资源简介

(共31张PPT)
素养目标
第10讲　细胞的能量“货币”ATP
p65
夯实基础 精研教材
1.ATP的结构和功能
(1)ATP的功能
ATP是驱动细胞生命活动的　　　　　　　。
(2)ATP的结构
直接能源物质
特殊的化学键
磷酸基团
腺嘌呤
腺苷
考点一 ATP的结构
p65
p66
NTP与dNTP 均是高能磷酸化合物，可用作 RNA 或 DNA 的合成原料，合成过程中会脱去两个磷酸基团，并释放出大量的能量。在PCR反应中既可以提供能量，又能为反应提供原料，所以PCR不需要加入ATP。
C、H、O、N、P
腺嘌呤
磷酸基团
A—P~P~P
p65
2.ATP的供能原理
负电荷
特殊
化学键
末端磷酸
基团
p65
教材深挖
1.(必修1 P86正文拓展)ATP中含有3个磷酸基团,磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解的原因:
　 。
2.(必修1 P86相关信息拓展)假如将1分子ATP彻底水解,其产物分别是 　 。
因为两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等,使得这种特殊的化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,因而远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解
1个核糖分子、1个腺嘌呤和3个磷酸基团
易错排查
1.在腺苷三磷酸分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊磷酸键。(2022·浙江卷)(　　)
2.腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中。(　　)
3.AMP(腺苷一磷酸)可为人体细胞RNA的自我复制提供原料。(　　)
4.一分子AMP中只有一个特殊的化学键。(　　)
×
√
×
×
p65
思维探究 考教衔接
ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。此外细胞内有多种高能磷酸化合物,如NTP和dNTP。每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸,而每个dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核苷酸。下图为ATP的结构简式、NTP和dNTP的结构简式。(注:d表示脱氧,N表示碱基)
p65
(1)据此分析作答。下列叙述错误的是　　　。
①a和b再加一个磷酸基团形成的整体,是构成DNA的基本单位
②c处化学键不稳定是因为相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥
③dNTP的末端磷酸基团转移,可为某些吸能反应供能
④dNTP脱去β、γ位磷酸基团后即为DNA的单体
⑤若图中2'连接的X表示H,则该结构代表物质NTP
①⑤
p66
(2)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的
　　　(填“α”“β”或“γ”)位上。
(3)若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的　　　(填“α”“β”或“γ”)位上。
(4)GTP是细胞中的另一种直接能源物质,其与ATP结构基本相同,GTP结构式可简写为G—P~P~P,GTP中G代表　　　　。GTP除了可以提供能量外,也可以作为细胞内合成RNA分子的原料来源之一,GTP需丢失　　　个Pi后方可参与RNA的合成。
γ　
α　
鸟苷
2
p66
考法练透 素养提升
考法一　ATP分子的结构
1.(2024·全国甲卷)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~表示高能磷酸键,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位磷酸基团之间的高能磷酸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位磷酸基团之间的高能磷酸键
C
p66
解析 ATP水解为ADP和Pi,释放的能量可以用于细胞的主动运输,A项正确;ATP水解断裂两个高能磷酸键后,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,B项正确;β位和γ位的两个磷酸基团之间的高能磷酸键断裂后形成ADP和Pi,释放的能量可以用于细胞核中的吸能反应,C项错误;光合作用的光反应中,ADP与Pi结合形成ATP,光能转变为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键,D项正确。
p66
考法二　ATP分子与核酸的关系
2.(2024·湖北荆州三校联考)生物体内的高能磷酸化合物有多种,它们在人体合成代谢中有一定差异,如表所示。下列相关叙述最为准确的是(　　)
高能磷酸化合物 ATP GTP UTP CTP
主要用途 能量“货币” 蛋白质合成 糖原合成 脂肪和磷脂的合成
A.GTP脱去两个磷酸基团是DNA的合成原料之一
B.UTP除了用于糖原合成,还可作为转录的原料
C.无光情况下,叶肉细胞内合成ATP的场所是线粒体
D.在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中,消耗的能量均不能来自ATP
B
p66
解析 GTP脱去两个磷酸基团后,可得到鸟嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,A项不符合题意;由表可知,UTP可用于糖原合成,其脱去两个磷酸基团后可得到尿嘧啶核糖核苷酸,可作为合成RNA的原料,因而可作为转录的原料,B项符合题意;无光情况下,叶肉细胞不能进行光合作用,此时叶肉细胞只能通过细胞呼吸合成ATP,场所是线粒体和细胞质基质,C项不符合题意;ATP作为能量“货币”,在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中,消耗的能量可来自ATP,D项不符合题意。
p66
夯实基础 精研教材
1.ATP和ADP的相互转化
ATP合成酶
细胞质基质、
线粒体、叶绿体
化学能
特殊化学键
p67
考点二 ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用
主要存在于线粒体内膜，叶绿体基粒膜、细菌的质膜上。
p67
ATP合成酶
ATP
ATP水解酶
ADP+P i+能量
