2024年高考生物一輪復習（新人教版）第3單元　第2課時　細胞的能量“貨幣”ATP-課件下載-教習網(wǎng)

解釋ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。
考點二　ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用
重溫高考真題演練
歸納夯實必備知識
1.寫出圖中標出的“A”的含義：① ；② ；③ ；④ 。
拓展提升科學思維
2.向剛剛失去收縮功能的離體肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收縮；向同一條肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就能發(fā)生收縮。請你解釋這種現(xiàn)象的原因？
提示　生物體的能源物質(zhì)有糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。糖類是主要的能源物質(zhì)，然而各種能源物質(zhì)釋放的能量在用于生命活動之前都要轉(zhuǎn)移到ATP中，由ATP直接供應生命活動的需要。由此說明葡萄糖雖然是能源物質(zhì)，但是不能被肌肉直接利用。
1.將標記的32P注入活細胞內(nèi)，隨后迅速分離細胞內(nèi)的ATP，測定其放射性，下圖代表ATP的結(jié)構(gòu)。下列敘述錯誤的是A.①代表ATP中的“A”，ATP脫去④⑤成為腺嘌呤核糖核苷酸B.④和⑤之間化學鍵的形成過程總是與放能反應相關聯(lián)C.ATP中磷酸基團⑤很快就會被 32P標記，但是ATP的含量基本不變D.細胞癌變后ATP末端磷酸基團被取代的速率加快
突破強化關鍵能力
2.(2023·江蘇高郵高三模擬)下列與ATP和酶有關的敘述，正確的是A.酶與ATP的合成都需要模板B.酶的合成不需要ATP提供能量C.ATP與絕大多數(shù)酶的組成元素相同D.能合成酶的細胞一定能產(chǎn)生ATP
ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用
1.ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化(1)ATP的水解：需要水解酶的參與。
(2)ATP的合成：需要ATP合成酶的參與。
細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體
(1)源于必修1 P87“圖5－4”：人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5 kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，釋放能量，以供運動之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化，請分析原因：_________________________________________________________。(2)源于必修1 P89“拓展應用”：在植物、動物、細菌和真菌的細胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：______________________________________________________。
與ADP時刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動態(tài)平衡之中
統(tǒng)一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源
2.ATP的利用(1)ATP的主要功能①ATP是細胞內(nèi)的一種，是細胞生命活動所需能量的__________。②ATP是細胞內(nèi)流通的能量“貨幣”：吸能反應一般與ATP 的反應相聯(lián)系，由ATP水解提供能量。放能反應一般與ATP的相聯(lián)系。能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。
(2)ATP供能機制①ATP為主動運輸提供能量的過程
②ATP供能機制ATP水解釋放的使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，_________發(fā)生變化，也被改變，因而可以參與各種化學反應。
氰化鉀是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3到6分鐘就會死亡。一個正常人體內(nèi)ATP和ADP總量很少，基本保持一定，約2～6 mg，但一個成人一天在靜止狀態(tài)下所消耗的ATP為48 kg。(1)以上資料說明了ATP有什么特點？
提示　ATP的特點是在生物體內(nèi)含量少，轉(zhuǎn)化快，且對體內(nèi)穩(wěn)定的供能有重要意義。
(2)氰化鉀主要作用于什么細胞器？
(3)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不是可逆反應？請分析原因。
