高考生物一轮复习：3.1 ATP是细胞的直接能源物质

3.1ATP是细胞的直接能源物质《一轮复习》囊萤夜读ATP葡萄糖1ATP是细胞中的直接能源物质枯枝败叶遗体遗体遗体根本能量来源：太阳能主要储能物质：提供能量物质：主要能源物质：脂肪/糖原/淀粉糖类/脂肪/蛋白质葡萄糖C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋大量能量①氧化释放能量多②结构稳定③不方便转移①释放能量较多②结构不稳定③方便转移ATP是细胞的直接能源物质吸能反应放能反应ATP在吸能反应和放能反应之间流通，是细胞内的能量“通货”Pi能量Pi能量水解合成反应场所：_______________________能量来源：_______________能量去路：_______________________反应场所：_________________能量来源：_________________________能量去路：_________________________细胞溶胶、线粒体细胞呼吸高能磷酸键断裂所释放的能量如主动运输、胞吞胞吐、蛋白质合成、DNA复制/转录/翻译等细胞中的需能部位储存在ATP的高能磷酸键中1

ATP和ADP可以相互转化2ATP和ADP相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中3ATP和ADP相互转化的速率越快，单位时间供能越多4ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性不是可逆反应因为从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。2.人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中。不是可逆反应：（1）反应条件不同；（2）能量来源和去路不同；（3）反应场所不同。拓展思考：1.ATP与ADP的相互转化是不是一个可逆反应？为什么？2ADP和ATP之间的能量转化3ATP是高能磷酸化合物组成元素C、H、O、N、P化学组成1分子核糖1分子腺嘌呤3分子磷酸基团结构简式A－P~P~P结构特点远离腺苷的高能磷酸键易水解含量特点在细胞中含量少，转化快腺苷（A）ATP（腺苷三磷酸）ADP（腺苷二磷酸）AMP（腺苷一磷酸）带负电的磷酸基团之间相互排斥,连接2个磷酸基团之间的磷酸键稳定性较差，水解时可以释放出大量的能量RNA合成的原料RNA的基本组成单位高能磷酸键30.54kJ/mol43.74kJ/mol模拟题提示：A-P~P~P中“~”称“高能磷酸键”，现人教版已不提，浙科版还在使用，模拟题会继续使用。“ATP中高能磷酸键断开释放大量能量”，但在化学中断开化学键需要消耗能量，故如此表述不当，模拟题可能继续使用。注意：一般ATP只水解远离腺苷的磷酸键ATP中带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的转移势能ADP中相互排斥的磷酸基团减少，势能降低+HO-C-C--O-C-C-磷酸基团携带着转移的“势能”与其他分子结合H①ATP依次脱去三个磷酸基团，形成ADP、AMP和腺苷ATP脱磷酸ADP脱磷酸AMP脱磷酸腺苷

②RNA的四个结构单位分别为：AMP、CMP、GMP、UMP③脱氧核苷酸用d-表示（deoxy）DNA的四个结构单位分别为：dAMP、dCMP、dGMP、dTMP③脱氧核苷酸用d-表示（deoxy）DNA的四个结构单位分别为：dAMP、dCMP、dGMP、dTMP拓展一：PCR的原料dNTP拓展二：Sanger测序ddNTPd:脱氧核糖N：ATCGT：三个磷酸基团①原料②能量可以终止DNA复制H2’，3’—双脱氧核苷三磷酸辨析下面圆圈中的结构。①____________________②______________③_______________④__________________⑤____________________⑥_____________________腺苷（腺嘌呤+核糖）腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸1.下图为dATP（d表示脱氧）的结构示意图，dATP水解后能参与DNA的合成。想要让新合成的DNA分子被32P标记，下列相关说法正确的是（）

A.应用32P标记③处的磷酸基团B.dATP在DNA合成时既能作为原料，也能提供能量C.dATP中的“T”指的是dATP含有3个特殊的化学键D.dATP中含有特殊的化学键，是主要的能源物质PPP~~脱氧核糖AB

4.研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(

）B③2.在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题： (1)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。 (2)若用带有32P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。γα(3)将一个噬菌体中一个DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（N个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为________，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________2/N一个含有32P标记的噬菌体双链DNA经半保留复制后，标记的两条链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此复制得到的n个噬菌体中只有2个带标记4ATP是细胞的直接能源物质1.ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质（非唯一）。因而细胞内ATP含量极少，但与ADP间相互转化极快2.ATP水解释放的磷酸基团可以使蛋白质等分子磷酸化，进而改变蛋白质分子空间结构和功能GTP、UTP等也可以作为直接能源物质功能ATP水解释放的能量怎样被生物体利用？ATP用作直接能源物质，这主要源于：ATP具有高能磷酸键ATP在消耗后可以快速重新生成Glu+ATPNH3GlnGluPiADP+PiATPADPPiNH3ATP（提供磷酸基团）使谷氨酸活化，活化的谷氨酸再与NH3反应生成谷氨酰胺思考3、ATP水解释放的能量去往何方？用于细胞内物质运输（动能）肌动蛋白利用ATP沿细胞骨架运输囊泡内的物质肌动蛋白细胞骨架1.ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质（非唯一）。因而细胞内ATP含量极少，但与ADP间相互转化极快2.ATP水解释放的磷酸基团可以使蛋白质等分子磷酸化，进而改变蛋白质分子空间结构和功能GTP、UTP等也可以作为直接能源物质4ATP是细胞的直接能源物质功能ATP水解释放的能量怎样被生物体利用？3.作为信息分子，参与各项生命活动的调节ATP用作直接能源物质，这主要源于：ATP具有高能磷酸键ATP在消耗后可以快速重新生成研究证实ATP既是“能量通货”,也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答:1.神经细胞中的ATP主要产生于__________（生理过程）2.一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析,科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是:①科学家用化学物质阻断_________________在神经细胞间的信息传递后，发现靶细胞膜仍能接受到部分神经信号;②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的______________3.作为信息分子，参与各项生命活动的调节4ATP是细胞的直接能源物质细胞呼吸受体典型神经递质知识拓展1：ATP合成酶ATP合成的主要方式：①光合磷酸化②氧化磷酸化③底物水平磷酸化H+（质子）势能ATP合成酶：①主要存在于线粒体内膜，叶绿体光合膜、细菌的质膜上②利用H+（质子）势能合成ATP（化学渗透学说）F0F1水力发电站的基本原理：修建大坝蓄水，高处的水具备重力势能，水从高处流下后冲击发电机，使发电机转动发电。细胞内存在类似的装置，在某种膜的两侧构建H+浓度梯度（电化学势能），利用H+浓度梯度的电化学势能推动膜上的ATP合酶构象发生改变，从而生成ATP。LTOATP被释放ADP和Pi进入ADP和Pi结合形成ATP例：如图所示为ATP合成酶结构及其作用机制。H＋沿着线粒体内膜上ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP的合成。某些减肥药物能够增加线粒体内膜对H＋的通透性，降低H＋膜内外浓度差。下列相关叙述正确的是(

)BA.ATP合成酶还存在于叶绿体内膜和叶绿体类囊体薄膜B.图中合成ATP的能量来自H＋浓度差产生的势能C.图中产生的ATP可用于一切生命活动D.减肥药物会加快ATP的产生，有利于健康例：如图,线粒体内