細(xì)胞的能量“貨幣”——ATP授課人：高三一輪復(fù)習(xí)第12講HomeAboutFeaturesImplementationContentSignin考情分析近5年考情考點(diǎn)2024廣東，2025天津，2023北京，2021湖南ATP的功能及利用2022天津，2022江蘇，2022浙江，2021海南，2025全國(guó)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化2024全國(guó)，2021天津，2024上海，2023上海

ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及組成2019天津ATP在能量代謝中的作用本專(zhuān)題知識(shí)難度較低、基礎(chǔ)性強(qiáng)。常結(jié)合物質(zhì)出入細(xì)胞的方式、酶、光合作用和呼吸作用綜合等考查1、生命觀(guān)念：通過(guò)對(duì)ATP的結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)習(xí)，建立起生命的物質(zhì)和能量觀(guān)和普遍聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)2、科學(xué)思維：通過(guò)分析ATP的合成、利用過(guò)程，培養(yǎng)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行推理、并進(jìn)行合理判斷的能力3、社會(huì)責(zé)任：結(jié)合所學(xué)，分析ATP熒光檢測(cè)儀的應(yīng)用原理學(xué)習(xí)目標(biāo)本節(jié)綱要01ATP的結(jié)構(gòu)02ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化03ATP的功能01ATP的結(jié)構(gòu)3.化學(xué)組成：腺嘌呤＋核糖＋3分子磷酸~~–P~P~PAA：T：P：—：

~:腺苷=腺嘌呤+核糖三磷酸基團(tuán)特殊的化學(xué)鍵普通磷酸鍵C、H、O、N、P1.組成元素:4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：腺苷三磷酸2.中文名稱(chēng):01ATP的結(jié)構(gòu)5.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):不穩(wěn)定性：能量高：由于兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥，使得這種化學(xué)鍵

，容易

，末端磷酸基團(tuán)有一種離開(kāi)ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢(shì)，具有較高的

。不穩(wěn)定斷裂轉(zhuǎn)移勢(shì)能1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54KJ/molATP是一種高能磷酸化合物01ATP的結(jié)構(gòu)腺苷（A）ATP（腺苷三磷酸）ADP（腺苷二磷酸）AMP（腺苷一磷酸）~~——RNA的基本組成單位之一01ATP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(guò)程中會(huì)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基本單位之一01ATP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拓展：不同結(jié)構(gòu)的“A”的含義01牛刀小試1、【2022浙江】下列關(guān)于腺苷三磷酸分子的敘述,正確的是(

)A.由1個(gè)脫氧核糖、1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成B.分子中與磷酸基團(tuán)相連接的是一種特殊的化學(xué)鍵C.在水解酶的作用下不斷地合成和水解D.是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶D一個(gè)ATP分子中含有一個(gè)腺苷(一個(gè)腺嘌呤和一個(gè)核糖)、3個(gè)磷酸基團(tuán)、2個(gè)特殊的化學(xué)鍵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;ATP分子中具有2個(gè)特殊的化學(xué)鍵、1個(gè)普通化學(xué)鍵,B項(xiàng)錯(cuò)誤;酶具有專(zhuān)一性,ATP與ADP循環(huán)轉(zhuǎn)化所需酶的種類(lèi)不相同,ATP水解酶催化ATP水解,ATP合成酶催化ATP的合成,C項(xiàng)錯(cuò)誤;吸能反應(yīng)一般與ATP的分解相聯(lián)系,放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系,故吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間的紐帶是ATP,D項(xiàng)正確。01牛刀小試3、【2021全國(guó)甲卷】用一段由放射性同位素標(biāo)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(biāo)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(duì)W基因在染色體上的位置進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)流程的示意圖如下。(1)該研究人員在制備32P標(biāo)記的DNA片段甲時(shí)，所用dATP的α位磷酸基團(tuán)中的磷必須是32P，原因是______________________________________________

________________________________________________________________

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

光合作用和呼吸作用02ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化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(xiàn)粒體、葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線(xiàn)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(chǎng)所、能量的來(lái)源是不同的需要消耗水與細(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(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。ATPADPATP是細(xì)胞中的能量“貨幣”！02ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化02ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化！注意?、俅x旺盛的細(xì)胞內(nèi)ATP的含量

（“會(huì)”或“不會(huì)”）明顯增多，ADP和ATP的轉(zhuǎn)化速度會(huì)

（“會(huì)”或“不會(huì)”）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(méi)有太大變化，請(qǐng)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(shuō)明：_________________________________________________。不會(huì)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(shuō)明種類(lèi)繁多的生物有著共同的起源會(huì)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(cè)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(wú)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02ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化02牛刀小試1.【2021海南高考】研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)胞,1~2min后迅速分離得到細(xì)胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記,并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.該實(shí)驗(yàn)表明,細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB.32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒(méi)有放射性C.32P在A(yíng)TP的3個(gè)磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等D.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快,且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)B根據(jù)題意可知,該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題干“結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記,并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致”可知,32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒(méi)有放射性,B項(xiàng)正確;根據(jù)題意可知,放射性幾乎只出現(xiàn)在A(yíng)TP的末端磷酸基團(tuán),C項(xiàng)錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi),D項(xiàng)錯(cuò)誤。ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用，如為rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基團(tuán)之間的高能磷酸鍵能在細(xì)胞核中斷裂，C錯(cuò)誤02牛刀小試2、【2024全國(guó)高考】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(chǔ)存于β和γ位磷酸基團(tuán)之間的高能磷酸鍵C03ATP的功能Ca2+ATP1．參與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)膜內(nèi)側(cè)的Ca2+與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，其酶活性就被

了。Ca2+ADPCa2+ADP2．在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團(tuán)脫離下來(lái)與載體蛋白結(jié)合，這一過(guò)程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白的