提示　不是。從物質(zhì)方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量的來源等方面來看是不可逆的。
3.如圖是生物界中能量“貨幣”ATP的循環(huán)示意圖。下列相關敘述正確的是A.圖中的M指的是腺苷，N指的是核糖B.暗反應中ATP用于固定CO2和還原C3C.ATP的“充電”需要酶的催化，而“放能”不需要D.食物為ATP“充電”指的是有機物經(jīng)過氧化分解，釋放能量并生成ATP
4.根據(jù)所消耗能量的來源不同，主動運輸分為三種類型，如圖a、b、c所示，■、▲、○代表跨膜的離子或小分子。下列相關說法錯誤的是A.圖中屬于膜外側(cè)的是P側(cè)B.a類型主動運輸可能不消耗能量C.b類型所需ATP可以產(chǎn) 生于細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體D.藍細菌有可能存在c類型的主動運輸
總結(jié)細胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程
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1.(2022·浙江1月選考，3)下列關于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是A.由1個脫氧核糖、1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成B.分子中與磷酸基團相連接的化學鍵稱為高能磷酸鍵C.在水解酶的作用下不斷地合成和水解D.是細胞中吸能反應和放能反應的紐帶
1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團組成，A錯誤；ATP分子的結(jié)構(gòu)式可以簡寫成A—P～P～P，磷酸基團與磷酸基團相連接的化學鍵是一種特殊的化學鍵，B錯誤；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C錯誤；吸能反應一般與ATP的分解相聯(lián)系，放能反應一般與ATP的合成相聯(lián)系，故吸能反應和放能反應之間的紐帶就是ATP，D正確。
2.(2021·北京，1)ATP是細胞的能量“通貨”，關于ATP的敘述錯誤的是A.含有C、H、O、N、PB.必須在有氧條件下合成C.胞內(nèi)合成需要酶的催化D.可直接為細胞提供能量
ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；在無氧條件下，無氧呼吸過程中也能合成ATP，B錯誤；ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化，C正確；ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，可直接為細胞提供能量，D正確。
3.(2021·湖南，5)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發(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細胞信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是A.這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過程體現(xiàn) 了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點B.這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點的氨基酸缺失，不影響細胞信號傳遞C.作為能量“通貨”的ATP能參與細胞信號傳遞D.蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響
通過蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，進而來實現(xiàn)細胞信號的傳遞，體現(xiàn)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點，A正確；如果這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點的氨基酸缺失，將會使該位點無法磷酸化，進而影響細胞信號的傳遞，B錯誤；
根據(jù)題干信息：進行細胞信息傳遞的蛋白質(zhì)需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團和能量，從而參與細胞信號傳遞，C正確；溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進而影響蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應，D正確。
