高考生物一轮复习讲义-第3单元第2课时细胞的能量“通货”-atp.docx

第2课时细胞的能量“通货”ATP目标要求ATP在能量代谢中的作用。1ATP的结构源于必修1 P88“相关信息”：写出图中标出的“A”的含义：腺苷；腺嘌呤；腺嘌呤脱氧核苷酸；腺嘌呤核糖核苷酸。2ATP与ADP的相互转化项目ATP的合成ATP的水解反应式ADPPi能量ATPATPADPPi能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存在高能磷酸键中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位(1)源于必修1 P89“图56”：ATP与ADP的相互转化不是(填“是”或“不是”)一个可逆反应。分析原因：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。人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP释放能量，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。(2)源于必修1 P90“拓展题”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“通货”的，由此说明：生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源。3ATP的利用考向一ATP的结构和特点分析1将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是()A代表ATP中的“A”，ATP脱去成为腺嘌呤核糖核苷酸B和之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联CATP中磷酸基团很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变D细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快答案A解析代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的，A错误；ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量基本不变，故磷酸基团很快就会被32P标记，C正确；细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，D正确。2(2023·黑龙江哈尔滨一中高三期末)下列关于ATP的叙述，正确的是()A大肠杆菌细胞产生ATP的主要场所是线粒体B细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化CATP中的T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似DATP与DNA中所含元素的种类不同答案B解析大肠杆菌属于原核生物，无线粒体，A错误；细胞连续分裂时，需要ATP提供能量，伴随着ATP与ADP的相互转化，B正确；ATP中的A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，而T表示三个，C错误；ATP与DNA中所含元素的种类相同，均为C、H、O、N、P，D错误。考向二ATP与ADP的相互转化和ATP的利用3科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，可以影响蚜虫体色。这些类胡萝卜素还能吸收光能，把它传送给负责能量生产的组织细胞。下列有关叙述错误的是()A蚜虫体内细胞合成ATP时，需要的能量不只来自光能B蚜虫体内细胞合成ATP时，一定会伴随着氧气的消耗C蚜虫体内类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会D温度、光照等环境因素会影响蚜虫体内ATP的合成速率答案B解析蚜虫合成ATP时需要的能量不仅来自光能，还来自呼吸作用释放的化学能，A正确；蚜虫体内细胞合成ATP时，不一定会伴随着氧气的消耗，如蚜虫体内细胞进行无氧呼吸以及有氧呼吸第一、二阶段都能产生ATP，但都不需要消耗氧气，B错误；由题意可知，类胡萝卜素可以吸收、传递、转化光能，影响ATP的合成量，因此类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体生存机会，C正确；温度会影响酶的活性，蚜虫合成ATP时需要的能量不仅来自光能，还来自呼吸作用释放的化学能，因此影响蚜虫体内ATP合成速率的外部因素有光照强度、温度等，D正确。方法技巧ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析解读：4(2023·河南郑州高三质检)如图是ATP与ADP的循环图解，其中表示过程。下列相关叙述错误的是()A绿色植物在黑暗条件下，过程也能发生B细胞中的吸能反应一般与过程相联系C与平静状态时相比，剧烈运动时过程都会加快D细胞进行呼吸作用释放的能量全部用于过程答案D解析细胞进行呼吸作用释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分用于合成ATP，即过程，D错误。1(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是()A含有C、H、O、N、PB必须在有氧条件下合成C胞内合成需要酶的催化D可直接为细胞提供能量答案B解析ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。2.(2021·湖南，5)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()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答案B解析通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。