备考2024届高考生物一轮复习讲义第三章细胞代谢课时2ATP的结构和功能

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1.ATP的结构
教材深挖[必修1P86“相关信息”]
图中标出的“A”的含义：①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。
2.ATP与ADP的相互转化
3.ATP的利用
4.肌细胞中ATP产生速率与O2供给量之间的关系
注意（1）上图中当横轴表示呼吸作用强度时，ATP产生速率的变化曲线应该从原点开始。
（2）哺乳动物成熟的红细胞中，ATP的产生速率与O2供给量无关。
基础自测
1.1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成。（× ）
2.代谢旺盛的细胞内ATP的含量很高。（× ）
3.ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。（× ）
4.ATP脱去两个磷酸基团后，可作为RNA分子的合成原料。（ √ ）
5.无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。（× ）
6.ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内。（× ）
7.ATP胞内合成需要酶的催化。（ √ ）
8.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量。（× ）
情境应用
1.唐代诗人杜牧有首诗为“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”其中的流萤是指飞舞的萤火虫，萤火虫尾部发光的原理是什么？
提示 萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素。
2.一个正常人体内ATP和ADP总量很少，基本保持一定，但一个成人一天内在静止状态下消耗的ATP约为48kg。研究发现，寡霉素可阻塞H＋通道从而抑制ATP的合成。
（1）寡霉素主要作用的细胞器是
线粒体 。
（2）正常人体ATP和ADP保持相对稳定的原因是 ATP和ADP时刻不停地发生快速转化，处于动态平衡中 。
（3）ATP与ADP的相互转化是不是可逆反应？请分析原因。
提示 不是。ATP与ADP的相互转化所需的酶不同，另外，其进行的场所、能量的来源等方面也不同。
深度思考
1.为什么在细胞能量代谢过程中，需要ATP充当“能量货币”，而不能由糖类直接供能？
提示 （1）ATP中储存的能量是各种生命活动可以“通用”的直接能量，可通过ATP的合成将放能反应产生的能量“转变”为ATP中活跃的化学能，再通过ATP的水解将ATP中活跃的化学能“转移”到吸能反应中，供生命活动利用。（2）糖类所含的化学能为稳定的化学能，生命活动无法直接利用。（3）糖类水解过程缓慢，而ATP和ADP的相互转化非常迅速。
2.ATP转化为ADP后，脱离下来的磷酸基团的去向有哪些？
提示 （1）转移给其他分子，例如使蛋白质等分子磷酸化，改变其空间结构和活性。（2）形成游离的磷酸（以Pi表示）。
构建模型理解细胞中重要化合物之间的区别和联系
研透高考 明确方向
命题点1 ATP的结构和特点分析
1.[2021海南]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（B ）
A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
解析 该实验只能说明被32P标记的磷酸中的磷可以进入ATP，不能说明细胞内全部ADP都转化成了ATP，A错误；腺苷不含P，所以腺苷没有放射性，B正确；远离腺苷的磷酸基团易水解、易合成，C错误；ATP与ADP之间的相互转化主要发生在细胞质中，D错误。
命题变式
[设问拓展型]题干信息不变，下列叙述正确的是（B ）
A.若是在5min后分离细胞内的ATP，测定其放射性强度与1min后测得的一定相同
B.32P标记的ATP彻底水解的产物中的有机物都没有放射性
C.可用32P标记细胞中任一种核苷酸，进而研究其遗传物质的复制
D.细胞中放能反应增强时，游离的32P标记的磷酸会短时间增加
解析 细胞中的ATP和ADP不断发生相互转化，ADP与有放射性和无放射性的磷酸基团随机结合，故无法保证两个时间段内ATP的放射性强度相同，A错误；ATP彻底水解的产物是腺嘌呤、核糖、磷酸，放射性在磷酸上，不在腺嘌呤和核糖上，B正确；在细胞内，只有标记脱氧核苷酸才能对其遗传物质DNA的复制进行相关研究，C错误；放能反应与ATP的合成相联系，这时游离的32P标记的磷酸会参与ATP的合成而短时间减少，D错误。
命题点2 ATP与ADP的相互转化与利用分析
2.[2021湖南]某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（B ）
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析 由题图可知，某些蛋白质在特定氨基酸位点发生磷酸化后结构改变，可作为信号分子参与细胞信号传递，去磷酸化后蛋白质又可以重新恢复原先结构，该过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；磷酸化和去磷酸化发生在特定氨基酸位点上，该位点的氨基酸一旦缺失，将会使蛋白质的空间结构发生变化进而影响细胞信号传递，B错误；由图可知，蛋白质在发生磷酸化的过程中需要ATP水解供能，C正确；蛋白质磷酸化和去磷酸化反应都是由酶催化的，酶活性受温度的影响，D正确。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
ATP的结构和功能
2023：天津T1；
2022：浙江1月T3、天津T16；
2021：北京T1、海南T14；
2020：北京T1、全国ⅢT29；
2019：天津T2
1.生命观念——结构与功能观：ATP的结构与功能相适应；物质与能量观：ATP是一种能源物质，能够为生命活动提供能量。
2.科学思维——归纳与概括：比较ATP与RNA之间的关系、ATP和ADP之间的相互转化关系
命题分析预测
1.高考对ATP相关知识的考查多以选择题的形式呈现，且往往与物质跨膜运输、酶、光合作用、呼吸作用的内容进行综合考查，着重考查考生的分析判断能力。
2.预计2025年高考仍将延续这种考查模式，也不排除以实验为背景考查考生对ATP的理解和对相关知识的运用，且会渗透对科学思维、科学探究及社会责任等生物学科核心素养的考查