2025年新高考生物一輪復習第3單元細胞的能量供應和利用第08講酶和ATP(第二課時)(講義)(學生版+解析)

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細包內產(chǎn)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(chǎn)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 1105長句分析·規(guī)范作答 13一、教材知識鏈接 13二、教材深挖拓展 13三、長句規(guī)范作答 13考點由高考知核心知識點預測細包的能量“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。常結合物質出入細包的方式、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是驅動細包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(wěn)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(wěn)定)?！練w納總結】辨析下列物質結構中“A”的含義（5）ATP為什么不穩(wěn)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(wěn)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是驅動細包生命活動的直接能源物質問題1：如何設計實驗探究ATP是驅動細包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(fā)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(fā)光③無關變量：溫度等（4）實驗過程：發(fā)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是驅動細包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(fā)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）。由于所有生物活細包中含有恒量的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(wèi)生狀況。熒光強度越強→ATP含量越多→微生物數(shù)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(chǎn)物可直接與Pi結合形成ATPB.①斷裂后的產(chǎn)物可作為合成RNA的原料C.細包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(xiàn)了生物界的統(tǒng)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，葉肉細包內合成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是細包的能量“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．可直接為細包提供能量【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(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應總是與___ATP的合成__相聯(lián)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是細包的能量“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(fā)生快速相互轉化，并且處于動態(tài)平衡之中。(2)源于必修1P89“拓展應用”：在植物、動物、細菌和真菌的細包內，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：生物界具有統(tǒng)一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源?！練w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并不是細包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包內的UTP、GTP、CTP及動物體內的磷酸肌酸。（5）細包中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細包內產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程（常考點）【歸納總結】總結細包內產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程轉化場所常見的生理過程細包膜消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐細包質基質產(chǎn)生ATP：細包呼吸第一階段；消耗ATP：一些需能反應葉綠體產(chǎn)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(chǎn)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：蛋白質的合成細包核消耗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?shù)妮d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(fā)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。【名師點撥】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(chǎn)生量與O2供給量曲線模型（1）甲圖：①A點：表示在無氧條件下，細包可通過無氧呼吸分解有機物，產(chǎn)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(chǎn)生量隨之增加。③BC段：表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)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包中的ATP來自無氧呼吸與O2供給量無關?！疽族e辨析】1．ATP是驅動細包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(fā)生斷裂。(必修1P86正文)()4．植物細包可以通過光合作用和細包呼吸形成ATP，而動物細包只能通過細包呼吸形成ATP。