高三生物一輪復(fù)習(xí)課件22細(xì)胞的能量“貨幣”ATP

細(xì)胞的能量“貨幣”ATP第14講一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)26：ATP的結(jié)構(gòu)1.ATP的中文名稱腺苷三磷酸腺苷三磷酸2.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式A-P~P~PtriphosphateATPATPadenosineAA表示：___________P表示：___________~表示：___________腺苷磷酸基團(tuán)特殊化學(xué)鍵（磷酸酐鍵）3.ATP的結(jié)構(gòu)腺嘌呤核糖αβγ特殊化學(xué)鍵特殊化學(xué)鍵磷酯鍵腺苷2.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式A-P~P~PA表示：________P表示：________~表示：________腺苷磷酸基團(tuán)特殊化學(xué)鍵（磷酸酐鍵）腺苷一磷酸(AMP)腺苷二磷酸(ADP)腺苷三磷酸(ATP)H腺嘌呤核糖HH腺嘌呤脫氧核糖腺苷脫氧腺苷腺苷與脫氧腺苷腺嘌呤核糖αβγ特殊化學(xué)鍵特殊化學(xué)鍵磷酯鍵腺苷4.ATP與RNA的關(guān)系腺苷一磷酸(AMP)腺嘌呤核糖核苷酸RNA的基本單位之一ATP去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)，為RNA的基本單位之一＝ATP可作為合成RNA的原料5.ATP是一種高能磷酸化合物兩個(gè)相鄰磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥特殊化學(xué)鍵不穩(wěn)定導(dǎo)致末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP與其他分子結(jié)合的趨勢(shì)導(dǎo)致具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能導(dǎo)致脫離下來的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。6.ATP為吸能反應(yīng)供能脫離下來的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。B+ATPB-P+ADPB-P+CD(B-C)+Pi例1：B+C→D（吸能反應(yīng)）ADP+PiATP供能過程一般分兩步。

第一步：第二步：B+CDATP載體

+ATP載體-P+ADP例2：主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谝徊剑旱诙剑河捎谳d體被磷酸化，空間結(jié)構(gòu)改變，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)。載體-P載體+Pi由于載體去磷酸化，空間結(jié)構(gòu)恢復(fù)。ATPPPADPPiH2OATPADPPi肌動(dòng)蛋白絲肌球蛋白頭部肌絲滑行第一步例3：肌肉收縮肌球蛋白-ATPPi-肌球蛋白-ADP第二步Pi-肌球蛋白-ADP肌球蛋白-ATPATP結(jié)合并水解,肌球蛋白與ADP和Pi結(jié)合構(gòu)象改變ADP與Pi釋放肌球蛋白構(gòu)象恢復(fù)，肌動(dòng)蛋白絲相對(duì)移動(dòng)各種有關(guān)“A”代表的含義ACCGTTGGCAACCGUAPPPHAOHAACGAPPP①②④⑤⑥③⑦①:腺苷②:腺嘌呤脫氧核苷酸③:腺嘌呤核糖核苷酸⑤:腺嘌呤核糖核苷酸⑦:腺嘌呤核糖核苷酸⑥:腺嘌呤④:腺苷知識(shí)點(diǎn)27：ATP的功能1.ATP的功能ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)探究：螢火蟲發(fā)光的研究歷程切取螢火蟲的尾部尾部提取液發(fā)出短暫熒光恢復(fù)發(fā)光現(xiàn)象添加新的煮沸過的螢火蟲尾部提取物充分研磨螢火蟲發(fā)光是一種螢光物質(zhì)在某種酶催化下的氧化過程。將這種螢光物質(zhì)和酶分別命名為螢光素和螢光素酶。推斷熒光素O2氧化的熒光素(發(fā)光)+螢光素酶切取螢火蟲的尾部尾部提取液發(fā)出短暫熒光恢復(fù)發(fā)光現(xiàn)象添加新的煮沸過的螢火蟲尾部提取物充分研磨螢火蟲發(fā)光是一種螢光物質(zhì)在某種酶催化下的氧化過程。將這種螢光物質(zhì)和酶分別命名為螢光素和螢光素酶。推斷熒光素O2氧化的熒光素(發(fā)光)+螢光素酶添加新的煮沸過的螢火蟲尾部提取物使提取液重新發(fā)光的原因是什么？