浙科版高三生物一輪復習必修1專題三第1講ATP是細胞內(nèi)的“能量通貨”課件

專題三ATP、酶與物質(zhì)運輸?shù)姆绞奖匦?

分子與細胞明課標知考向2.1物質(zhì)通過被動運輸、主動運輸?shù)确绞竭M出細胞，以維持細胞的正常代謝活動2.1.1闡明質(zhì)膜具有選擇透過性2.1.2舉例說明有些物質(zhì)順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質(zhì)逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白2.1.3舉例說明大分子物質(zhì)可以通過胞吞、胞吐進出細胞2.2細胞的功能絕大多數(shù)基于化學反應，這些反應發(fā)生在細胞的特定區(qū)域2.2.1說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生物化學反應的蛋白質(zhì)，酶活性受到環(huán)境因素(如pH和溫度等)的影響2.2.2解釋ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)精讀課本盤點基礎知識一、ATP是細胞生命活動的直接能源C、H、O、N腺苷核糖

腺嘌呤高能磷酸鍵二、細胞內(nèi)ATP與ADP保持動態(tài)平衡1．能量形式的轉變碳反應(暗反應)2．ATP-ADP循環(huán)(1)概念：通過ATP的____和____，使放能反應所釋放的能量用于吸能反應，此過程被稱為ATP-ADP循環(huán)。(2)過程①ATP在細胞中易于水解，在酶的作用下，________的高能磷酸鍵水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，釋放出1個____，同時釋放能量。釋放的能量可用于肌肉收縮、神經(jīng)細胞活動、

主動轉運、大分子物質(zhì)的合成等消耗能量的過程。②ATP在細胞中易于____，此時的能量來源可以是______，也可以是放能反應(如有機物的氧化分解)所釋放的能量，ATP的合成本身是一個____反應。(3)特點：ATP是細胞中普遍使用的能量載體，所含能量不多，像小額鈔票一樣，便于流通使用，所以有細胞中的“________”之稱。合成水解遠離腺苷磷酸再生太陽光吸能能量通貨[拓展點]

核糖與含氮堿基結合生成的化合物稱為核苷，由于含氮堿基的不同，核苷可以分為：腺苷、鳥苷、胞苷、尿苷。[注意點]

連接磷酸基團與核糖之間的化學鍵是普通磷酸鍵，其所含的能量少于高能磷酸鍵。3．ATP中能量的來源與去路的比較類囊體膜細胞溶膠[拓展點]

ATP是細胞中的直接能源物質(zhì)，但不是唯一的直接能源物質(zhì)，如UTP、GTP、CTP等化合物的高能磷酸鍵斷裂釋放的能量也能供給生物化學反應所需。[注意點]

(1)ATP之所以為細胞的直接能源物質(zhì)，是因為其遠離腺苷的高能磷酸鍵很活躍，容易斷裂和形成，伴隨其斷裂和形成的同時有能量的釋放和存儲。(2)ATP與ADP的相互轉化，從物質(zhì)方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。(3)ATP是與能量有關的一種物質(zhì)，不可等同于能量。(4)不可誤認為細胞中含有大量ATP，事實上，細胞中ATP含量很少，只是ATP與ADP轉化非常迅速。無論是飽食還是饑餓，ATP與ADP含量都保持動態(tài)平衡。(5)大分子物質(zhì)(蛋白質(zhì)、核酸等)的合成要消耗ATP，而它們的水解過程中無ATP產(chǎn)生，也不消耗ATP。內(nèi)化知識突破重點難點一、A在DNA、RNA、ATP中代表的不同結構以上①～⑧的物質(zhì)名稱：①腺嘌呤核糖核苷酸、②腺嘌呤、③腺嘌呤脫氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸、⑤腺苷、⑥腺苷、⑦腺嘌呤脫氧核苷酸、⑧腺嘌呤。例1

