第10講

細(xì)胞的能量“貨幣”ATP人教版

高中生物一輪復(fù)習(xí)考情分析課標(biāo)要求解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。考情分析1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化2024·全國甲·T2

2023·天津·T1

2022·江蘇·T82021·北京·T1

2021·海南·T142.ATP的利用2024·河北·T14

2023·福建·T14

2021·湖南·T501ATP的結(jié)構(gòu)ATP的結(jié)構(gòu)O-COCCHHOHOHCCOPOPOPO-OO-OO-ONCNCCCNCNNHHHHHHHH腺嘌呤核糖三個(gè)磷酸基團(tuán)腺苷(A)ATP（腺苷三磷酸）ADP（腺苷二磷酸）AMP（腺苷一磷酸）1.ATP的中文名稱：腺苷三磷酸（ATP)2.ATP的組成元素：C、H、O、N、P3.ATP的結(jié)構(gòu)簡式：A-P～P～P4.A、T、P、～的含義：A表示：腺苷T表示：三P表示：磷酸基團(tuán)～表示：特殊的化學(xué)鍵ATP的結(jié)構(gòu)O-COCCHHOHOHCCOPOPOPO-OO-OO-ONCNCCCNCNNHHHHHHHH腺嘌呤核糖腺苷(A)ATP（腺苷三磷酸）ADP（腺苷二磷酸）AMP（腺苷一磷酸）特殊的化學(xué)鍵（不穩(wěn)定）5.ATP為什么不穩(wěn)定：～代表特殊的化學(xué)鍵，兩個(gè)相鄰磷酸都帶負(fù)電相互排斥等原因，使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP與其他分子結(jié)合的趨勢，具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。6.ATP是高能磷酸化合物的原因是：ATP的結(jié)構(gòu)拓展：AMP，dAMP，NTP，dNTP的區(qū)別AMPdAMPNTP（即ATP，UTP，CTP，GTP）與dNTP（即dATP，dTTP，dCTP，dGTP）均是高能磷酸化合物，可用作RNA或DNA的合成原料，合成過程中會脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)，并釋放出大量的能量。是RNA基本單位之一是DNA基本單位之一ATP的結(jié)構(gòu)腺苷腺苷腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤歸納總結(jié)：辨析下列物質(zhì)結(jié)構(gòu)中“A”的含義

總結(jié)歸納1.（2024·全國·高考真題）ATP可為代謝提供能量，也參與RNA的合成，ATP結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中～表示高能磷酸鍵，下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．ATP轉(zhuǎn)化為ADP可為離子的主動(dòng)運(yùn)輸提供能量

B．用α位32P標(biāo)記的ATP可以合成帶有32P的RNAC．β和γ位磷酸基團(tuán)之間的高能磷酸鍵不能在細(xì)胞核中斷裂

D．光合作用可將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存于β和γ位磷酸基團(tuán)之間的高能磷酸鍵C總結(jié)歸納

D

02ATP的功能ATP的功能ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)

賣菜買咖啡貨幣有機(jī)物中的化學(xué)能耗能的生命過程細(xì)胞中流通的能量“貨幣”問題1：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)？ATP中的化學(xué)能（不能被直接利用）（能被直接利用）ATP的功能【拓展延伸】探究生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)是ATP