2.ATP的利用
(1)ATP为主动运输供能
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,因而可以参与特定化学反应。
酶活性
末端磷酸基团
能量转移
空间结构
磷酸基团
空间结构
活性
p67
①
②
③
(2)ATP是细胞内流通的能量“货币”
吸能
放能
p67
3.ATP与O2之间的关系模型分析
无氧呼吸
有氧呼吸
酶、ADP、磷酸
无氧呼吸
p67
教材深挖
1.(必修1 P87正文)人体中ATP的含量很少,剧烈运动时,每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP,以供运动之需,但人体内ATP总量并没有多大变化,请分析原因: 　　　　　　　 　　　　　　　。
2.(必修1 P89拓展应用3)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“货币”的,由此说明:
　　　　　　　 　　　　　　　。
3.(必修1 P89文字信息改编)萤火虫发光的能量转换过程是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在荧光素酶的催化作用下,荧光素与氧发生化学反应,形成　　　　　　并且发出荧光。
ATP和ADP时刻不停地发生相互转化,并处于动态平衡之中
生物界具有统一性,也说明种类繁多的生物有着共同的起源
荧光素接受ATP提供的能量后就被激活
氧化荧光素
p67
荧光素酶
荧光素+O2+ATP
氧化荧光素(发出荧光)
易错排查
1.ATP必须在有氧条件下合成。(　　)
2.酶的水解需要ATP供能,ATP的水解需要酶的催化。(　　)
3.ATP水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP的生成。(　　)
4.人在剧烈运动时,骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP。(　　)
5.细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量。(　　)
×
×
√
×
×
p68
思维探究 考教衔接
ATP与蛋白质磷酸化和去磷酸化
(根据2021·湖南卷情境设计)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。
(1)作为能量“货币”的ATP还具有的功能是 　 。
(2)这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现的生物学意义是
　 。
参与细胞信号传递
通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构,进而实现细胞信号的传递,体现出蛋白质结构与功能相适应的观点
p68
(3)蛋白质磷酸化和去磷酸化反应　　　　(填“受”或“不受”)温度的影响,判断的依据是
　 　。
受
温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性,进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应
p68
考法练透 素养提升
考法一　ATP与ADP的转化
1.(2025·安徽模拟)下列关于生物体内ATP合成与分解的叙述,错误的是(　)
A.ATP的合成需要酶,而酶的合成也需要ATP
B.载体蛋白的磷酸化过程伴随着ATP分子中能量的转移
C.ATP是高能磷酸化合物,1 mol ATP比1 mol葡萄糖所含的能量多
D.ATP中的磷酸基团带负电荷而相互排斥,外侧的两个磷酸键不稳定
C
p68
解析 ATP的合成需要ATP合成酶参与,酶的合成属于吸能反应,需要ATP提供能量,A项正确;载体蛋白的磷酸化过程,需要ATP上的磷酸基团转移,所以同时发生磷酸键能量的利用和转移,B项正确;1 mol葡萄糖在细胞内彻底氧化分解,合成较多ATP,故1 mol ATP比1 mol葡萄糖所含的能量少,C项错误;ATP中的磷酸基团因带负电荷而相互排斥,外侧的两个磷酸键不稳定,易发生水解,D项正确。
p68
考法二　ATP的利用与磷酸化
2.(2024·广东梅州一模)生物膜上存在着一些能携带离子通过膜的载体分子。某种载体分子对X离子有专一的结合部位,能选择性地携带X离子通过膜,转运机制如下图所示。已知X离子可参与构成线粒体内的丙酮酸氧化酶,载体IC的活化需要ATP。下列相关叙述错误的是(　　)
p68
A.磷酸激酶能促进ATP的分解,磷酸酯酶催化活化的载体释放磷酸基团
B.X离子进入线粒体基质发挥作用至少需要穿过6层磷脂分子
C.ATP脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC结合后会使IC发生空间结构的改变
D.图中只有线粒体才能为载体IC的活化提供ATP
答案 D　
p68
解析 磷酸激酶催化ATP水解生成ADP时,ATP脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC(未活化载体)结合使之变成AC(活化载体),在磷酸酯酶的作用下,CIC分子发生去磷酸化过程,成为未活化载体(IC),A项正确;X离子进入线粒体基质发挥作用至少需要穿过3层生物膜(1层细胞膜+2层线粒体膜),共6层磷脂分子,B项正确;磷酸激酶催化ATP水解生成ADP时,ATP脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC(未活化载体)结合使之变成AC(活化载体),IC发生空间结构的改变,C项正确;细胞质基质和线粒体都可以为载体IC的活化提供ATP,D项错误。
p68
p68
1.(基础识记类)写出图中标出的“A”的含义
①　　　　;②　　　　;③　　　　　　　　;④　　　　　　　　。
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
p69
聚焦表达 回扣落实
2.(原因分析类)细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP水解直接提供能量的,但细胞内ATP的含量却能基本保持稳定,原因是
　。
3.(原因分析类)科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因:

　
ATP与ADP之间存在相互转化,且这种转化处于动态平衡之中
含有两个特殊化学键,远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂,释放能量
p69
聚焦表达 回扣落实

展开更多......

收起↑