高考生物一輪復(fù)習(xí)：3.1 ATP是細胞的直接能源物質(zhì)

3.1ATP是細胞的直接能源物質(zhì)《一輪復(fù)習(xí)》囊螢夜讀ATP葡萄糖1ATP是細胞中的直接能源物質(zhì)枯枝敗葉遺體遺體遺體根本能量來源：太陽能主要儲能物質(zhì)：提供能量物質(zhì)：主要能源物質(zhì)：脂肪/糖原/淀粉糖類/脂肪/蛋白質(zhì)葡萄糖C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋大量能量①氧化釋放能量多②結(jié)構(gòu)穩(wěn)定③不方便轉(zhuǎn)移①釋放能量較多②結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定③方便轉(zhuǎn)移ATP是細胞的直接能源物質(zhì)吸能反應(yīng)放能反應(yīng)ATP在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通，是細胞內(nèi)的能量“通貨”Pi能量Pi能量水解合成反應(yīng)場所：_______________________能量來源：_______________能量去路：_______________________反應(yīng)場所：_________________能量來源：_________________________能量去路：_________________________細胞溶膠、線粒體細胞呼吸高能磷酸鍵斷裂所釋放的能量如主動運輸、胞吞胞吐、蛋白質(zhì)合成、DNA復(fù)制/轉(zhuǎn)錄/翻譯等細胞中的需能部位儲存在ATP的高能磷酸鍵中1

ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化2ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中3ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的速率越快，單位時間供能越多4ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機制普遍存在，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性不是可逆反應(yīng)因為從物質(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。2.人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，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：ATP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。不是可逆反應(yīng)：（1）反應(yīng)條件不同；（2）能量來源和去路不同；（3）反應(yīng)場所不同。拓展思考：1.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不是一個可逆反應(yīng)？為什么？2ADP和ATP之間的能量轉(zhuǎn)化3ATP是高能磷酸化合物組成元素C、H、O、N、P化學(xué)組成1分子核糖1分子腺嘌呤3分子磷酸基團結(jié)構(gòu)簡式A－P~P~P結(jié)構(gòu)特點遠離腺苷的高能磷酸鍵易水解含量特點在細胞中含量少，轉(zhuǎn)化快腺苷（A）ATP（腺苷三磷酸）ADP（腺苷二磷酸）AMP（腺苷一磷酸）帶負電的磷酸基團之間相互排斥,連接2個磷酸基團之間的磷酸鍵穩(wěn)定性較差，水解時可以釋放出大量的能量RNA合成的原料RNA的基本組成單位高能磷酸鍵30.54kJ/mol43.74kJ/mol模擬題提示：A-P~P~P中“~”稱“高能磷酸鍵”，現(xiàn)人教版已不提，浙科版還在使用，模擬題會繼續(xù)使用?！癆TP中高能磷酸鍵斷開釋放大量能量”，但在化學(xué)中斷開化學(xué)鍵需要消耗能量，故如此表述不當(dāng)，模擬題可能繼續(xù)使用。注意：一般ATP只水解遠離腺苷的磷酸鍵ATP中帶負電的磷酸基團之間相互排斥而具有較高的轉(zhuǎn)移勢能ADP中相互排斥的磷酸基團減少，勢能降低+HO-C-C--O-C-C-磷酸基團攜帶著轉(zhuǎn)移的“勢能”與其他分子結(jié)合H①ATP依次脫去三個磷酸基團，形成ADP、AMP和腺苷ATP脫磷酸ADP脫磷酸AMP脫磷酸腺苷

②RNA的四個結(jié)構(gòu)單位分別為：AMP、CMP、GMP、UMP③脫氧核苷酸用d-表示（deoxy）DNA的四個結(jié)構(gòu)單位分別為：dAMP、dCMP、dGMP、dTMP③脫氧核苷酸用d-表示（deoxy）DNA的四個結(jié)構(gòu)單位分別為：dAMP、dCMP、dGMP、dTMP拓展一：PCR的原料dNTP拓展二：Sanger測序ddNTPd:脫氧核糖N：ATCGT：三個磷酸基團①原料②能量可以終止DNA復(fù)制H2’，3’—雙脫氧核苷三磷酸辨析下面圓圈中的結(jié)構(gòu)。①____________________②______________③_______________④__________________⑤____________________⑥_____________________腺苷（腺嘌呤+核糖）腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸1.下圖為dATP（d表示脫氧）的結(jié)構(gòu)示意圖，dATP水解后能參與DNA的合成。想要讓新合成的DNA分子被32P標(biāo)記，下列相關(guān)說法正確的是（）