(必修1P87圖5-5)()5．ATP水解釋放的能量可用于細包內的放能反應。(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(tài)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.細包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(chǎn)生的勢能D．ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發(fā)生在細包核內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(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細包信號傳遞，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(xiàn)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，不影響細包信號傳遞C．作為能量“通貨”的ATP能參與細包信號傳遞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是細包的能量“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．可直接為細包提供能量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(xiàn)標記的NAMB．靜脈注射標記的NAM，細包質基質會出現(xiàn)標記的NADHC．食物中缺乏NAM時，組織細包仍可用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，缺乏細包呼吸相關酶，不能產(chǎn)生自身生命活動所需能量，因此需從寄主吸收（

）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，～代表一種特殊的化學鍵，A—P可代表腺嘌呤核糖核苷酸。(P86)2.對于動物、人、真菌和大多數(shù)細菌來說，產(chǎn)生ATP的生理過程是呼吸作用，場所是細包質基質和線粒體；對于綠色植物來說，產(chǎn)生ATP的生理作用是呼吸作用和光合作用，場所是細包質基質、線粒體和葉綠體。(P87)3.ATP在細包中含量少，轉化迅速，含量處于動態(tài)平衡。(P87)4.細包內的化學反應有些是需要吸收能量的，有些是釋放能量的。吸能反應一般與ATP水解的反應相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應一般與ATP合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中。(P89)二、教材深挖拓展1.(教材必修1P89)如果把糖類和脂肪比作大額支票，ATP相當于現(xiàn)金，這種比喻有道理的原因是:2.(教材必修1P89“文字信息”)螢火蟲尾部的發(fā)光細包中含有熒光素和熒光素酶，其中熒光素是其特有的發(fā)光物質。熒光素接受ATP提供的能量后就被激活。在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學反應，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光，此過程發(fā)生的能量轉換為ATP中的化學能轉變?yōu)楣饽?。三、長句規(guī)范作答1.(科學思維)ATP中含有3個磷酸基團，磷酸基團帶有負電荷。請從電荷間的相互作用角度解釋ATP分子中遠離腺苷的那個特殊化學鍵容易水解的原因。2．(科學思維)植物、動物、細菌和真菌的細包內，都以ATP作為能量“通貨”，這說明了什么？3.（科學探究）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，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：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 7知識點1ATP與ADP可以相互轉化 7知識點2細包內產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程（?？键c） 8知識點3ATP的供能機制 9知識點4構建ATP產(chǎn)生量與O2供給量曲線模型 10考向1圍繞ATP的轉化和利用，考查物質與能量觀 1104真題練習·命題洞見 1305長句分析·規(guī)范作答 16一、教材知識鏈接 16二、教材深挖拓展 16三、長句規(guī)范作答 17考點由高考知核心知識點預測細包的能量“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。常結合物質出入細包的方式、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是驅動細包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(wěn)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”。考點一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(wěn)定)?！練w納總結】辨析下列物質結構中“A”的含義（5）ATP為什么不穩(wěn)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(wěn)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是驅動細包生命活動的直接能源物質問題1：如何設計實驗探究ATP是驅動細包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(fā)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(fā)光③無關變量：溫度等（4）實驗過程：發(fā)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是驅動細包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(fā)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）。由于所有生物活細包中含有恒量的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(wèi)生狀況。熒光強度越強→ATP含量越多→微生物數(shù)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(chǎn)物可直接與Pi結合形成ATPB.