提取液中的熒光素耗盡，添加新的提取物中含有熒光素，可使提取液重新發(fā)光。煮沸使蛋白質(zhì)變性失活，能夠排除蛋白質(zhì)的干擾，證明熒光素的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)探究：螢火蟲發(fā)光的研究歷程提取出含有螢光素的粗提物提取出含有螢光素酶的粗提物混合沒有螢光產(chǎn)生加入少量ATP立即產(chǎn)生了明亮的螢光加入等量葡糖糖仍然沒有螢光產(chǎn)生推斷ATP是螢火蟲發(fā)光的直接能源物質(zhì)。熒光素O2氧化的熒光素(發(fā)光)+螢光素酶ATP實(shí)驗(yàn)探究：螢火蟲發(fā)光的研究歷程含有螢光素和螢光素酶的5mL總反應(yīng)體系中（pH為8.0），分別加入0.06μmol/L和0.1μmol/L的ATP，并連續(xù)記錄不同發(fā)光時(shí)間螢光總量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。實(shí)驗(yàn)探究：螢火蟲發(fā)光的研究歷程02550751001251501020加入ATP的量/μg熒光持續(xù)時(shí)間(min)051015202510203040506070發(fā)光時(shí)間/min熒光總量相對(duì)值加0.1μmol/L的ATP加0.06μmol/L的ATP螢火蟲尾部發(fā)光器能發(fā)光的機(jī)理如圖所示，ATP快速熒光檢測(cè)儀中含有熒光素、熒光索酶等物質(zhì)，用來快速檢測(cè)食品表面的微生物，下列說法正確的是()

A.ATP是細(xì)胞中的能量貨幣，細(xì)胞中儲(chǔ)存大量ATP為生命活動(dòng)供能B.ATP快速熒光檢測(cè)儀只能檢測(cè)是否看微生物殘留，不能檢測(cè)數(shù)量C.ATP快速熒光檢測(cè)儀既可以檢測(cè)殘留的需氧型微生物，也可以檢測(cè)厭氧型微生物D.熒光素酶可以催化熒光素轉(zhuǎn)化為熒光素酰腺苷酸熒光素酰腺苷酸熒光素氧合熒光素?zé)晒馑孛窸2CO2+AMP光ATPPPiC2.ATP供能的機(jī)制ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化PPPPPPi能量能量Pi水解合成吸能反應(yīng)放能反應(yīng)細(xì)胞呼吸光合作用(光反應(yīng))主動(dòng)運(yùn)輸胞吞胞吐肌肉收縮生物發(fā)光物質(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ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。因此，可以形象地把ATP比喻成細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”。②ATP供能的機(jī)制ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化Pi能量ATPADP吸能反應(yīng)放能反應(yīng)Pi能量將標(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②ATP供能的機(jī)制ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化十分迅速特點(diǎn)1：保證了細(xì)胞中少量的ATP，可以實(shí)現(xiàn)大量能量的供應(yīng)。特點(diǎn)2：ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，在所有生物的細(xì)胞內(nèi)都是一樣的體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性，為生物有共同祖先提供了證據(jù)。特點(diǎn)3：ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)物質(zhì)可逆，但能量不可逆ATP合成和ATP水解的場(chǎng)所不同ATP合成的場(chǎng)所ATP消耗的場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜類囊體薄膜細(xì)胞中需能的部位葉綠體基質(zhì)線粒體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞核中生物膜上……細(xì)胞呼吸光合作用暗反應(yīng)、DNA復(fù)制、基因表達(dá)等DNA復(fù)制、基因表達(dá)等某些物質(zhì)合成、蛋白質(zhì)降解等DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等主動(dòng)運(yùn)輸、膜泡形成等在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來標(biāo)記DNA分子，用α、β、γ表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)?