4.(2019·天津，2)下列過程需ATP水解提供能量的是A.唾液淀粉酶水解淀粉B.生長素的極性運輸C.光反應階段中水在光下分解D.乳酸菌無氧呼吸的第二階段
唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中進行的，不需要消耗ATP水解釋放的能量，A項不符合題意；生長素的極性運輸是細胞的主動運輸，需要消耗ATP水解釋放的能量，B項符合題意；光反應階段中水在光下分解產(chǎn)生NADPH和氧氣，不需要消耗ATP水解釋放的能量，C項不符合題意；乳酸菌無氧呼吸的第二階段是丙酮酸在酶的催化作用下轉(zhuǎn)化成乳酸，此過程既不產(chǎn)生ATP，也不消耗ATP，D項不符合題意。
5.(2020·全國Ⅲ，29)參照表中內(nèi)容，圍繞真核細胞中ATP的合成來完成下表。
(1)(2)由反應物是葡萄糖，終產(chǎn)物除ATP外，還有乙醇和CO2，可知該過程是無氧呼吸，發(fā)生的場所(反應部位)是細胞質(zhì)基質(zhì)。(3)(4)由場所是葉綠體的類囊體薄膜和反應名稱為光合作用的光反應，可知該過程合成ATP的能量來源是光能，終產(chǎn)物除ATP外，還有O2和NADPH。(5)由反應部位是線粒體，反應物是丙酮酸等，反應名稱為有氧呼吸的部分過程，可知該過程是有氧呼吸的第二和第三階段，終產(chǎn)物除ATP外，還有CO2、H2O。
1.判斷關于ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)的敘述(1)腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中(　　)(2)AMP(腺苷一磷酸)可為人體細胞RNA的自我復制提供原料(　　)(3)ATP是細胞內(nèi)唯一的直接供能物質(zhì)(　　)(4)一分子AMP中只有一個特殊的化學鍵(　　)
2.判斷關于ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化的敘述(1)酶的水解需要ATP供能， ATP 的水解需要酶的催化(　　)(2)ATP水解酶合成和發(fā)揮作用時都伴隨ADP的生成(　　)(3)人在劇烈運動時，骨骼肌細胞合成的ATP遠多于水解的ATP(　　)
3.判斷關于ATP的利用的敘述(1)分泌蛋白排到細胞外和神經(jīng)細胞吸收K＋的過程均可由ATP直接供能(　　)(2)細胞內(nèi)的放能反應就是指ATP水解釋放能量(　　)(3)ATP分子能在細胞膜上某些蛋白質(zhì)的催化下水解(　　)
4.填空默寫(1)(必修1 P86) ATP是細胞內(nèi)的一種。(2)(必修1 P87)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是并且處于動態(tài)平衡之中的。(3)(必修1 P89)許多吸能反應與的反應相聯(lián)系；許多放能反應與___________相聯(lián)系。
一、選擇題1.ATP是細胞的能量“貨幣”，以下敘述不正確的是A.細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接供能B.細胞代謝可在溫和條件下快速發(fā)生是因為ATP和ADP之間的快速轉(zhuǎn)化C.ATP水解屬于放能反應，釋放的能量可用于吸能反應，如光合作用暗反應中C3的還原D.螢火蟲尾部發(fā)光過程中除了熒光素、ATP，還離不開熒光素酶的參與
2.下列有關ATP的敘述錯誤的是A.ATP由腺嘌呤、核糖和3個磷酸基團連接而成，ATP中的A與DNA中堿基A含義不同B.運動員在劇烈運動時ATP快速水解，其釋放的能量可以轉(zhuǎn)換成肌肉收縮的機械能C.劇烈運動時人體骨骼肌細胞可通過無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，乳酸中仍含有大量的ATP未被釋放出來D.人體內(nèi)成熟的紅細胞中沒有線粒體，仍能產(chǎn)生ATP
3.cAMP是由ATP脫去兩個磷酸基團后環(huán)化而成，是細胞內(nèi)的一種信號分子，其結(jié)構(gòu)組成如圖所示。下列說法正確的是A.cAMP的元素組成與磷脂分子不相同B.cAMP存在于突觸間隙中C.a所示物質(zhì)名稱為腺苷D.b所指化學鍵是脫水形成的
4.ATP合成酶參與生物體的氧化磷酸化和光合磷酸化，作用機理是在跨膜質(zhì)子(H＋)電化學梯度驅(qū)動下合成ATP，下列說法錯誤的是A.該酶廣泛分布于線粒體、葉綠體的內(nèi)外膜和原核細胞的質(zhì)膜上B.ATP 合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于與膜結(jié)合部位的穩(wěn)定C.H＋跨膜驅(qū)動ATP合成的運輸方式是協(xié)助擴散，需要轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助D.ATP的合成在細胞中時刻進行并與ATP 的水解處于動態(tài)平衡