①斷裂后的產(chǎn)物可作為合成RNA的原料C.細包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(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性【答案】A【解析】②斷裂后的產(chǎn)物是ADP，ADP在有關酶的作用下，可以接受能量與一個游離的Pi結合形成ATP，A正確；①斷裂后的產(chǎn)物是腺嘌呤核糖核苷酸，是構成RNA的基本組成單位之一，B正確；根據(jù)ATP的結構簡式可以推測細包中可能還會有GTP、CTP、UTP等高能磷酸化合物，C正確；ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，在所有生物的細包內都是一樣的，這體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性，D錯誤。【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，葉肉細包內合成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【答案】B【解析】GTP脫去兩個磷酸基團后，可得到鳥嘌呤核糖核苷酸，是組成RNA的基本單位之一，A不符合題意；由表可知，UTP可用于糖原合成，其脫去兩個磷酸基團后可得到尿嘧啶核糖核苷酸，可作為合成RNA的原料，因而可作為轉錄的原料，B符合題意；無光情況下，葉肉細包不能進行光合作用，此時葉肉細包只能通過細包呼吸合成ATP，場所是線粒體和細包質基質，C不符合題意；ATP作為能量“貨幣”，在糖原、脂肪和磷脂的合成過程中，消耗的能量可來自ATP，D不符合題意?！咀兪接柧殹?.ATP是細包的能量“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．可直接為細包提供能量【答案】B【解析】ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；在無氧條件下，無氧呼吸過程中也能合成ATP，B錯誤；ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化，C正確；ATP是生物體的直接能源物質，可直接為細包提供能量，D錯誤。【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【答案】B【解析】ATP分子的結構簡式為A—P～P～P，其中的A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤組成，P代表磷酸基團，～代表一種特殊的化學鍵，T表示三個(磷酸基團)，可見，ATP分子中含有C、H、O、N、P五種元素，A、D錯誤，B正確；1molATP水解釋放出30.54kJ的能量來自遠離“腺苷”的那個特殊化學鍵的斷裂，C錯誤?？键c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(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應總是與___ATP的合成__相聯(lián)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是細包的能量“貨幣”。【教材隱性知識】(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(fā)生快速相互轉化，并且處于動態(tài)平衡之中。(2)源于必修1P89“拓展應用”：在植物、動物、細菌和真菌的細包內，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說明：生物界具有統(tǒng)一性，也說明種類繁多的生物有著共同的起源?！練w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并不是細包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包內的UTP、GTP、CTP及動物體內的磷酸肌酸。（5）細包中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細包內產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程（?？键c）【歸納總結】總結細包內產(chǎn)生與消耗ATP的生理過程轉化場所常見的生理過程細包膜消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐細包質基質產(chǎn)生ATP：細包呼吸第一階段；消耗ATP：一些需能反應葉綠體產(chǎn)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(chǎn)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：蛋白質的合成細包核消耗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?shù)妮d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(fā)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。【名師點撥】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(chǎn)生量與O2供給量曲線模型（1）甲圖：①A點：表示在無氧條件下，細包可通過無氧呼吸分解有機物，產(chǎn)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(chǎn)生量隨之增加。③BC段：表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)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包中的ATP來自無氧呼吸與O2供給量無關?！疽族e辨析】1．ATP是驅動細包生命活動的唯一的直接能源物質。(必修1P86正文)(×)提示：ATP并不是細包內唯一的高能化合物，高能化合物在生物體內有很多種2．ATP由腺苷、核糖和三分子磷酸組成。(必修1P86相關信息)(×)提示：ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成，是構成RNA的基本單位之一3．ATP含有3個特殊化學鍵，但是只有一個特殊化學鍵會發(fā)生斷裂。(必修1P86正文)(×)提示：ATP含有2個特殊化學鍵4．植物細包可以通過光合作用和細包呼吸形成ATP，而動物細包只能通過細包呼吸形成ATP。(必修1P87圖5-5)(√)5．ATP水解釋放的能量可用于細包內的放能反應。