(2023·杭州一模)ATP的結構示意圖如圖，①③表示組成ATP的物質(zhì)或基團，②④表示化學鍵。下列有關敘述正確的是(

)A．物質(zhì)①表示鳥嘌呤B．化學鍵②斷裂的化學反應屬于吸能反應C．在ATP-ADP循環(huán)中③可重復利用D．若化學鍵④斷裂，則左邊的化合物是ADP√[解析]

ATP由腺嘌呤、核糖和三個磷酸基團組成，圖中物質(zhì)①為腺嘌呤；化學鍵②斷裂時ATP釋放能量用于生命活動，此化學反應屬于放能反應；在細胞中發(fā)揮作用時遠離腺苷的高能磷酸鍵容易斷裂和形成，故可實現(xiàn)ADP和ATP的相互轉化，在此過程中物質(zhì)可重復利用；化學鍵④斷裂，水解掉兩個磷酸基團，則左邊的化合物是AMP。故選C。二、常見ATP與ADP轉化的場所與生理過程項目ATP合成ATP水解反應式ADP＋Pi＋能量→ATPATP→ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來源光能(光合作用)、化學能(細胞呼吸)高能磷酸鍵能量去路儲存于形成的高能磷酸鍵中用于各項生命活動項目ATP合成ATP水解反應場所細胞溶膠、線粒體、葉綠體、細胞膜(某些原核細胞)細胞中需能部位圖解

特點①在正常的活細胞中，ATP與ADP的相互轉化時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡中；ATP在細胞內(nèi)存在的特點：量少、普遍存在、易再生、轉化迅速②ADP、Pi、ATP三種物質(zhì)可反復循環(huán)利用，故上述轉化過程中物質(zhì)是可逆的，能量不可逆，整個反應是不可逆的例2

某種H＋-ATPase是一種位于膜上的載體蛋白，具有ATP水解酶活性，能夠利用水解ATP釋放的能量逆濃度梯度跨膜轉運H＋。①將某植物氣孔的保衛(wèi)細胞懸浮在一定pH的溶液中(假設細胞內(nèi)的pH高于細胞外)，置于暗中一段時間后，溶液的pH不變。②再將含有保衛(wèi)細胞的該溶液分成兩組，一組照射藍光后溶液的pH明顯降低；另一組先在溶液中加入H＋-ATPase的抑制劑(抑制ATP水解)，再用藍光照射，溶液的pH不變。根據(jù)上述實驗結果，下列推測不合理的是(

)A．H＋-ATPase位于保衛(wèi)細胞的細胞膜上，藍光能夠引起細胞內(nèi)的H＋轉運到細胞外B．藍光通過保衛(wèi)細胞的細胞膜上的H＋-ATPase發(fā)揮作用，使H＋逆濃度梯度跨膜運輸C．H＋-ATPase逆濃度梯度跨膜轉運H＋所需的能量可由藍光直接提供D．溶液中的H＋不能通過擴散的方式透過細胞膜進入保衛(wèi)細胞√[解析]

載體蛋白位于細胞膜上，根據(jù)題意可知，照射藍光后溶液的pH明顯降低，即H＋含量增加，進而推知：藍光能夠引起細胞內(nèi)的H＋轉運到細胞外，A合理；對比②中兩組實驗可知，藍光引起細胞內(nèi)H＋轉運到細胞外需要通過H＋-ATPase，且原來細胞內(nèi)的pH高于細胞外，即細胞內(nèi)H＋濃度低于細胞外，因此該H＋為逆濃度梯度轉運，B合理；由題意可知，H＋-ATPase具有ATP水解酶活性，利用水解ATP釋放的能量逆濃度梯度跨膜轉運H＋，C不合理；由①中的實驗可知，最初細胞內(nèi)pH高于細胞外，即細胞內(nèi)H＋濃度低于細胞外，但暗處理后溶液濃度沒有發(fā)生變化，說明溶液中的H＋不能通過擴散的方式透過細胞膜進入保衛(wèi)細胞，D合理。例3

