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第2节 细胞的能量“货币”ATP
考点 由高考知核心知识点 预测
细胞的能量“货币”ATP （2023·天津）ATP的功能 （2022浙江）ATP的结构（2022江苏）ATP的功能（2021海南）ATP的结构（2021天津）ATP的结构（2021北京）ATP的功能（2021湖南）ATP的功能
一般会结合光合作用和呼吸作用一起来考核。
1．萤火虫发光的生物学意义是什么？
2．萤火虫体内有特殊的发光物质吗？
3．在萤火虫发光的过程中有能量转化吗？
主要是相互传递信号，以便繁衍后代。
萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
有，萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。
卖菜
买咖啡
货币
有机物中的化学能
ATP中的化学能
耗能的生命过程
细胞中流通的能量“货币”
1
2
ATP的分子结构
3
ATP与ADP可以互相转化
ATP的功能
1
ATP的分子结构
核糖
磷酸基团
腺嘌呤
腺苷（A）
ATP（腺苷三磷酸）
ADP（腺苷二磷酸）
AMP（腺苷一磷酸）
结构简式：
ATP的结构
腺苷
磷酸基团
特殊的化学键
普通的磷酸键
A—P～P～P
1
ATP的分子结构
＋
H2O
酶
H
＋
OH
＋
30.54 kJ/mol
ATP
水
ADP
磷酸
能量
高能磷酸化合物
1
ATP的分子结构
小结：ATP分子结构
元素组成：
C、H、O、N、P
化学组成：
1分子腺苷和3分子磷酸基团
结构简式：
A—P～P～P 　
结构示意图：
腺苷
RNA(AMP)
ADP
ATP
(一个_____、两个___________、三个__________)
腺苷 　
特殊化学键 　
磷酸基团 　
特殊化学键
1
ATP的分子结构
结构 “A”的名称 “A”的分子组成
①
②
③
④ —
比较以下四种结构中“A”的含义
①ATP
②DNA
③RNA
④核苷酸
腺苷
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
腺嘌呤和核糖
1分子腺嘌呤、1分子脱氧核糖和1分子磷酸
1分子腺嘌呤、1分子核糖和1分子磷酸
2
ATP与ADP可以互相转化
ATP
ADP
能量
能量
水解
合成
ATP与ADP互相转化示意图
光合作用
呼吸作用
2
ATP与ADP可以互相转化
ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物——ADP（腺苷二磷酸的英文名称缩写），脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸（以Pi表示）。
ATP
ADP
能量
能量
水解
合成
在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP。
ATP 与 ADP 的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。
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。
3
ATP的功能
哪些生命活动需要消耗ATP？
实例1：ATP水解释放能量的去向
以肌肉收缩为例
如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗 ATP。
化学能
机械能
3
ATP的功能
实例2：ATP水解产生的物质去向
以主动运输为例
3
ATP的功能
a.参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化_________________。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
b.在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的____________脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着___________，这就是_________________。
c.载体蛋白磷酸化导致其_________发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。
ATP 水解的酶
末端磷酸基团
能量的转移
载体蛋白的磷酸化
空间结构
ATP为细胞提供能量的过程
3
ATP的功能
①机制：ATP 水解释放的__________使蛋白质等分子__________，这些分子被磷酸化后，__________发生变化，_________也被改变，因而可以参与各种化学反应。
磷酸基团
磷酸化
空间结构
活性
②ATP 是细胞内的一种________________，是细胞生命活动所需能量的________。
高能磷酸化合物
直接来源
③ATP 是细胞内流通的能量“货币”：吸能反应一般与 ATP_____的反应相联系，由 ATP 水解提供能量。放能反应一般与 ATP 的______相联系。
水解
合成
3
ATP的功能
转化场所 常见的生理过程
细胞膜
细胞质基质
叶绿体
线粒体
核糖体
细胞核
细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
消耗 ATP：主动运输、胞吞、胞吐
产生 ATP：细胞呼吸第一阶段
产生 ATP：光反应
消耗 ATP：暗反应和自身 DNA 复制、转录、翻译等
产生 ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗 ATP：自身 DNA 复制、转录、翻译等
消耗 ATP：蛋白质的合成
消耗 ATP：DNA 复制、转录等
3
ATP的功能
荧光素
能量
激活的荧光素
荧光素酶
+氧气
氧化
荧光素
发出
荧光
如果将萤火虫发光基因转入道路两旁的树中，那么……
萤火虫发光原理
ATP的名称：
ATP的结构:
（ADP：中文名称：腺苷二磷酸，英文简称：ADP）
结构简式：A-P~P~P
其中远离A的磷酸键容易水解断裂释放能量（转移势能）；
ATP水解的过程就是释放能量的过程，ATP水解释放的能量高达30.54kJ/mol，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
ATP的功能：
细胞的直接能源物质
（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）
ATP供能的原理：
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应
中文名称：腺苷三磷酸，英文简称：ATP
ATP与ADP可以相互转化
ATP合成酶
ADP+Pi+能量
ATP
ATP
ADP+Pi+能量
ATP酶
①
水解释放的能量直接用于各种生命活动；
许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量
合成所需的能量来自于光能、呼吸作用释放的化学能；
许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能；
细胞内合成ATP的场所：细胞质基质、线粒体内膜和基质、叶绿体的类囊体薄膜。
这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。
②
③ATP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。
【答案】D
（2023·天津卷）衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是（ ）
A．葡萄糖 B．糖原 C．淀粉 D．ATP
【答案】D
（2022·浙江卷）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（ ）A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
【答案】B
（2022·江苏卷）下列关于细胞代谢的叙述正确的是（ ）
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
【答案】B
（2021·海南卷）研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是（ ）
A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
【答案】B
（2021·天津卷）富营养化水体中，藻类是吸收磷元素的主要生物，下列说法正确的是（ ）
A．磷是组成藻类细胞的微量元素
B．磷是构成藻类生物膜的必要元素
C．藻类的ATP和淀粉都是含磷化合物
D．生态系统的磷循环在水生生物群落内完成
【答案】ABCD
（2021·北京卷）ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是（　　）
A．含有C、H、O、N、P
B．必须在有氧条件下合成
C．胞内合成需要酶的催化
D．可直接为细胞提供能量
（2021·湖南卷）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
【答案】B
【答案】A
（2023·梅州一模）人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如下图所示，①-⑤表示相关过程。下列叙述错误的是（ ）
A．该细胞内的蛋白质在合成时都需要内质网和高尔基体参与
B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量
D．成熟红细胞表面的糖蛋白在细胞间的信息交流中起重要作用
【答案】B
（2023·茂名一模）有氧呼吸氧化分解葡萄糖时，葡萄糖中的氢以质子、电子形式脱下并传递，最终转移到分子氧生成水。研究发现，电子沿一系列特定载体传递时，会促使线粒体从其基质内把质子泵入内外膜间积累，产生内膜两侧的质子浓度梯度。当质子流沿内膜上ATP合酶的质子通道进入基质时，驱动ATP合成，下列分析错误的是（ ）A．电子，质子的有序传递有利于能量逐步释放
B．ATP分子中的化学能直接来自电子
C．各种电子载体可能是不同种类的专一蛋白质
D．质子流从线粒体内膜进入基质时伴随着放能反应

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