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适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢第11讲细胞的能量“货币”ATP课件新人教版
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这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢第11讲细胞的能量“货币”ATP课件新人教版，共40页。PPT课件主要包含了素养目标，内容索引，强基础·增分策略，提能力·精准突破，练高考·衍生训练，2ATP的结构，考向探究等内容，欢迎下载使用。
1 强基础·增分策略
一、ATP的结构和合成1.ATP是一种高能磷酸化合物(1)ATP的功能ATP是驱动细胞生命活动的 直接能源物质 。
(3)ATP的供能原理
2.ATP和ADP的相互转化
旁栏边角(必修1 P87正文)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,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。提示:ATP与ADP时刻不停地发生相互转化,并且处于动态平衡之中。
易错辨析(1)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。(必修1 P86正文)( × )(2)ATP脱去两个磷酸基团后,可作为RNA分子的合成原料。(必修1 P86“相关信息”)( √ )(3)ATP含有3个特殊的化学键,但是只有一个特殊的化学键会发生断裂。(必修1 P86正文)( × )(4)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(必修1 P87图5-5)( √ )
二、ATP的利用1.ATP为主动运输供能
ATP水解释放的 磷酸基团 使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后, 空间结构 发生变化, 活性 也被改变,因而可以参与各种化学反应。
2.ATP是细胞内流通的能量“货币”
3.ATP与O2之间的关系模型分析
旁栏边角(必修1 P89正文)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。
易错辨析(1)ATP水解释放的磷酸基团能使载体蛋白磷酸化,并引起载体蛋白空间结构发生变化。(必修1 P88正文)( √ )(2)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(必修1 P89正文)( × )(3)细胞中许多吸能反应与ATP的合成相联系,许多放能反应与ATP的水解相联系。(必修1 P89正文)( × )
2 提能力·精准突破
考向1 直接考查ATP的组成和结构1.(2022威海高三期末)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,右图代表ATP的结构。下列叙述错误的是( )
A.①代表ATP中的“A”,ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联C.ATP中磷酸基团⑤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:①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项错误。
2.(2022丰台一模)腺苷是一种重要的促眠物质,腺苷与受体结合后促进睡眠。咖啡因与腺苷竞争受体,使神经元兴奋,起提神作用。下列判断不合理的是( )A.1分子ATP脱去2个磷酸基团后生成腺苷B.咖啡因刺激神经元Na+内流产生动作电位C.咖啡因与腺苷结构相似,但无腺苷的作用D.腺苷与受体结合后,咖啡不能起提神作用答案:A解析:1分子ATP脱去2个磷酸基团后生成的是腺嘌呤核糖核苷酸,A项不合理。
考向2 结合核酸,考查ATP的组成和结构3.(2022岳阳三模)去氧腺苷三磷酸(dATP)和腺苷三磷酸(ATP)的结构类似,二者在组成上的差异在于前者含有脱氧核糖,后者含有核糖。下列相关叙述正确的是( )A.细胞内的直接能源物质只有dATP和ATPB.dATP和ATP在细胞内都在生物膜上合成C.肌肉细胞内的dATP和ATP含量明显高于口腔上皮细胞D.dATP和ATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是核酸的合成原料答案:D
解析:细胞内的直接能源物质除了dATP和ATP,还有dGTP、dTTP、dCTP、GTP、CTP和UTP等,A项错误;ATP的合成场所有线粒体内膜、线粒体基质、叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质,B项错误;肌肉细胞和口腔上皮细胞内的dATP和ATP含量都很少,C项错误;dATP和ATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分依次是腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸,依次是DNA和RNA的合成原料,D项正确。
4.(2022龙岩四模)Arf家族蛋白参与蛋白质的囊泡运输,它们有两种状态,结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态。GTP和ATP的结构和性质相似,仅是碱基A被G替代。活跃状态的Arf蛋白参与货物蛋白的招募和分选,保证货物蛋白进入特定囊泡等待运输。下列相关叙述和推测错误的是( )A.GTP由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成B.Arf由不活跃状态转化为活跃状态可以释放能量C.两种状态Arf蛋白的相互转化需要相应酶的催化D.运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体答案:B
解析:GTP中G表示鸟苷,P表示磷酸基团,则GTP由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成,A项正确;Arf结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态,则Arf由不活跃状态转化为活跃状态需要储存能量,B项错误;两种状态Arf蛋白的相互转化,需要相应酶的催化,C项正确;运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体,体现了膜的流动性,D项正确。
考向1 围绕ATP与ADP的相互转化,考查科学思维能力1.(2022河北二模)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,如图是“ATP—ADP循环”示意图,其中①和②表示过程。下列叙述正确的是( ) A.①过程的能量全部来自化学能B.②过程的完成需要有水参与C.植物叶肉细胞中发生①过程的结构是线粒体和叶绿体D.ADP再脱离一个磷酸基团后,可以作为构成DNA的原料答案:B
解析:①过程表示ATP的合成过程,光反应合成ATP所需能量来自光能,细胞呼吸合成ATP所需能量来自化学能,A项错误;②过程表示ATP的水解过程,该过程有水消耗,B项正确;①过程表示ATP的合成过程,植物叶肉细胞中发生①过程的结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体,C项错误;ADP再脱离一个磷酸基团后,成为腺嘌呤核糖核苷酸,可以作为构成RNA的原料,D项错误。
考向2 结合磷酸化过程,考查ATP的利用2.(2022浦东新区二模)ATP结合到肌球蛋白上并释放能量,从而改变其构象,进而驱动肌肉细胞的收缩,机理如图所示。下列说法正确的是( ) A.肌肉细胞中只消耗ATP,不会产生ATPB.ATP释放能量过程中失去了两个磷酸基团C.肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能D.该过程中ATP中的化学能转化成了热能答案:C