；卮鹣铝袉栴}：1)某種酶可催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時(shí)產(chǎn)生ADP。若用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的_____(填“α”、“β”或“γ”)位上。γ2)若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的___(填“α”、“β”或“γ”)位上。α能量的“黃金儲(chǔ)備”——磷酸肌酸1.磷酸肌酸是一種主要分布在肌肉組織中的高能化合物，是能量的暫時(shí)儲(chǔ)存形式。訓(xùn)練有素的運(yùn)動(dòng)員肌細(xì)胞中磷酸肌酸的含量是ATP含量的10倍左右。3~4倍正常人肌細(xì)胞中磷酸肌酸的含量是ATP含量的3~4倍。10倍思考：細(xì)胞儲(chǔ)存磷酸肌酸有意義？不是有糖類等有機(jī)物儲(chǔ)存能量嗎？2.細(xì)胞儲(chǔ)存磷酸肌酸的意義100米短跑比賽中，運(yùn)動(dòng)員能量的直接來源是存儲(chǔ)在ATP分子中的，由于ATP的數(shù)量有限，只能維持短跑約3s。這時(shí)，肌細(xì)胞中的磷酸肌酸在肌酸激酶的作用，將其能量轉(zhuǎn)移給ADP，拓展資料生成新的ATP，可以讓運(yùn)動(dòng)員再跑5~6s。短跑比賽結(jié)束時(shí)，運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)的磷酸肌酸基本耗盡。在活動(dòng)后的恢復(fù)期，積累的肌酸又可與ATP反應(yīng)，重新生成磷酸肌酸。ATPADP+Pi+能量短時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)能量很快用完。磷酸肌酸ADP+Pi+能量肌酸肌酸激酶能量+ADP+PiATP繼續(xù)提供劇烈運(yùn)動(dòng)的能量。磷酸肌酸形成ATP的速度比糖類等有機(jī)物氧化分解形成ATP的速度快。2.細(xì)胞儲(chǔ)存磷酸肌酸的意義劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，ATP的水解速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重新合成的速率。在生物進(jìn)化過程中，磷酸肌酸的出現(xiàn)解決了ATP的供需矛盾。ATPADP+Pi+能量短時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)能量很快用完。磷酸肌酸ADP+Pi+能量肌酸肌酸激酶能量+ADP+PiATP繼續(xù)提供劇烈運(yùn)動(dòng)的能量。磷酸肌酸形成ATP的速度比糖類等有機(jī)物氧化分解形成ATP的速度快。如果把ATP稱為“能量貨幣”，磷酸肌酸就相當(dāng)于能量的“黃金儲(chǔ)備”1.磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下將自身的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP分子中來合成ATP(A—P～P～P)。研究者對(duì)蛙的肌肉組織進(jìn)行短暫電刺激，檢測(cè)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組（肌肉組織用肌酸激酶阻斷劑處理）肌肉收縮前后ATP和ADP的含量，結(jié)果如下表所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下列有關(guān)分析正確的是（

）磷酸腺苷對(duì)照組/(10-6'mol．g-1)實(shí)驗(yàn)組/(10-6mol．g-1)

