輸發(fā)光、發(fā)電肌肉收縮大腦思考物質(zhì)合成等1.源于必修1P87“圖5－4”：①ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

(填“是”或“不是”)一個可逆反應(yīng)。分析原因：__________________。②人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP釋放能量，以供運動之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化，請分析原因：__________________________________。不是ATP與ADP時刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動態(tài)平衡之中。2.源于必修1P89“拓展應(yīng)用”：在植物、動物、細菌和真菌的細胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：_______________________________________。生物界具有統(tǒng)一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源從物質(zhì)方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量的來源等方面來看是不可逆的生物放電主動運輸生物發(fā)光大腦思考（滲透能）（電能）（光能）ATP的利用肌細胞收縮葡萄糖+果糖→蔗糖細胞內(nèi)各種吸能反應(yīng)（機械能）（化學(xué)能）酶參與Ca2+主動運輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶，當膜內(nèi)側(cè)的Ca2+與其相應(yīng)位點結(jié)合時，其酶活性就被

了。在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的

。

脫離下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白

。載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其

發(fā)生變化，使Ca2+的結(jié)合位點轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外。ATP為主動運輸供能示意圖激活末端磷酸基團磷酸化空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化場所常見的生理過程細胞膜消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐細胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：細胞呼吸第一階段葉綠體產(chǎn)生ATP：光反應(yīng)消耗ATP：暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等線粒體產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等核糖體消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成細胞核消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的常見生理過程提醒：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)

ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量來源、能量去路和反應(yīng)場所方面都不相同，因此ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化并不是可逆反應(yīng)，但物質(zhì)可重復(fù)利用。ATP轉(zhuǎn)化為ADP需要消耗水

ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱“ATP的水解反應(yīng)”，這一過程需酶的催化，同時也需要消耗水。蛋白質(zhì)、淀粉、糖原等的水解都需要消耗水。ATP≠能量

ATP是一種高能磷酸化合物，是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不能將兩者等同起來。誤認為“細胞中含有大量ATP”

ATP在細胞內(nèi)不能大量儲存，但是ATP與ADP的轉(zhuǎn)化速率很快，以滿足生命活動的需要。3ATP的合成、水解與吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的關(guān)系吸能反應(yīng)放能反應(yīng)蛋白質(zhì)的合成葡萄糖的氧化分解釋放能量ATP儲存水解放能ATP的合成一般與

相聯(lián)系A(chǔ)TP的水解一般與

相聯(lián)系能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)中流通，所以把ATP比喻為細胞的能量“貨幣”。放能反應(yīng)吸能反應(yīng)有關(guān)能源物質(zhì)的總結(jié)生命活動的直接能源物質(zhì)主要能源物質(zhì)良好的儲能物質(zhì)動物細胞的儲能物質(zhì)植物細胞的儲能物質(zhì)能量的最終來源糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能→用于各項生命活動ATP是直接的能源物質(zhì)，是細胞內(nèi)流通的能量“貨幣”。ATP糖類脂肪脂肪和糖原脂肪和淀粉太陽能

【高考題重組】ATP是細胞的能量“通貨”，正確的是(

)A．細胞需要儲備大量的ATPB．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是生物界生物能量利用的共性C．ATP的合成總是伴隨著有機物的氧化分解D．黑暗條件下，只有線粒體內(nèi)膜可以產(chǎn)生ATPE.人體的一切生命活動都需要ATPF.細胞中的生命活動所需要的的能量都是由ATP直接提供的G.劇烈運動時人體骨骼肌細胞可通過無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，乳酸中仍含有

大量的ATP未被釋放出來B易錯辨析1.線粒體內(nèi)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和葉綠體中進行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)中都能合成ATP(

)2.無氧條件下，光合作用是葉肉細胞產(chǎn)生ATP的唯一來源(

)3.淀粉水解成葡萄糖時伴隨有ATP的生成(

)4.人成熟紅細胞無細胞核和眾多的細胞器，所以不能合成ATP(

)5.ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)，但它在細胞中的含量很少(

)6.“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”(

)7.ATP水解釋放的能量可用于細胞內(nèi)的吸能反應(yīng)(

)×××√××√真題再現(xiàn)(2021·湖南，5)某些蛋白質(zhì)在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細胞信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過程體現(xiàn)了

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點B.這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點的氨基酸缺失，

不影響細胞信號傳遞C.作為能量“通貨”的ATP能參與細胞信號傳遞D.蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)受溫度的影響B(tài)“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽牛織女星?！弊屛覀冎販靥拼娙硕拍吝@情景交融的詩句。螢火蟲發(fā)光的相關(guān)化學(xué)變化如下圖所示，下列有關(guān)敘述不正確的是(

)A．催化氧化反應(yīng)的酶與催化ATP水解的酶不是同一種酶B．螢火蟲腹部后端(發(fā)光器官)細胞內(nèi)含有大量的ATP，以保證其正常發(fā)光C．螢火蟲發(fā)光的過程實現(xiàn)了ATP中的化學(xué)能向光能的轉(zhuǎn)化D．熒光素發(fā)熒光的化學(xué)反應(yīng)是吸能反應(yīng)，該過程伴隨著