實(shí)驗(yàn)材料：

螢火蟲發(fā)光器干燥后研成粉末，蒸餾水，葡萄糖，脂肪，ATP制劑等實(shí)驗(yàn)原理：

熒光素+能量+O2

氧化熒光素?zé)晒馑孛福òl(fā)出熒光）實(shí)驗(yàn)變量：

自變量：因變量：無關(guān)變量：添加的物質(zhì)（葡萄糖/脂肪/？）是否發(fā)光溫度，試劑的份量等ATP的功能實(shí)驗(yàn)過程：

發(fā)光器粉末加入試管暗處理15分鐘加試劑黑暗條件下觀察ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)ATP的功能ATP熒光檢測儀基于螢火蟲發(fā)光原理(P89)，利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活細(xì)胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明樣品中(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛(wèi)生狀況。熒光素+O2+ATP氧化熒光素(發(fā)出熒光)熒光素酶熒光強(qiáng)度越強(qiáng)→ATP含量越多→微生物數(shù)量越多應(yīng)用1：ATP熒光檢測儀ATP的功能應(yīng)用2：ATP還是信號分子20世紀(jì)50年代，研究者發(fā)現(xiàn)ATP在神經(jīng)系統(tǒng)的信息傳遞中可以作為一種興奮性的神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用，并且在內(nèi)臟、中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)等多個(gè)部位的細(xì)胞質(zhì)膜上發(fā)現(xiàn)了ATP受體，可見ATP還是一種能在細(xì)胞間傳遞信息的信號分子。目前，ATP作為藥物，主要利用的是其信號分子的作用。ATP注射液是一種用于心功能不全、腦出血后遺癥等疾病的輔助治療藥物對點(diǎn)訓(xùn)練1、研究證實(shí)ATP既是“能量通貨”，也可作為神經(jīng)細(xì)胞間信息傳遞中的一種信號分子，其作為信號分子的作用機(jī)理如圖所示。請分析回答：(1)從圖中可以看出，ATP作為信號分子時(shí)，酶和ATP的共同特點(diǎn)是都具有_____性。細(xì)胞間隙中的ATP在有關(guān)酶的作用下，磷酸基團(tuán)逐個(gè)脫落下來，最后剩下的是_________。專一腺苷對點(diǎn)訓(xùn)練(2)典型神經(jīng)遞質(zhì)和ATP都能引起受體細(xì)胞的膜電位變化，如果ATP使受體細(xì)胞興奮，則突觸后膜的膜內(nèi)電位變化是_________。若漿細(xì)胞產(chǎn)生的某種抗體破壞了ATP的相應(yīng)受體，從免疫學(xué)角度分析，這屬于_________病。由負(fù)變正自身免疫對點(diǎn)訓(xùn)練(2)一些神經(jīng)細(xì)胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細(xì)胞的膜電位變化。據(jù)圖分析，科學(xué)家當(dāng)初推測ATP可作為神經(jīng)細(xì)胞間傳遞信息的信號分子的實(shí)驗(yàn)思路是：①科學(xué)家用化學(xué)物質(zhì)阻斷_______________在神經(jīng)細(xì)胞間的信息傳遞后，發(fā)現(xiàn)靶細(xì)胞膜能接受到部分神經(jīng)信號；②科學(xué)家尋找到靶細(xì)胞膜上有ATP的______。典型神經(jīng)遞質(zhì)受體ATP的功能舉例：細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP水解直接提供能量。ATP滲透能用于主動(dòng)運(yùn)輸電能電鰩用于生物放電機(jī)械能用于肌細(xì)胞收縮，大腦思考等化學(xué)能葡萄糖+果糖蔗糖酶用于細(xì)胞內(nèi)各種吸能反應(yīng)熱能維持恒溫動(dòng)物的體溫光能生物發(fā)光A-P～P

～P（ATP）水解酶（ADP）A-P～P+Pi+能量ATP的功能例如①：ATP參與肌肉收縮ATP的功能例如②：ATP用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)（化學(xué)能）葡萄糖+果糖

蔗糖ATPADP+Pi

酶

合成生物大分子

無序→有序ATP的功能ATP使膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白磷酸化，導(dǎo)致膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變例如③：ATP用于物質(zhì)跨膜主動(dòng)運(yùn)輸（創(chuàng)造濃度差）ATP的功能例如④：ATP用于細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸（動(dòng)能）ATP的功能（p88）①②③1.參與Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶，當(dāng)Ca2+與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，其酶活性就被激活了。2.在載體蛋白這種酶的作用下，ATP的末端磷酸基團(tuán)脫離（去磷酸化）下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白的磷酸化。3.載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2+釋放到膜外。ATP的功能①②③ATP水解釋放磷酸基團(tuán)蛋白質(zhì)等分子磷酸化分子空間結(jié)構(gòu)改變，活性也被改變參與各種化學(xué)反應(yīng)【拓展延伸】調(diào)控蛋白質(zhì)的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引發(fā)構(gòu)象變化類型蛋白質(zhì)的磷酸化蛋白質(zhì)的去磷酸化概念在蛋白激酶催化下，將ATP末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移并結(jié)合到蛋白質(zhì)特定位點(diǎn)的氨基酸殘基上或者在信號作用下結(jié)合GTP的過程在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白質(zhì)上的磷酸基團(tuán)脫落的過程意義磷酸化和去磷酸化是一種分子開關(guān)形式。一些蛋白質(zhì)平時(shí)處于失活狀態(tài)，必須被蛋白激酶磷酸化之后才可以發(fā)揮作用；而有些正好相反，這些蛋白質(zhì)磷酸化時(shí)是失活的，必須經(jīng)過蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活蛋白激酶：就像用一節(jié)新電池（ATP）

給一個(gè)設(shè)備（蛋白質(zhì)）裝上，使其進(jìn)入“開啟”狀態(tài)（磷酸化）?！さ鞍琢姿崦福壕拖袷前堰@節(jié)用舊了的電池（磷酸基團(tuán)）