5.(2023·河北張家口高三檢測)細胞代謝過程離不開酶的催化和ATP的供能。下列關于酶和ATP的敘述，正確的是A.酶的合成需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化B.酶促反應速率加快的過程中，酶的活性也一定在升高C.饑餓狀態(tài)下，細胞內(nèi)ATP的水解速率大于其合成速率D.ATP中含有腺嘌呤，而酶中一定不含有腺嘌呤
6.(2023·黑龍江哈爾濱高三模擬)下列關于水稻細胞內(nèi)ATP的敘述，正確的是A.只能由細胞呼吸產(chǎn)生B.細胞內(nèi)主要的能源物質(zhì)C.可為通道蛋白的運輸提供能量D.釋放的磷酸基團能與某些蛋白質(zhì)結(jié)合
7.(2023·福建南平高三階段練習)ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會改變形狀做功，從而推動細胞內(nèi)系列反應的進行(機理如下圖所示)。下列敘述錯誤的是A.磷酸化的蛋白質(zhì)做功，失去的能量主要用于再生ATPB.ATP推動蛋白質(zhì)做功的過程，存在放能反應與吸能反應過程C.ATP水解過程中，末端磷酸基團具有較高的轉(zhuǎn)移勢能D.主動運輸過程中，載體蛋白中的能量先增加后減少
8.(2023·湖北孝感高三檢測)研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1～2 min后迅速分離得到細胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關敘述正確的是A.該實驗表明，細胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB.32P標記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C.32P在ATP的3個磷酸基團中出現(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)生在細胞核內(nèi)
9.磷酸肌酸是在肌肉或其他興奮性組織(如腦和神經(jīng))中的一種高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暫時貯存形式，ATP和磷酸肌酸在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。下列相關敘述錯誤的是磷酸肌酸(C～P)＋ADP?ATP＋肌酸(C)A.磷酸肌酸(C～P)在形成肌酸的過程中特殊化學鍵斷裂B.磷酸肌酸是肌肉中能量儲存的一種形式，但不是細胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)C.劇烈運動時，在磷酸肌酸的作用下肌肉細胞ATP的含量保持相對穩(wěn)定D.磷酸肌酸釋放的能量可以用于各項生命活動
一般而言，細胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)是ATP，磷酸肌酸中的能量也需要先轉(zhuǎn)移到ATP中才能直接供應于生命活動，D錯誤。
10.(2023·山西太原高三月考)下列有關ATP的敘述正確的是A.淀粉水解成葡萄糖時伴隨有ATP的生成B.細胞中需要能量的活動都是由ATP直接供能C.ATP水解釋放的能量可用于細胞內(nèi)的吸能反應D.人成熟的紅細胞既不能合成酶，也不能產(chǎn)生ATP
ATP的產(chǎn)生途徑包括光合作用和呼吸作用，因此淀粉水解成葡萄糖時沒有ATP的生成，A錯誤；ATP是直接能源物質(zhì)，細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都由ATP供能，但也有少數(shù)由GTP、UTP等供能，B錯誤；人成熟紅細胞沒有細胞核和細胞器，因此不能合成酶，但能通過無氧呼吸產(chǎn)生ATP，D錯誤。
11.(2023·江蘇新海高級中學高三檢測)睡眠是動物界普遍存在的現(xiàn)象。腺苷是一種重要的促眠物質(zhì)。圖1為腺苷合成及轉(zhuǎn)運示意圖，ATP運到胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究發(fā)現(xiàn)，腺苷與覺醒神經(jīng)元細胞膜上的A1受體結(jié)合，可促進K＋通道開放，腺苷還可以通過A2受體激活睡眠相關神經(jīng)元來促進睡眠。圖2為測定基底前腦(BF)胞外腺苷水平的變化的一種腺苷傳感器。下列相關敘述錯誤的是
A.利用AK活性抑制劑或利用A2激動劑可改善失眠癥患者睡眠B.由圖1可知，儲存在囊泡中的ATP通過自由擴散的方式轉(zhuǎn)運至胞外C.由圖2可知，可通過檢測熒光強度來指示BF胞外腺苷濃度D.ATP轉(zhuǎn)運至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脫去3個磷酸產(chǎn)生腺苷
通過圖1可知，利用AK活性抑制劑可抑制腺苷轉(zhuǎn)化為AMP，有利于睡眠；腺苷還可以通過A2受體激活睡眠相關神經(jīng)元來促進睡眠，故使用A2激動劑也可改善失眠癥患者睡眠，A正確；由圖1可知，儲存在囊泡中的ATP通過胞吐的方式轉(zhuǎn)運至胞外，B錯誤；
