11/11第08講酶和ATP（第二課時）目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標導航 102知識導圖·思維領航 203考點突破·考法探究 3考點一ATP的結構和功能 3知識點1ATP的結構 3知識點2ATP的功能 4考向1結合ATP的結構和功能，考查結構與功能觀 5考點二ATP與ADP可以相互轉化及ATP的利用 6知識點1ATP與ADP可以相互轉化 6知識點2細胞內產生與消耗ATP的生理過程（?？键c） 8知識點3ATP的供能機制 8知識點4構建ATP產生量與O2供給量曲線模型 9考向1圍繞ATP的轉化和利用，考查物質與能量觀 1004真題練習·命題洞見（含2024年高考真題） 1205長句分析·規范作答 14一、教材知識鏈接 14二、教材深挖拓展 14三、長句規范作答 14考點由高考知核心知識點預測細胞的能量“貨幣”ATP考點一：ATP的結構和功能（3年12考，全國卷3年0考）（2022·浙江）ATP的結構（2021·海南）ATP的結構（2023·天津）ATP的功能（2022·江蘇）ATP的功能（2021·北京）ATP的功能（2021·湖南）ATP的功能題型：選擇題內容：（1）本專題知識難度較低、基礎性強。常結合物質出入細胞的方式、光合作用和呼吸作用綜合等考查考點二：ATP與ADP可以相互轉化及ATP的利用（3年6考，全國卷3年0考）（2022·浙江）吸能反應與放能反應（2021·北京）ATP與ADP的相互轉化（2021·海南）ATP與ADP的相互轉化課標要求1.解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。新舊教材對比增：①ATP供能機制及實例；②“～”特殊化學鍵不穩定的原因；③吸能反應與放能反應的實例。改：①ATP中文名稱，“～”代表特殊的化學鍵，不再說高能磷酸鍵；②能量“通貨”改為能量“貨幣”?？键c一ATP的結構和功能知識點1ATP的結構1.ATP是一種高能磷酸化合物（1）ATP的中文名稱腺苷三磷酸（ATP)。（2）ATP的組成元素：C、H、O、N、P。（3）ATP結構簡式：A—P～P～P。（4）A、T、P、～的含義：其中“A”表示腺苷，“T”表示三，“P”表示磷酸基團，“～”代表一種特殊的化學鍵(這種特殊的化學鍵不穩定)。【歸納總結】辨析下列物質結構中“A”的含義（5）ATP為什么不穩定：～代表特殊的化學鍵，兩個相鄰磷酸都帶負電相互排斥等原因，使得這種化學鍵不穩定，末端磷酸基團有一種離開ATP與其他分子結合的趨勢，具有較高的轉移勢能。（6）ATP是高能磷酸化合物的原因是：1molATP水解釋放的能量高達30.54kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。2.ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質問題1：如何設計實驗探究ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質？【拓展延伸】探究生命活動的直接能源物質是ATP（1）實驗材料：螢火蟲發光器干燥后研成粉末，蒸餾水，葡萄糖，脂肪，ATP制劑等。（2）實驗原理：（3）實驗變量：①自變量：添加的物質（葡萄糖/脂肪/？）②因變量：是否發光③無關變量：溫度等（4）實驗過程：發光器粉末加入試管暗處理15分鐘→加試劑→黑暗條件下觀察（5）實驗結論：ATP是驅動細胞活動的直接能源物質。知識點2ATP的功能1.ATP的功能問題2：ATP是唯一的直接能源物質嗎？【拓展延伸】NTP與dNTP注意：NTP與dNTP均是高能磷酸化合物，可用作RNA或DNA的合成原料，合成過程中會脫去兩個磷酸基團，并釋放出大量的能量。2.應用：ATP熒光檢測儀ATP熒光檢測儀基于螢火蟲發光原理(P89)，利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活細胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明樣品中(食品、藥品、水體等)微生物與其他生物殘余的多少，用于判斷衛生狀況。熒光強度越強→ATP含量越多→微生物數量越多考向1結合ATP的結構和功能，考查結構與功能觀例1．如圖是ATP的結構簡式，圖中①②表示一種特殊的化學鍵。下列相關敘述錯誤的是()A.②斷裂后的產物可直接與Pi結合形成ATPB.①斷裂后的產物可作為合成RNA的原料C.細胞中的高能磷酸化合物不止ATP一種D.ATP和ADP相互轉化的能量供應機制體現了生物界的統一性【變式訓練】1.生物體內的高能磷酸化合物有多種，它們在人體合成代謝中有一定差異，如表所示。下列相關敘述最為準確的是()高能磷酸化合物ATPGTPUTPCTP主要用途能量“貨幣”蛋白質合成糖原合成脂肪和磷脂的合成A.GTP脫去兩個磷酸基團是DNA的合成的原料之一B.UTP除了用于糖原合成，還可作為轉錄的原料C.無光情況下，葉肉細胞內合成ATP的場所是線粒體D.在糖原、脂肪和磷脂的合成過程中，消耗的能量均不能來自ATP【變式訓練】2.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．胞內合成需要酶的催化D．可直接為細胞提供能量【變式訓練】3.