收縮前收縮后收縮前收縮后ATP1．301．301．300．75ADP0．600．600．600．95A.對(duì)照組中的肌肉組織細(xì)胞中無ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化B.實(shí)驗(yàn)組中的肌肉組織細(xì)胞中有ATP分解也有ATP合成C.對(duì)照組中的磷酸肌酸沒有參與ATP的再生合成D.實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)表明部分生命活動(dòng)可利用靠近A的磷酸鍵B2.磷酸肌酸（C~P）是除ATP外的其他高能磷酸化合物，當(dāng)動(dòng)物和人體細(xì)胞內(nèi)的ATP含量過少時(shí)，在相關(guān)酶的催化作用下，磷酸肌酸中的磷酸基團(tuán)連同能量一起轉(zhuǎn)移給ADP，從而生成ATP和肌酸（C）；當(dāng)ATP含量較多時(shí)，在相關(guān)酶的催化作用下，ATP可將磷酸基團(tuán)連同能量一起轉(zhuǎn)移給肌酸，使肌酸轉(zhuǎn)變成磷酸肌酸。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A.磷酸肌酸水解可直接為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量B.磷酸肌酸在能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用之間起到緩沖作用C.人體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，磷酸肌酸可使ATP和ADP的含量保持相對(duì)穩(wěn)定D.運(yùn)動(dòng)員肌肉細(xì)胞中磷酸肌酸的含量與普通人相比要多一些A3.細(xì)胞內(nèi)有多種高能磷酸化合物，如NTP和dNTP。每個(gè)NTP分子失去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的產(chǎn)物是核糖核苷酸，而每個(gè)dNTP分子失去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的產(chǎn)物是脫氧核糖核苷酸。下圖為NTP和dNTP的結(jié)構(gòu)式，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）注：NTP包括ATP、CTP、GTP、UTP；dNTP包括dATP、dCTP、dGTP、dTTPA.NTP、dNTP以及磷脂分子的元素組成都為C、H、O、N、PB.dATP的末端磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移，可為某些吸能反應(yīng)供能C.dATP脫去β、γ位磷酸基團(tuán)后即為DNA的單體D.若圖中2'連接的X表示H，則該結(jié)構(gòu)代表物質(zhì)NTPD20世紀(jì)50年代，研究者發(fā)現(xiàn)ATP在神經(jīng)系統(tǒng)的信息傳遞中可以作為一種興奮性的神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用，并且在內(nèi)臟、中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)等多個(gè)部位的細(xì)胞質(zhì)膜上發(fā)現(xiàn)了ATP受體，可見ATP還是一種能在細(xì)胞間傳遞信息的信號(hào)分子。ATP還是一種能在細(xì)胞間傳遞信息的信號(hào)分子目前，ATP作為藥物，主要利用的是其信號(hào)分子的作用。ATP注射液是一種用于心功能不全、腦出血后遺癥等疾病的輔助治療藥物研究證實(shí)ATP既是“能量通貨”，也可作為神經(jīng)細(xì)胞間信息傳遞中的一種信號(hào)分子，其作為信號(hào)分子的作用機(jī)理如圖所示．請(qǐng)分析回答：1)從圖中可以看出，ATP作為信號(hào)分子時(shí)，酶和ATP的共同特點(diǎn)是都具有_____。細(xì)胞間隙中的ATP在有關(guān)酶的作用下，磷酸基團(tuán)逐個(gè)脫落下來，最后剩下的是___。參考答案：專一性腺苷研究證實(shí)ATP既是“能量通貨”，也可作為神經(jīng)細(xì)胞間信息傳遞中的一種信號(hào)分子，其作為信號(hào)分子的作用機(jī)理如圖所示．請(qǐng)分析回答：2)典型神經(jīng)遞質(zhì)和ATP都能引起受體細(xì)胞的膜電位變化，如果ATP使受體細(xì)胞興奮，則突觸后膜的膜內(nèi)電位變化是___．若漿細(xì)胞產(chǎn)生的某種抗體破壞了ATP的相應(yīng)受體，從免疫學(xué)角度分析，這屬于___病。參考答案：由負(fù)變正自身免疫研究證實(shí)ATP既是“能量通貨”，也可作為神經(jīng)細(xì)胞間信息傳遞中的一種信號(hào)分子，其作為信號(hào)分子的作用機(jī)理如圖所示