(2023·山東濰坊檢測)氧化磷酸化是指有機物(包括糖類、脂質(zhì)等)通過氧化分解釋放能量并驅(qū)動ATP合成的過程。真核生物參與氧化磷酸化的酶利用氧化NADH釋放的能量，先將H＋泵入線粒體內(nèi)、外膜間隙，產(chǎn)生跨膜電化學梯度。然后H＋經(jīng)ATP合酶(通道蛋白)返回線粒體基質(zhì)并促使ATP合成。過量的甲狀腺激素可增大線粒體內(nèi)膜對H＋的通透性，降低H＋電化學梯度。下列敘述正確的是(

)A．細胞在氧化NADH的過程中不產(chǎn)生水B．H＋進入線粒體內(nèi)外膜間隙的方式屬于易化擴散C．H＋需與ATP合成酶結合由膜間隙進入線粒體基質(zhì)D．過量的甲狀腺激素會抑制ATP的產(chǎn)生√[解析]

細胞在氧化NADH的過程中會產(chǎn)生水，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，A錯誤；H＋由線粒體基質(zhì)進入線粒體膜間隙的過程為逆濃度梯度，且需要能量，運輸方式為主動轉運，B錯誤；H＋經(jīng)通道蛋白進入線粒體基質(zhì)時不與通道蛋白(ATP合成酶)結合，C錯誤；過量的甲狀腺激素可增大線粒體內(nèi)膜對H＋的通透性，降低H＋電化學梯度，從而抑制ATP的產(chǎn)生，D正確。

√[解析]

ATP是細胞生命活動的直接能源物質(zhì)，存在于細胞內(nèi)，檢測前需要破壞細胞膜以釋放ATP，A正確；檢測試劑中應含有熒光素酶和熒光素，ATP來自待檢測樣品中的細菌，B錯誤；由反應原理可知，熒光素酶催化ATP水解，釋放能量，使熒光素發(fā)出熒光，C正確；每個細菌內(nèi)的ATP含量基本相同，測得的熒光強度與樣品中細菌數(shù)量呈正相關，D正確。[教考鏈接]ATP參與DNA轉錄及RNA復制在細胞內(nèi)，ATP參與DNA的轉錄及RNA的復制，是合成RNA的原料(NTP：ATP、UTP、GTP、CTP)之一。在ATP的水解反應中，ATP水解成ADP還是AMP取決于反應所需。在RNA的合成反應中，釋放1個高能磷酸鍵的能量不足以支持反應的進行，這種情況下，ATP水解的途徑發(fā)生改變，即先形成1個AMP和焦磷酸(PPi)，焦磷酸中的能量在后續(xù)反應中被釋放，整個過程斷裂了2個高能磷酸鍵；同時，AMP參與RNA子鏈的合成。UTP、GTP和CTP參與合成RNA的情況與ATP相同。同理，dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)參與DNA的復制、逆轉錄和PCR過程。[例]

用一段由放射性同位素標記的DNA片段可以確定基因在染色體上的位置。某研究人員使用放射性同位素

32P標記的脫氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制備了DNA片段甲(單鏈)，對W基因在染色體上的位置進行了研究，實驗流程的示意圖如下?；卮鹣铝袉栴}：該研究人員在制備32P標記的DNA片段甲時，所用dATP的α位磷酸基團中的磷必須是32P，原因是__________________________________________________________________________________。dATP脫去β、γ位上的兩個磷酸基團后，則為腺嘌呤脫氧核苷酸，是合成DNA的原料之一延伸遷移實現(xiàn)融會貫通考向1結合ATP的結構與功能，考查結構與功能觀1．(2022·浙江1月選考)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243題號156√D

