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(共29张PPT)
第9讲　细胞的能量
“货币”ATP
课标
要求 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考情
分析
考点
ATP的结构和功能
1.ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的元素组成: 。ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。
(2)ATP的化学组成:1分子 、1分子核糖、3分子 。其结构简式为 。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
C、H、O、N、P
腺嘌呤
磷酸基团
A—P~P~P
(3)ATP和ADP的结构。
特殊的化学键
磷酸基团
腺苷
负
特殊化
(4)ATP的供能原理。
末端磷酸基
电荷
学键
团
(5)ATP的含量特点:在细胞中含量少,ATP与ADP之间的转化快。
(6)ATP的功能:驱动细胞生命活动的 。
提醒　ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物,高能磷酸化合物在生物体内有很多种,如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP等。因此, ATP并不是唯一的生命活动的直接供能物质。
直接能源物质
2.ATP和ADP可以相互转化
细胞质基质、线粒体、
光能
特殊化学键
叶绿体
提醒　ATP与ADP的相互转化不是可逆反应:ATP与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。
3.ATP的利用
(1)ATP利用的实例。
(2)ATP为主动运输供能的过程。
末端磷酸基团
空间结构
(3)分子的磷酸化。
ATP水解释放的 使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,
发生变化, 也被改变,因而可以参与特定的化学反应。
(4)ATP是细胞内流通的能量“货币”。
①吸能反应:一般与ATP的 反应相联系,由ATP水解提供能量。
②放能反应:一般与ATP的 相联系,释放的能量储存在ATP中。
磷酸基团
空间结构
活性
水解
合成
【判断正误】
(1)(2025·重庆卷,3)核糖是ATP的组成成分,补充核糖有助于合成ATP。
(　　)
(2)(2024·安徽卷,4)ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性。(　　)
√
×
【提示】 ATP水解产生ADP和磷酸基团,磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性。
(3)(2022·江苏卷,8)光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化。
(　　)
×
【提示】 光照下,叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸,光合作用中产生的ATP来源于光能的转化,有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解。
(4)(2022·江苏卷,8)蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP。(　　)
×
【提示】 蓝细菌属于自养需氧型原核生物,但能通过有氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,或光合作用产生ATP。
(5)(2021·天津卷,4)藻类的ATP和淀粉都是含磷化合物。(　　)
×
【提示】 ATP由C、H、O、N、P组成,淀粉只含C、H、O三种元素。
考向1　围绕ATP的结构组成及其特点,考查生命观念
1.(2024·全国甲卷,2改编)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~表示特殊的化学键,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位磷酸基团之间的特殊的化学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位磷酸基团之间的特殊的化学键
C
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【解析】 ATP为直接能源物质,γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量,可为离子主动运输提供能量;ATP分子水解两个特殊的化学键后,得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA;ATP可在细胞核中发挥作用,如为rRNA合成提供能量,故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂;光合作用的光反应阶段ADP与Pi发生反应形成ATP,此时光能转化为活跃的化学能储存于ATP的特殊的化学键中,故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键。
2.(2025·河南周口模拟)NTP家族由ATP(腺苷三磷酸)、GTP(鸟苷三磷酸)、UTP(尿苷三磷酸)和CTP(胞苷三磷酸)构成。它们的结构只是碱基不同。如图是ATP的化学结构图,甲、乙表示物质,α~γ表示磷酸基团(Pi)的位置。下列叙述错误的是(　　)
A.物质甲和乙分别是腺嘌呤和核糖,物质甲和乙组成腺苷
B.许多吸能反应与ATP的水解反应相联系
C.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
D.CTP中的胞苷由胞嘧啶和脱氧核糖构成
D
【解析】 分析题图可知,甲代表腺嘌呤,乙代表核糖,甲、乙组成腺苷;ATP的水解释放能量,与之相联系的是吸能反应;1分子GTP彻底水解可得到鸟嘌呤(G)、核糖和磷酸;CTP中的胞苷由胞嘧啶和核糖构成。
考向2　围绕ATP的转化和利用,考查科学思维
3.(2025·浙江绍兴模拟)磷酸烯醇式丙酮酸和ADP可在丙酮酸激酶(PK)的催化下生成丙酮酸和ATP。人体红细胞中缺乏PK会引起Na+积累,造成溶血,导致丙酮酸激酶缺乏症(PKD)。下列叙述正确的是(　　)
A.该反应发生在红细胞的线粒体中
B.该反应与细胞内的放能反应相联系
C.ADP和磷酸利用PK的活化能合成ATP
D.使用PK抑制剂能够有效治疗PKD
B
【解析】 人体成熟的红细胞中没有线粒体;磷酸烯醇式丙酮酸和ADP可在丙酮酸激酶(PK)的催化下生成丙酮酸和ATP,该反应伴随ATP的合成,因此与细胞内的放能反应相联系;PK属于酶,并不为ADP和磷酸合成ATP这一反应提供活化能;人体红细胞中缺乏PK会引起PKD,因此使用PK抑制剂不能治疗PKD。
4.(2025·山东泰安检测)磷酸肌酸是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物,其分解释放的能量比ATP水解释放的还多。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下,将其磷酸基团转移到ADP分子上,从而生成ATP和肌酸。细胞中的肌酸积累时,会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP。ATP和磷酸肌酸相互转化的过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.当肌酸转化为磷酸肌酸时,ATP末端的磷酸基团挟能量转移给肌酸
B.磷酸肌酸为细胞内的直接能源物质
C.ATP在肌肉细胞及其他细胞中均含量较少
D.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制,体现整个生物界的统一性
B
【解析】 当肌酸转化为磷酸肌酸时,ATP末端的磷酸基团挟能量转移给肌酸;由题意可知,磷酸肌酸在肌酸激酶的催化下,将磷酸基团转移到ADP分子上,从而生成肌酸和ATP,ATP是细胞内的直接能源物质;ATP在肌肉细胞及其他细胞中均含量较少,但ATP与ADP的转化速度很快;细胞内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。
归纳总结
细胞内ATP产生与消耗的生理过程及场所
演练真题·感悟高考
1.(2025·河北卷,1)ATP是一种能为生命活动供能的化合物,下列过程不消耗ATP的是(　　)
A.肌肉的收缩
B.光合作用的暗反应
C.Ca2+载体蛋白的磷酸化
D.水的光解
D
【解析】 水的光解发生在光反应阶段,由光能驱动,不消耗ATP。
2.(2023·天津卷,1)衣原体是一类原核寄生生物,缺乏细胞呼吸相关酶,不能产生自身生命活动所需能量,因此需从寄主吸收(　　)
A.葡萄糖 B.脂肪
C.糖原 D.ATP
D
【解析】 衣原体因缺乏细胞呼吸相关酶,无法利用葡萄糖、脂肪和糖原等物质作为呼吸作用的原料产生能量。因此,需从寄主吸收ATP这一直接能源物质,来为自身生命活动提供能量。
3.(2022·浙江1月选考,3改编)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都是特殊的化学键
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
D
【解析】 腺苷三磷酸分子由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成;ATP分子的结构式可以简写成A—P~P~P,只有磷酸基团与磷酸基团之间相连接的化学键是特殊的化学键;ATP在水解酶的作用下不断地水解;ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带。
4.(2021·北京卷,1)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
B
【解析】 ATP的结构简式是“A-P~P~P”,ATP的组成元素是C、H、O、N、P;有氧呼吸和无氧呼吸都可以合成ATP;细胞内合成ATP的生理过程是光合作用和细胞呼吸,因此需要酶的催化;生命活动的直接能源物质是ATP。

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