。3．載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其

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為

主

動(dòng)

運(yùn)

輸

供

能激活磷酸化空間結(jié)構(gòu)03ATP的功能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)光細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的。ATP是直接能源物質(zhì)03ATP的功能ATP是直接能源物質(zhì)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)證據(jù)：實(shí)驗(yàn)原理：ATP熒光檢測(cè)儀應(yīng)用ATP熒光檢測(cè)儀基于螢火蟲(chóng)發(fā)光原理，利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測(cè)三磷酸腺苷（ATP）。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。03ATP的功能04知識(shí)總結(jié)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(chǔ)備能源物質(zhì)太陽(yáng)光能或化學(xué)能糖類(lèi)ATP植物：脂肪、淀粉動(dòng)物：脂肪、糖原注意：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(lái)。04知識(shí)總結(jié)轉(zhuǎn)化場(chǎng)所常見(jiàn)的生理過(guò)程細(xì)胞膜消耗ATP：主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生ATP：細(xì)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(xiàn)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(xì)胞核消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的常見(jiàn)生理過(guò)程注意:有三種生理活動(dòng)不消耗ATP:被動(dòng)運(yùn)輸、暗反應(yīng)中CO2固定、水解反應(yīng)。04知識(shí)總結(jié)ATP與O2之間的關(guān)系模型分析無(wú)氧呼吸有氧呼吸酶ATP、磷酸無(wú)氧呼吸OO2供給量ATP產(chǎn)生量ABC甲ATP產(chǎn)生量OO2供給量乙04知識(shí)總結(jié)(1)ATP是___________的英文名稱(chēng)縮寫(xiě)，是一種高能磷酸化合物，其結(jié)構(gòu)式可以簡(jiǎn)寫(xiě)為A—P～P～P，其中A代表___________，P代表___________，～代表___________。(2)ATP與RNA的關(guān)系：ATP去掉_____________后的剩余部分是組成RNA的基本單位之一。(3)ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵容易斷裂和重建。三磷酸腺苷腺苷磷酸基團(tuán)高能磷酸鍵兩個(gè)磷酸基團(tuán)1.ATP的結(jié)構(gòu)2.ATP的水解和合成ATPADP+Pi+能量ATP水解酶ATP的水解：ATPADP+Pi+能量ATP合成酶ATP的合成：04牛刀小試D由題干信息可知，采集到的藍(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，進(jìn)行光合作用時(shí)，光反應(yīng)階段可以將ADP和Pi轉(zhuǎn)化為ATP，NADP+和H+轉(zhuǎn)化為NADPH，用于暗反應(yīng)，有氧呼吸的第一階段和第二階段都可以生成NADH，而DNA存在于藍(lán)細(xì)菌的擬核中1.【2024廣東高考】2019年，我國(guó)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．DNA04牛刀小試2、【2023天津高考】衣原體缺乏細(xì)胞呼吸所需的酶，則其需要從宿主細(xì)胞體內(nèi)攝取的物質(zhì)是（）

A．葡萄糖 B．糖原 C．淀粉 D．ATPD細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量主要是由細(xì)胞呼吸提供的，衣原體缺乏細(xì)胞呼吸所需的酶，不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物質(zhì)，因此衣原體需要從宿主細(xì)胞體內(nèi)攝取的物質(zhì)是ATP04牛刀小試3.(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(hào)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(guò)程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀(guān)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(hào)傳遞C.作為能量“通貨”的ATP能參與細(xì)胞信號(hào)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)磷酸化是指蛋白質(zhì)在蛋白激酶的作用下,其氨基酸的羥基被磷酸基團(tuán)取代,變成有活性有功能的蛋白質(zhì);去磷酸化是指磷酸化的蛋白質(zhì)在蛋白磷酸酶的作用下去掉磷酸基團(tuán),復(fù)原成羥基,失去活性的過(guò)程。這些過(guò)程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀(guān)點(diǎn),A項(xiàng)正確;磷酸化需要特定的氨基酸序列,失去特定氨基酸,將無(wú)法磷酸化,因此這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點(diǎn)的氨基酸缺失,會(huì)影響細(xì)胞信號(hào)傳遞,B項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度影響酶的活性,因此蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)受溫度的影響,D項(xiàng)正確。04牛刀小試4、ATP、GTP、CTP和UTP是細(xì)胞內(nèi)4種高能磷酸化合物,它們的結(jié)構(gòu)只有堿基不同。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.ATP的合成常伴隨著細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)B.1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質(zhì)C.CTP中“C”是由胞嘧啶和脫氧核糖構(gòu)成的D.UTP斷裂兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵后可作為基因轉(zhuǎn)錄的原料C細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)常伴隨著ATP的水解,放能反應(yīng)總是與ATP的合成相關(guān)聯(lián),A項(xiàng)正確。ATP、GTP、CTP和UTP是細(xì)胞內(nèi)4種高能磷酸化合物,它們的結(jié)構(gòu)只有堿基不同,1分子GTP徹底水解可得到3種小分子物質(zhì)——磷酸、核糖和堿基,B項(xiàng)正確。CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖構(gòu)成的,C項(xiàng)錯(cuò)誤。UTP斷裂兩個(gè)特殊的化學(xué)鍵后是尿嘧啶核糖核苷酸,是組成RNA的基本單位之一,可作為基因轉(zhuǎn)錄的原料,D項(xiàng)正確。04牛刀小試5、下圖是ATP的結(jié)構(gòu)示意圖，其中①、②、③表示化學(xué)鍵。下列敘述正確的是（）A.ATP使肌肉中的能量增加，改變形狀，這是放能反應(yīng)B.