3(2018·浙江4月选考，10)ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是()AATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量BATPADP循环使得细胞储存了大量的ATPCATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团DATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解答案C解析光反应和细胞呼吸都可以产生ATP，A错误；ATP在细胞内含量少，易再生，ATPADP循环不会使得细胞储存大量的ATP，B错误；ATP中2个高能磷酸键比较不稳定，易断裂水解，D错误。4(2019·天津，2)下列过程需ATP水解提供能量的是()A唾液淀粉酶水解淀粉B生长素的极性运输C光反应阶段中水在光下分解D乳酸菌无氧呼吸的第二阶段答案B解析唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A错误；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B正确；光反应阶段中水在光下分解产生NADPH和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D错误。5(2020·全国，29)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。反应部位(1)_叶绿体的类囊体薄膜线粒体反应物葡萄糖/丙酮酸等反应名称(2)_光合作用的光反应有氧呼吸的部分过程合成ATP的能量来源化学能(3)_化学能终产物(除ATP外)乙醇、CO2(4)_(5)_答案(1)细胞质基质(2)无氧呼吸(3)光能(4)O2、NADPH(5)H2O、CO2解析(1)(2)由反应物是葡萄糖，终产物除ATP外，还有乙醇和CO2，可知该过程是无氧呼吸，发生的场所(反应部位)是细胞质基质。(3)(4)由场所是叶绿体的类囊体薄膜和反应名称为光合作用的光反应，可知该过程合成ATP的能量来源是光能，终产物除ATP外，还有O2和NADPH。(5)由反应部位是线粒体，反应物是丙酮酸等，反应名称为有氧呼吸的部分过程，可知该过程是有氧呼吸的第二和第三阶段，终产物除ATP外，还有CO2、H2O。一、易错辨析1线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中都能合成ATP(×)2无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源(×)3淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成(×)4人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP(×)5ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少()6“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”(×)7ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应()二、填空默写1(必修1 P88)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。2(必修1 P89)ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。3(必修1 P89)吸能反应一般与ATP水解的反应相联系；放能反应一般与ATP的合成相联系。课时精练一、选择题1下图为ATP的结构示意图，表示组成ATP的物质或基团，表示化学键。下列叙述正确的是()A为腺嘌呤，即ATP中的“A”B化学键易于水解和再生C在ATPADP循环中不可重复利用D若化学键断裂，则左边的化合物是ADP答案B解析为腺嘌呤，结构简式的A为腺苷，A错误；表示高能磷酸键，化学键易于水解和再生，B正确；在ATPADP循环中可重复利用，C错误；若化学键断裂，则左边的化合物是AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，D错误。2下列有关ATP的叙述错误的是()AATP由腺嘌呤、核糖和3个磷酸基团连接而成，ATP中的A与DNA中碱基A含义不同B运动员在剧烈运动时ATP快速水解，其释放的能量可以转换成肌肉收缩的机械能C剧烈运动时人体骨骼肌细胞可通过无氧呼吸产生乳酸，乳酸中仍含有大量的ATP未被释放出来D人体内成熟的红细胞中没有线粒体，仍能产生ATP答案C解析剧烈运动时人体骨骼肌细胞可通过无氧呼吸产生乳酸，乳酸中仍含有大量能量未被释放出来，并不是乳酸中含有大量的ATP未被释放出来，C错误。3磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物，是能量的暂时储存形式。它能在肌酸激酶的催化下，将自身的磷酸基团转移到ADP分子中，合成ATP。下列说法错误的是()A磷酸肌酸直接为肌肉收缩提供能量BATP可以作为RNA的合成原料之一C磷酸肌酸和ATP均储存大量能量D肌肉收缩时，ATP的含量保持相对稳定答案A解析ATP是生命活动的直接能源物质，可以直接为肌肉收缩提供能量，A错误。4如图“”中所对应的含义最接近的是()A和 B和C和 D和答案B解析和表示腺嘌呤核糖核苷酸；表示腺嘌呤；表示腺嘌呤脱氧核糖核苷酸；和表示腺苷。5ATP既是细胞中的能量“通货”，又可作为某些高等动物细胞间传递信息的信号分子。下列相关说法错误的是()A作为信息分子的ATP可能会同时释放能量供细胞利用B细胞中合成ATP的能量来源只有光能和自身有机物中的化学能C某些神经元释放某种神经递质时可能需要ATP充当信号分子D人体细胞中产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体答案B解析细胞中合成ATP的能量来源有光能、有机物中的化学能和微生物的化能合成作用产生的能量，B错误。6无论底物还是产物，凡是涉及NTP(核糖核苷三磷酸)或者dNTP(脱氧核糖核苷三磷酸)的酶促反应都需要Mg2作为酶作用的辅助因子，如DNA的复制和RNA的合成。已知NTP或dNTP中的N指含氮碱基。下列说法错误的是()A叶绿体膜和线粒体膜上可能存在Mg2载体蛋白BADP和ATP互相转化的过程中需要Mg2作为酶作用的辅助因子C造血干细胞等分裂旺盛的细胞中可能含有较多的Mg2D当N表示碱基A时，NTP水解脱掉2个磷酸基团能够用来合成DNA答案D解析线粒体和叶绿体内可进行DNA复制和转录过程，需要Mg2，所以膜上可能存在Mg2载体蛋白，A正确；造血干细胞等分裂旺盛的细胞中会进行DNA复制和转录过程，可能含有较多的Mg2，C正确。