下列關于ATP分子的敘述，正確的是()A．A表示腺嘌呤，P表示磷酸基團B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五種元素C．1molATP水解，釋放出30.54kJ的能量來自兩個特殊化學鍵的斷裂D．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的結構與核苷酸很相似考點二ATP與ADP可以相互轉化及ATP的利用知識點1ATP與ADP可以相互轉化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。注意：不是可逆反應，物質可逆，但所需的酶、場所、能量的來源是不同的。3.放能反應與吸能反應：（1）吸能反應總是與___ATP的水解__相聯系，由ATP水解提供能量；放能反應總是與___ATP的合成__相聯系，釋放的能量貯存在ATP中。（2）能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。糖類、脂肪等有機物儲存有大量的能量，但不能被直接利用→（釋放儲存）ATP儲存的能量相對較少，但能被直接利用。結論：ATP是細胞的能量“貨幣”?！窘滩碾[性知識】(1)源于必修1P87“圖5－4”：人體內ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5kg的ATP轉化為ADP，釋放能量，以供運動之需，但人體內ATP總含量并沒有太大變化，請分析原因：ATP與ADP時刻不停地發生快速相互轉化，并且處于動態平衡之中。(2)源于必修1P89“拓展應用”：在植物、動物、細菌和真菌的細胞內，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：生物界具有統一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源。【歸納總結】ATP與ADP可以相互轉化相關知識（1）ATP與ADP相互轉化不可逆：ATP與ADP的相互轉化，從物質方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。（2）ATP是與能量有關的一種物質，不可等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達30.54kJ/mol的能量。（3）ATP轉化為ADP消耗水：ATP轉化為ADP又稱為“ATP的水解反應”，這一過程需ATP水解酶的催化，同時也需要消耗水。蛋白質、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。（4）ATP并不是細胞內唯一的高能化合物，高能化合物在生物體內有很多種，如存在于各種生物體細胞內的UTP、GTP、CTP及動物體內的磷酸肌酸。（5）細胞中ATP和ADP的相互轉化的能量供應機制，是生物界的共性。知識點2細胞內產生與消耗ATP的生理過程（常考點）【歸納總結】總結細胞內產生與消耗ATP的生理過程轉化場所常見的生理過程細胞膜消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐細胞質基質產生ATP：細胞呼吸第一階段；消耗ATP：一些需能反應葉綠體產生ATP：光反應；消耗ATP：暗反應和自身DNA復制、轉錄和蛋白質合成等線粒體產生ATP：有氧呼吸第二、三階段；消耗ATP：自身DNA復制、轉錄，蛋白質合成等核糖體消耗ATP：蛋白質的合成細胞核消耗ATP：DNA復制、轉錄等知識點3ATP的供能機制1.ATP為主動運輸提供能量的過程參與Ca2＋主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當膜內側的Ca2＋與其相應位點結合時，其酶活性就被激活了。在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的磷酸化。載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化，使Ca2＋的結合位點轉向膜外側，將Ca2＋釋放到膜外。2.ATP供能機制ATP水解釋放磷酸基團→蛋白質等分子磷酸化→分子空間結構改變，活性也被改變→參與各種化學反應?！久麕燑c撥】ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通的模型圖。知識點4構建ATP產生量與O2供給量曲線模型（1）甲圖：①A點：表示在無氧條件下，細胞可通過無氧呼吸分解有機物，產生少量ATP。②AB段：表示隨O2供給量的增多，有氧呼吸明顯增強,通過有氧呼吸分解有機物釋放的能量增多，ATP的產生量隨之增加。③BC段：表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產生量不再增加，此時的限制因素可能是酶ATP、磷酸等。（2）乙圖：可表示哺乳動物的成熟紅細胞中的ATP來自無氧呼吸與O2供給量無關?！疽族e辨析】1．ATP是驅動細胞生命活動的唯一的直接能源物質。(必修1P86正文)()2．ATP由腺苷、核糖和三分子磷酸組成。(必修1P86相關信息)()3．ATP含有3個特殊化學鍵，但是只有一個特殊化學鍵會發生斷裂。