[1分子的ATP(腺苷三磷酸)是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團組成的，A錯誤；ATP分子的結構式可以簡寫成A—P～P～P，磷酸基團與磷酸基團相連接的化學鍵是高能磷酸鍵，與腺苷相連接的化學鍵是普通化學鍵，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的水解相聯(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是ATP，D正確。]243題號1562．雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結構如圖所示。已知ddNTP按堿基互補配對的方式加到正在復制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學要通過PCR技術獲得被32P標記且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段。在反應管中已經(jīng)有單鏈模板、引物、DNA聚合酶和相應的緩沖液等，還需要加入下列哪些原料(

)①dGTP，dATP，dTTP，dCTP

②dGTP，dATP，dTTP

③α位32P標記的ddCTP

④γ位32P標記的ddCTPA．①③

B．①④

C．②③

D．②④243題號156√A

[ddNTP若成為構成DNA的基本單位，需要脫去β、γ兩個位置的磷酸基團，且ddNTP加到正在復制的子鏈中，子鏈延伸會立即終止，所以要獲得被32P標記且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段，需要加入α位標記的ddCTP和未被標記的dGTP、dATP、dTTP、dCTP，A正確。]243題號156考向2結合ATP-ADP循環(huán)，考查科學思維素養(yǎng)3．(2023·溫州適應性考試)如圖是ATP-ADP循環(huán)圖解，其中①②表示過程。下列相關敘述錯誤的是(

)A．綠色植物在黑暗條件下，①過程也能發(fā)生B．細胞中的吸能反應一般與②過程相聯(lián)系C．與平靜狀態(tài)時相比，劇烈運動時①過程減慢，②過程加快D．在動物體內(nèi)，①過程所需的能量均來自細胞呼吸所釋放的能量243題號156√C

[植物在黑暗條件下能進行細胞呼吸，釋放能量、合成ATP，①過程能發(fā)生，A正確；細胞中需要能量的生命活動絕大多數(shù)由ATP水解直接供能，故細胞中的吸能反應一般與②過程相聯(lián)系，B正確；與處于平靜狀態(tài)時相比，劇烈運動時需要能量較多，所以①②過程都會加快，C錯誤；在動物細胞內(nèi)，①過程發(fā)生的場所是細胞溶膠和線粒體，所需的能量均來自細胞呼吸所釋放的能量，D正確。故選C。]243題號1564．(2024·金華聯(lián)考)下列有關細胞能量代謝的敘述，正確的是(

)A．細胞中需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量B．蛋白質(zhì)的合成需要消耗ATP，蛋白質(zhì)的水解可產(chǎn)生ATPC．光下葉肉細胞的細胞溶膠、線粒體和葉綠體中都有ATP合成D．厭氧呼吸產(chǎn)生的ATP少，是因為有機物中的大部分能量以熱能的形式散失243題號156√C

[ATP是直接能源，細胞內(nèi)絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供的，但GTP、CTP、NADPH等也能直接提供能量，A錯誤；蛋白質(zhì)的生物合成需要消耗ATP，而蛋白質(zhì)的水解只需要酶，不產(chǎn)生ATP，B錯誤；光下葉肉細胞能夠進行光合作用和呼吸作用，因此葉肉細胞的細胞溶膠、線粒體和葉綠體中都有ATP合成，C正確；厭氧呼吸產(chǎn)生的ATP少的原因是有機物的氧化分解不徹底，其中很多能量儲存在乳酸或酒精等有機物中沒有釋放出來，D錯誤。]243題號156考向3結合ATP的產(chǎn)生與消耗，考查科學思維與科學探究素養(yǎng)5．(2023·寧波期中)ATP酶復合體存在于生物膜上，其主要功能是將生物膜一側的H＋搬運到另一側，并催化ATP的形成。如圖表示ATP酶復合體的結構和主要功能，下列分析正確的是(

)A．葉綠體中含有的ATP酶復合體分布在類囊體膜和基質(zhì)中B．ATP酶復合體具有的功能說明膜蛋白具有運輸和催化作用C．圖中H＋從B側運輸?shù)紸側的跨膜運輸需要細胞代謝提供能量D．ATP酶復合體在線粒體中參與需氧呼吸的第二階段和第三階段243題號156√B