(必修1P89正文)(×)提示：吸能反應考向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(tài)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.細包膜上存在蛋白質的磷酸化與去磷酸化【答案】B【解析】劇烈運動過程中，細包代謝加快，需要的有活性蛋白增多，推測分子開關頻率更高，A正確；蛋白質的磷酸化和去磷酸化所需要的酶分別為蛋白激酶和蛋白磷酸酶，不屬于可逆反應，B錯誤；蛋白質磷酸化使無活性蛋白轉變?yōu)橛谢钚缘鞍祝瑢儆诜g后的修飾，C正確；細包膜上行使主動運輸功能的載體蛋白存在蛋白質的磷酸化和去磷酸化，D錯誤。【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(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【答案】B【解析】線粒體內膜和葉綠體類囊體薄膜上都存在ATP合成酶，但葉綠體內膜上不存在ATP合成酶，A正確；由圖可知，合成ATP的能量來自H＋濃度差產(chǎn)生的勢能，B正確；光合作用暗反應階段需要的ATP來自光反應階段(葉綠體類囊體薄膜產(chǎn)生的)而非來自線粒體，C錯誤；減肥藥物能夠增加線粒體內膜對H＋的通透性，降低H＋膜內外的濃度差，減慢ATP的產(chǎn)生，不利于健康，D錯誤?！舅季S建模】(1)ATP的來源和去向小結(2)磷酸化和去磷酸化在相應的位置上，加上磷酸基團稱為磷酸化，將磷酸基團去除稱為去磷酸化。腺苷二磷酸加上磷酸基團發(fā)生在葉綠體內，稱光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基團發(fā)生在線粒體內，稱氧化磷酸化。這兩種磷酸化過程中，都伴隨著能量向ATP的轉移。若蛋白質分子加上磷酸基團，稱蛋白質分子的磷酸化，已磷酸化的蛋白質分子去除磷酸基團，稱蛋白質分子的去磷酸化。磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白質分子的磷酸化和去磷酸化。蛋白質分子的磷酸化過程，往往伴隨著ATP水解，提供磷酸基團。【變式訓練】2.如圖是生物界中能量“貨幣”ATP的循環(huán)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(jīng)過氧化分解，釋放能量并生成ATP【答案】D【解析】根據(jù)題圖分析可知，M指的是腺嘌呤、N為核糖，A正確；如果ATP來自光反應，則這部分ATP只能用于暗反應中還原C3，固定CO2不需要消耗能量，B錯誤；ATP的合成和分解均需要酶的催化，C錯誤；食物中穩(wěn)定的化學能轉化成ATP中活躍的化學能，需通過呼吸作用來完成，D錯誤?！咀兪接柧殹?.根據(jù)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(chǎn)類型主動運輸可能不消耗能量C．b類型所需ATP可以產(chǎn)生于細包質基質、線粒體D．藍細菌有可能存在c類型的主動運輸【答案】B【解析】由于圖中P側有糖蛋白，所以屬于膜外側的是P側，A正確；X物質運輸是順濃度梯度，屬于協(xié)助擴散，Y物質是由低濃度向高濃度一側運輸，應屬于主動運輸，Y與X通過同一個載體運輸，可知Y轉運所需的能量來源于X通過載體蛋白順濃度梯度運輸產(chǎn)生的勢能，B錯誤；b方式是消耗ATP的主動運輸，消耗的ATP來自呼吸作用，而呼吸作用發(fā)生的場所是細包質基質和線粒體，C正確；藍細菌含有葉綠素和藻藍素，可以進行光合作用，有可能存在c類型的主動運輸，D錯誤。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包，1~2min后迅速分離得到細包內的ATP。結果發(fā)現(xiàn)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，細包內全部ADP都轉化成ATPB．32P標記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C．32P在ATP的3個磷酸基團中出現(xiàn)的概率相等D．ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發(fā)生在細包核內【答案】B【分析】ATP又叫三磷酸腺苷，簡稱為ATP，其結構式是：A-P～P～P，A-表示腺苷、T-表示三個、P-表示磷酸基團，“～”表示高能磷酸鍵?！驹斀狻緼、根據(jù)題意可知：該實驗不能說明細包內全部ADP都轉化成ATP，A正確；B、根據(jù)題干信息“結果發(fā)現(xiàn)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?！闭f明：32P標記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性，B正確；C、根據(jù)題干信息“放射性幾乎只出現(xiàn)在ATP的末端磷酸基團”可知，32P在ATP的3個磷酸基團中出現(xiàn)的概率不同，C錯誤；D、該實驗不能說明轉化主要發(fā)生在細包核內，D錯誤。故選B。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(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細包信號傳遞，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(xiàn)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，不影響細包信號傳遞C．作為能量“通貨”的ATP能參與細包信號傳遞D．蛋白質磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響【答案】B【分析】分析圖形，在信號的刺激下，蛋白激酶催化ATP將蛋白質磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白質，使蛋白質的空間結構發(fā)生改變；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白質上的磷酸基團脫落，形成去磷酸化的蛋白質，從而使蛋白質空間結構的恢復。【詳解】A、通過蛋白質磷酸化和去磷酸化改變蛋白質的空間結構，進而來實現(xiàn)細包信號的傳遞，體現(xiàn)出蛋白質結構與功能相適應的觀點，A正確；B、如果這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，將會使該位點無法磷酸化，進而影響細包信號的傳遞，B錯誤；C、根據(jù)題干信息：進行細包信息傳遞的蛋白質需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團和能量，從而參與細包信號傳遞，C正確；D、溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進而影響蛋白質磷酸化和去磷酸化反應，D錯誤。故選B?！绢}后悟道·歸納】(1)細包中ATP含量