7如图是细胞中某种小分子化合物的结构模式图，代表化学键，和代表化学基团，已知该化合物可直接为肌肉收缩供能。下列有关说法正确的是()A中储存有大量的化学能，水解时可为放能反应提供能量B代表的化学基团是H，是一种含氮的碱基C该化合物可以在人体内成熟的红细胞中提取到D细胞中需要能量的生命活动都是由该物质直接提供能量的答案C解析为高能磷酸键，储存有大量的化学能，高能磷酸键容易断裂，为吸能反应提供能量，A错误；代表的化学基团是OH，是一种含氮的碱基，B错误；有氧呼吸的主要场所是线粒体，人体成熟的红细胞中没有线粒体，但可以在细胞质基质中通过无氧呼吸产生ATP，C正确；细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，直接能源还有磷酸肌酸等，D错误。8(2023·安徽六安高三期中)双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后，子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料()dGTP，dATP，dTTP，dCTPdGTP，dATP，dTTP位32P标记的ddCTP位32P标记的ddCTPA BC D答案A解析由题意可知，要得到被放射性32P标记的且以碱基“C”为末端的不同长度的子链DNA片段，首先必须提供四种dNTP，同时提供含放射性的ddCTP，这样ddCTP随机插入到合成的子链中，导致子链合成终止，形成不同长度的子链DNA片段；ddCTP要作为DNA复制的原料则需要脱去两分子磷酸基团，故应将放射性32P标记于位磷酸上。9某同学绘制了生物体内两个化学反应(图1)及氧气供给量对哺乳动物成熟的红细胞、人体内的一般组织细胞、破伤风芽孢杆菌三种细胞中ATP产生量的影响(图2)。下列对图示分析正确的是()A图1中XY是组成RNA的基本单位之一B细胞生命活动需要的能量都由图1中化学键断裂提供C图2中曲线BC段，ATP量不再增加的原因一定是图1中酶2数量的限制D图2中曲线对应哺乳动物成熟红细胞，图1所示反应在该细胞同样能进行答案D解析图1中，X表示腺嘌呤，Y表示核糖，XY表示腺苷，ATP脱去两个磷酸基团后是组成RNA的基本单位之一，A错误；细胞中生命活动需要的能量绝大多数是由ATP中化学键断裂释放的能量提供的，但是也有生命活动不是以ATP为直接能源物质的，如磷酸肌酸也可供能，B错误；图2曲线BC段，ATP产生量不再明显增加，可能是因为图1中酶2数量的限制，也可能是细胞中ADP、磷酸的限制，C错误；图2中曲线表示随着氧气供给量的增加，细胞中ATP生成量不变，可表示哺乳动物成熟红细胞，在该细胞内，可以进行无氧呼吸，同样有ATP的合成及分解，即图1所示反应，D正确。10钙泵又称Ca2ATP水解酶，钙泵主要存在于细胞膜和内质网膜上，它将Ca2泵出细胞或泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞质基质中低浓度的Ca2，当细胞受到刺激时，内质网腔中的Ca2又会释放到细胞质基质中以调节细胞的生命活动。下列相关叙述正确的是()A钙泵参与运输Ca2的过程属于放能反应B骨骼肌细胞中运输Ca2的钙泵只存在于细胞膜上C细胞膜上的钙泵失调可能会导致肌肉抽搐D内质网腔中的Ca2通过钙泵释放到细胞质基质中的过程属于被动运输答案C解析钙泵又称Ca2ATP水解酶，参与运输Ca2的过程需要ATP水解供能，因此属于吸能反应，A错误；由题目中信息分析可知，骨骼肌细胞中运输Ca2的钙泵存在于细胞膜和内质网膜上，B错误；内质网腔中的Ca2浓度高于细胞质基质中的Ca2浓度，因此内质网腔中的Ca2释放到细胞质基质中是经过通道蛋白进入细胞质基质，不是钙泵，D错误。二、非选择题11(2023·延安高三检测)ATP合酶是一种功能复杂的蛋白质，与生物膜结合后能催化ATP的合成，其作用机理如图所示。请据图回答：(1)生物膜结构的基本支架是_，在真核细胞中，ATP合酶主要分布于_(填生物膜名称)。(2)分析此图可知H跨越该膜的运输方式是_，判断的依据是_。(3)ATP在细胞内的作用是_；推测好氧型细菌细胞的_上存在该酶，理由是_。(4)科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(三磷酸鸟苷)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：_。答案(1)磷脂双分子层线粒体内膜、类囊体薄膜(2)协助扩散顺浓度梯度，需载体蛋白协助且不消耗能量(3)生命活动的直接能源物质细胞膜该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，而好氧型细菌的膜结构只有细胞膜(4)含有两个高能磷酸键，远离鸟苷的高能磷酸键容易水解断裂，释放能量12研究证实ATP既是能量“货币”，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。请分析回答下列问题：(1)ATP的结构简式是_，神经细胞中的ATP主要来自_(细胞结构)。研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为210 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是_。(2)由图可知，ATP在传递信号过程中，在细胞间隙中的有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是_。(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，二者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，则图中的_属于无关变量，应予以排除。答案(1)APPP线粒体ATP与ADP迅速相互转化(2)腺苷(3)典型神经递质解析(1)ATP的结构简式是APPP。动物细胞中，线粒体是有氧呼吸的主要场所，所以神经细胞中的ATP主要来自线粒体。ATP是直接能源物质，在体内含量很少，可通过ATP与ADP迅速相互转化而形成。(2)ATP脱去1个磷酸基团为ADP，脱去两个磷酸基团为AMP，如果磷酸基团完全脱落，剩下的则是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(3)若要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，可以设法把ATP与典型神经递质分开，单独去研究其作用，即用化学物质阻断典型神经递质，所以典型神经递质是实验的无关变量。