由圖2可知，可通過檢測熒光強度來指示BF胞外腺苷濃度，C正確；ATP轉(zhuǎn)運至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脫去3個磷酸產(chǎn)生腺苷，D正確。
二、非選擇題12.科學家分別將細菌紫膜質(zhì)(蛋白質(zhì))和ATP合成酶重組到脂雙層(一種由磷脂雙分子層組成的人工膜)上，在光照條件下，觀察到如圖所示的結(jié)果。另外科學研究表明每個細菌內(nèi)的ATP含量基本相同，可利用下圖所示反應原理來檢測樣品中細菌數(shù)量。放線菌(原核生物)產(chǎn)生的寡霉素能夠改變線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶的結(jié)構(gòu)，從而阻斷ATP的合成。
根據(jù)以上內(nèi)容，回答下列問題：(1)從ATP合成酶的功能來看，說明某些膜蛋白具有___________的功能。
從ATP合成酶的功能來看，一方面它作為酶催化ATP的形成，另一方面它以一個載體的身份來轉(zhuǎn)運H＋，說明某些膜蛋白具有催化和運輸?shù)墓δ堋?br/>(2)H＋進入脂質(zhì)體內(nèi)部的運輸方式具有______________________________特點。圖丙在停止光照后短時間內(nèi)，脂質(zhì)體產(chǎn)生ATP的能量來源是__________。
逆濃度運輸、需要載體、消耗能量
據(jù)圖甲分析，H＋跨膜運輸需要細菌紫膜質(zhì)(一種膜蛋白)的協(xié)助，且從低濃度向高濃度運輸，為主動運輸方式，具有逆濃度運輸、需要載體、消耗能量的特點。ATP合成酶能將H＋勢能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學能，故圖丙在停止光照后短時間內(nèi)脂質(zhì)體產(chǎn)生ATP。
(3)利用圖示反應原理來檢測樣品中細菌數(shù)量時，熒光強度與樣品中細菌數(shù)量呈正相關，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
每個細菌內(nèi)的ATP含量基本相同，ATP水解釋放的能量部分轉(zhuǎn)化成光能，熒光越強說明ATP含量越高，從而說明細菌數(shù)量越高，故熒光強度與細菌數(shù)量呈正相關
(4)寡霉素不能用來抑制細菌細胞的繁殖，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。
體內(nèi)膜上ATP合成酶的結(jié)構(gòu)，從而阻斷ATP的合成，而細菌沒有線粒體結(jié)構(gòu)，所以寡霉素對細菌的生理過程不起作用
(1)ATP的結(jié)構(gòu)簡式是_______________，神經(jīng)細胞中的ATP主要來自________(細胞結(jié)構(gòu))。研究發(fā)現(xiàn)，正常成年人安靜狀態(tài)下24 h有40 kg ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細胞內(nèi)ADP、ATP的濃度僅為2～10 mml/L，為滿足能量需要，人體解決這一矛盾的合理途徑是_________________________。
13.研究證實ATP既是能量“貨幣”，也可作為神經(jīng)細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理如圖所示。請分析回答下列問題：
ATP的結(jié)構(gòu)簡式是A—P～P～P。動物細胞中，線粒體是有氧呼吸的主要場所，所以神經(jīng)細胞中的ATP主要來自線粒體。ATP是直接能源物質(zhì)，在體內(nèi)含量很少，可通過ATP與ADP迅速相互轉(zhuǎn)化而形成。
(2)由圖可知，ATP在傳遞信號過程中，在細胞間隙中的有關酶的作用下，磷酸基團逐個脫離下來，最后剩下的是______。
ATP脫去一個磷酸基團為ADP，脫去兩個磷酸基團為AMP，如果磷酸基團完全脫落，剩下的則是腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。
(3)一些神經(jīng)細胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，二者均能引起受體細胞的膜電位變化。據(jù)圖分析，如果要研究ATP是否能在神經(jīng)元之間起傳遞信號的作用，則圖中的________________屬于無關變量，應予以排除。
若要研究ATP是否能在神經(jīng)元之間起傳遞信號的作用，可以設法把ATP與典型神經(jīng)遞質(zhì)分開，單獨去研究其作用，即用化學物質(zhì)阻斷典型神經(jīng)遞質(zhì)，所以典型神經(jīng)遞質(zhì)是實驗的無關變量。

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