從設(shè)備上取下來并扔掉（水解成Pi），使設(shè)備回歸“關(guān)閉”狀態(tài)（去磷酸化）。這個(gè)“取下電池”的過程本身并不會制造出一節(jié)新電池。要獲得新電池（ATP），細(xì)胞必須通過“發(fā)電廠”（如線粒體）進(jìn)行“充電”（即細(xì)胞呼吸）。對點(diǎn)訓(xùn)練5.(2021湖南高考)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(diǎn)發(fā)生磷酸化和去磷酸化,參與細(xì)胞信號傳遞,如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過程體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與

功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)B.這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點(diǎn)的氨基酸缺失,不影響細(xì)胞信號傳遞C.作為能量“通貨”的ATP能參與細(xì)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)考向二——T5對點(diǎn)訓(xùn)練5．蛋白激酶能將ATP中遠(yuǎn)離腺苷的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到特定蛋白質(zhì)的氨基酸殘基上，這種磷酸化作用可以改變蛋白質(zhì)的活性、定位或與其他分子的相互作用，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的各種生理功能。蛋白磷酸酶通過水解作用去除蛋白質(zhì)分子上的磷酸基團(tuán)，與蛋白激酶共同調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的磷酸化狀態(tài)。下列說法錯(cuò)誤的是（

）A．ATP分子結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)不穩(wěn)定的特殊化學(xué)鍵B．蛋白激酶能催化ATP水解，蛋白磷酸酶能催化ATP的合成C．參與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)拟}離子載體蛋白可以被磷酸化而空間結(jié)構(gòu)改變D．細(xì)胞內(nèi)常用的同一蛋白質(zhì)可以反復(fù)被磷酸化和去磷酸化B對點(diǎn)訓(xùn)練1.（2025·河北·高考真題）ATP是一種能為生命活動(dòng)供能的化合物，下列過程不消耗ATP的是（

）A．肌肉的收縮 B．光合作用的暗反應(yīng)C．Ca2+載體蛋白的磷酸化 D．水的光解D2.（2024·廣東·高考真題）2019年，我國科考隊(duì)在太平洋馬里亞納海溝采集到一種藍(lán)細(xì)菌，其細(xì)胞內(nèi)存在由兩層膜組成的片層結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可進(jìn)行光合作用與呼吸作用。在該結(jié)構(gòu)中，下列物質(zhì)存在的可能性最小的是（）

A．ATP B．NADP+

C．NADH D．DNAD03ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化光合作用和呼吸作用1.ATP的水解：需要水解酶的參與2.ATP的合成：需要合成酶的參與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體有機(jī)物中的化學(xué)能注意：不是可逆反應(yīng)，物質(zhì)可逆，但所需的酶、場所、能量的來源是不同的需要消耗水ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化與細(xì)胞中的吸能反應(yīng)相聯(lián)系與細(xì)胞中的放能反應(yīng)相聯(lián)系Pi能量能量Pi水解合成細(xì)胞呼吸光合作用(光反應(yīng))主動(dòng)運(yùn)輸胞吞胞吐物質(zhì)合成……ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。ATPADP注意：不是可逆反應(yīng)，物質(zhì)可逆，但所需的酶、場所、能量的來源是不同的ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化證明ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)將標(biāo)記的磷酸(32P)注到活細(xì)胞內(nèi)迅速分離胞內(nèi)的ATP和Pi并測定其放射性ATP含量不變，但其磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記ATP放射性和無機(jī)磷酸的放射性強(qiáng)度一致ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化十分迅速ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化①代謝旺盛的細(xì)胞內(nèi)ATP的含量

（“會”或“不會”）明顯增多，ADP和ATP的轉(zhuǎn)化速度會

（“會”或“不會”）加快。②人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP釋放能量，以供運(yùn)動(dòng)之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化，請分析原因：___________________________________________________。③在植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：_________________________________________________

。不會ATP與ADP時(shí)刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中生物界具有統(tǒng)一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源會1.ATP是大多數(shù)生命活動(dòng)的直接能量()2.ATP是細(xì)胞內(nèi)唯一的高能磷酸化合物（

）總結(jié)歸納能源與能源物質(zhì)區(qū)分根本能源主要能源物質(zhì)直接能源物質(zhì)儲備能源物質(zhì)太陽光能或化學(xué)能糖類ATP植物：脂肪、淀粉動(dòng)物：脂肪、糖原注意：ATP≠能量，ATP是一種能源物質(zhì)，不可以等同為能量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?！罙TP并不是細(xì)胞內(nèi)唯一的高能化合物，高能化合物在生物體內(nèi)有多種，如GTP×總結(jié)歸納類囊體薄膜細(xì)胞中需能的部位生物膜上細(xì)胞呼吸光合作用暗反應(yīng)、DNA復(fù)制、基因表達(dá)等DNA復(fù)制、基因表達(dá)等某些物質(zhì)合成、蛋白質(zhì)降解等DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等主動(dòng)運(yùn)輸、膜泡形成等ATP合成的場所ATP消耗