(必修1P86正文)()4．植物細胞可以通過光合作用和細胞呼吸形成ATP，而動物細胞只能通過細胞呼吸形成ATP。(必修1P87圖5-5)()5．ATP水解釋放的能量可用于細胞內的放能反應。(必修1P89正文)()考向1圍繞ATP的轉化和利用，考查物質與能量觀例1．蛋白質的磷酸化與去磷酸化被比喻為一種“分子開關”，分子開關的機理如圖所示。下列有關分子開關的說法，錯誤的是()A.劇烈運動過程中分子開關的頻率遠高于靜息狀態B.“分子開關”的磷酸化與去磷酸化過程屬于可逆反應C.蛋白質的磷酸化是翻譯后的修飾D.細胞膜上存在蛋白質的磷酸化與去磷酸化【變式訓練】1.如圖所示為ATP合成酶結構及其作用機制。H＋沿著線粒體內膜上ATP合成酶內部的通道流回線粒體基質，推動ATP的合成。某些減肥藥物能夠增加線粒體內膜對H＋的通透性，降低H＋膜內外濃度差。下列相關敘述正確的是()A.ATP合成酶還存在于葉綠體內膜和葉綠體類囊體薄膜B.圖中合成ATP的能量來自H＋濃度差產生的勢能C.圖中產生的ATP可用于一切生命活動D.減肥藥物會加快ATP的產生，有利于健康【變式訓練】2.如圖是生物界中能量“貨幣”ATP的循環示意圖。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”指的是有機物經過氧化分解，釋放能量并生成ATP【變式訓練】3.根據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．圖中屬于膜外側的是P側B．a類型主動運輸可能不消耗能量C．b類型所需ATP可以產生于細胞質基質、線粒體D．藍細菌有可能存在c類型的主動運輸1.（2021·海南·高考真題）研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1~2min后迅速分離得到細胞內的ATP。結果發現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，細胞內全部ADP都轉化成ATPB．32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性C．32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率相等D．ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發生在細胞核內2.（2021·湖南·高考真題）某些蛋白質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．這些蛋白質磷酸化和去磷酸化過程體現了蛋白質結構與功能相適應的觀點B．這些蛋白質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．蛋白質磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響3.（2021·北京·高考真題）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、P B．必須在有氧條件下合成C．胞內合成需要酶的催化 D．可直接為細胞提供能量4.（2023·重慶·高考真題）哺乳動物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+，進而轉化為NADH（[H]）。研究者以小鼠為模型，探究了哺乳動物與腸道菌群之間NAD+代謝的關系，如圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A．靜脈注射標記的NA，腸腔內會出現標記的NAMB．靜脈注射標記的NAM，細胞質基質會出現標記的NADHC．食物中缺乏NAM時，組織細胞仍可用NAM合成NAD+D．腸道中的厭氧菌合成ATP所需的能量主要來自于NADH5.（2023·天津·高考真題）衣原體是一類原核寄生生物，缺乏細胞呼吸相關酶，不能產生自身生命活動所需能量，因此需從寄主吸收（

）6．（2024·全國·高考真題）ATP可為代謝提供能量，也參與RNA的合成，ATP結構如圖所示，圖中～表示高能磷酸鍵，下列敘述錯誤的是（

）

A．ATP轉化為ADP可為離子的主動運輸提供能量B．用α位32P標記的ATP可以合成帶有32P的RNAC．β和γ位磷酸基團之間的高能磷酸鍵不能在細胞核中斷裂D．光合作用可將光能轉化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的高能磷酸鍵7．（2024·安徽·高考真題）在多細胞生物體的發育過程中，細胞的分化及其方向是由細胞內外信號分子共同決定的某信號分子誘導細胞分化的部分應答通路如圖。下列敘述正確的是（

）A．細胞對該信號分子的特異應答，依賴于細胞內的相應受體B．酶聯受體是質膜上的蛋白質，具有識別、運輸和催化作用C．ATP水解釋放的磷酸分子與靶蛋白結合，使其磷酸化而有活性D．活化的應答蛋白通過影響基因的表達，最終引起細胞定向分化一、教材知識鏈接1.ATP是腺苷三磷酸的英文名稱縮寫。ATP分子的結構可以簡寫成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由一分子的腺嘌呤和一分子核糖組成，P代表磷酸基團，～代