A.應(yīng)用32P標(biāo)記③處的磷酸基團B.dATP在DNA合成時既能作為原料，也能提供能量C.dATP中的“T”指的是dATP含有3個特殊的化學(xué)鍵D.dATP中含有特殊的化學(xué)鍵，是主要的能源物質(zhì)PPP~~脫氧核糖AB

4.研究人員將32P標(biāo)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(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團被32P標(biāo)記，并測得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是(

）B③2.在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來標(biāo)記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個磷酸基團所處的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)?；卮鹣铝袉栴}： (1)某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉(zhuǎn)移到DNA末端上,同時產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團應(yīng)在ATP的______(填“α”“β”或“γ”)位上。 (2)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的磷酸基團應(yīng)在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。γα(3)將一個噬菌體中一個DNA分子的兩條鏈用32P進行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體（N個）并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為________，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________2/N一個含有32P標(biāo)記的噬菌體雙鏈DNA經(jīng)半保留復(fù)制后，標(biāo)記的兩條鏈只能分配到兩個噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此復(fù)制得到的n個噬菌體中只有2個帶標(biāo)記4ATP是細胞的直接能源物質(zhì)1.ATP是細胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)（非唯一）。因而細胞內(nèi)ATP含量極少，但與ADP間相互轉(zhuǎn)化極快2.ATP水解釋放的磷酸基團可以使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，進而改變蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)和功能GTP、UTP等也可以作為直接能源物質(zhì)功能ATP水解釋放的能量怎樣被生物體利用？ATP用作直接能源物質(zhì)，這主要源于：ATP具有高能磷酸鍵ATP在消耗后可以快速重新生成Glu+ATPNH3GlnGluPiADP+PiATPADPPiNH3ATP（提供磷酸基團）使谷氨酸活化，活化的谷氨酸再與NH3反應(yīng)生成谷氨酰胺思考3、ATP水解釋放的能量去往何方？用于細胞內(nèi)物質(zhì)運輸（動能）肌動蛋白利用ATP沿細胞骨架運輸囊泡內(nèi)的物質(zhì)肌動蛋白細胞骨架1.ATP是細胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)（非唯一）。因而細胞內(nèi)ATP含量極少，但與ADP間相互轉(zhuǎn)化極快2.ATP水解釋放的磷酸基團可以使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，進而改變蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)和功能GTP、UTP等也可以作為直接能源物質(zhì)4ATP是細胞的直接能源物質(zhì)功能ATP水解釋放的能量怎樣被生物體利用？3.作為信息分子，參與各項生命活動的調(diào)節(jié)ATP用作直接能源物質(zhì)，這主要源于：ATP具有高能磷酸鍵ATP在消耗后可以快速重新生成研究證實ATP既是“能量通貨”,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:1.神經(jīng)細胞中的ATP主要產(chǎn)生于__________（生理過程）2.一些神經(jīng)細胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細胞的膜電位變化。據(jù)圖分析,科學(xué)家當(dāng)初推測ATP可作為神經(jīng)細胞間傳遞信息的信號分子的實驗思路是:①科學(xué)家用化學(xué)物質(zhì)阻斷_________________在神經(jīng)細胞間的信息傳遞后，發(fā)現(xiàn)靶細胞膜仍能接受到部分神經(jīng)信號;②科學(xué)家尋找到靶細胞膜上有ATP的______________3.作為信息分子，參與各項生命活動的調(diào)節(jié)4ATP是細胞的直接能源物質(zhì)細胞呼吸受體典型神經(jīng)遞質(zhì)知識拓展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+（質(zhì)子）勢能ATP合成酶：①主要存在于線粒體內(nèi)膜，葉綠體光合膜、細菌的質(zhì)膜上②利用H+（質(zhì)子）勢能合成ATP（化學(xué)滲透學(xué)說）F0F1水力發(fā)電站的基本原理：修建大壩蓄水，高處的水具備重力勢能，水從高處流下后沖擊發(fā)電機，使發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電。細胞內(nèi)存在類似的裝置，在某種膜的兩側(cè)構(gòu)建H+濃度梯度（電化學(xué)勢能），利用H+濃度梯度的電化學(xué)勢能推動膜上的ATP合酶構(gòu)象發(fā)生改變，從而生成ATP。LTOATP被釋放ADP和Pi進入ADP和Pi結(jié)合形成ATP例：如圖所示為ATP合成酶結(jié)構(gòu)及其作用機制。H＋沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì)，推動ATP的合成。某些減肥藥物能夠增加線粒體內(nèi)膜對H＋的通透性，降低H＋膜內(nèi)外濃度差。下列相關(guān)敘述正確的是(

)BA.ATP合成酶還存在于葉綠體內(nèi)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(chǎn)生的勢能C.圖中產(chǎn)生的ATP可用于一切生命活動D.減肥藥物會加快ATP的產(chǎn)生，有利于健康例：如圖,線粒體內(nèi)