解析:肌肉细胞进行细胞呼吸,会产生ATP,A项错误;ATP释放能量过程中,变为ADP,失去了一个磷酸基团,B项错误;由图可知,肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能,C项正确;该过程中ATP中的化学能转化成了机械能,D项错误。
3.(2022烟台模拟)一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子,载体分子对一定的离子有专一的结合部位,能选择性地携带某种离子通过膜,载体的活化需要ATP,其转运离子的情况如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.据图分析可知,载体分子与酶都具有专一性B.温度通过影响呼吸酶的活性来影响植物根系对矿质元素的吸收C.磷酸激酶与ATP水解有关,磷酸酯酶与ATP合成有关D.未活化的载体在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化,而再度活化
答案:C解析:据图分析,磷酸激酶的作用是在ATP和底物之间起催化作用,将一个磷酸基团转移到载体上;磷酸酯酶通过催化磷酸酯键水解使载体去磷酸化,C项错误。
3 练高考·衍生训练
角度1 考查ATP的结构与功能1.(2022浙江选考改编)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B.分子中与磷酸基团相连接的是一种特殊的化学键C.在水解酶的作用下不断地合成和水解D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带答案:D
解析:一个ATP分子中含有一个腺苷(一个腺嘌呤和一个核糖)、3个磷酸基团、2个特殊的化学键,A项错误;ATP分子中具有2个特殊的化学键、1个普通化学键,B项错误;酶具有专一性,ATP与ADP循环转化所需酶的种类不相同,ATP水解酶催化ATP水解,ATP合成酶催化ATP的合成,C项错误;吸能反应一般与ATP的分解相联系,放能反应一般与ATP的合成相联系,故吸能反应和放能反应之间的纽带是ATP,D项正确。
角度衍生(1)[2021北京高考]ATP含有C、H、O、N、P,可直接为细胞提供能量。( √ )(2)[2019全国高考Ⅲ卷]线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。( × )(3)[2018全国高考Ⅰ卷]叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶。( √ )(4)[2018全国高考Ⅲ卷]植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP。( √ )(5)[2017海南高考]淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。( × )
角度2 考查ATP与ADP的相互转化2.(2021海南高考)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min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( )A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATPB.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答案:B
解析:根据题意可知,该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP,A项错误;根据题干“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”可知,32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B项正确;根据题意可知,放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团,C项错误;该实验不能说明转化主要发生在细胞核内,D项错误。
3.(2021湖南高考)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
1 强基础·增分策略
一、ATP的结构和合成1.ATP是一种高能磷酸化合物(1)ATP的功能ATP是驱动细胞生命活动的 直接能源物质 。
(3)ATP的供能原理
2.ATP和ADP的相互转化
旁栏边角(必修1 P87正文)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,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。提示:ATP与ADP时刻不停地发生相互转化,并且处于动态平衡之中。
易错辨析(1)ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。(必修1 P86正文)( × )(2)ATP脱去两个磷酸基团后,可作为RNA分子的合成原料。(必修1 P86“相关信息”)( √ )(3)ATP含有3个特殊的化学键,但是只有一个特殊的化学键会发生断裂。(必修1 P86正文)( × )(4)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(必修1 P87图5-5)( √ )
二、ATP的利用1.ATP为主动运输供能
ATP水解释放的 磷酸基团 使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后, 空间结构 发生变化, 活性 也被改变,因而可以参与各种化学反应。
2.ATP是细胞内流通的能量“货币”
3.ATP与O2之间的关系模型分析
旁栏边角(必修1 P89正文)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。
易错辨析(1)ATP水解释放的磷酸基团能使载体蛋白磷酸化,并引起载体蛋白空间结构发生变化。(必修1 P88正文)( √ )(2)ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。(必修1 P89正文)( × )(3)细胞中许多吸能反应与ATP的合成相联系,许多放能反应与ATP的水解相联系。(必修1 P89正文)( × )
2 提能力·精准突破
考向1 直接考查ATP的组成和结构1.(2022威海高三期末)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,右图代表ATP的结构。下列叙述错误的是( )
A.①代表ATP中的“A”,ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联C.ATP中磷酸基团⑤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:①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项错误。
2.(2022丰台一模)腺苷是一种重要的促眠物质,腺苷与受体结合后促进睡眠。咖啡因与腺苷竞争受体,使神经元兴奋,起提神作用。下列判断不合理的是( )A.1分子ATP脱去2个磷酸基团后生成腺苷B.咖啡因刺激神经元Na+内流产生动作电位C.咖啡因与腺苷结构相似,但无腺苷的作用D.腺苷与受体结合后,咖啡不能起提神作用答案:A解析:1分子ATP脱去2个磷酸基团后生成的是腺嘌呤核糖核苷酸,A项不合理。
考向2 结合核酸,考查ATP的组成和结构3.(2022岳阳三模)去氧腺苷三磷酸(dATP)和腺苷三磷酸(ATP)的结构类似,二者在组成上的差异在于前者含有脱氧核糖,后者含有核糖。下列相关叙述正确的是( )A.细胞内的直接能源物质只有dATP和ATPB.dATP和ATP在细胞内都在生物膜上合成C.肌肉细胞内的dATP和ATP含量明显高于口腔上皮细胞D.dATP和ATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是核酸的合成原料答案:D
解析:细胞内的直接能源物质除了dATP和ATP,还有dGTP、dTTP、dCTP、GTP、CTP和UTP等,A项错误;ATP的合成场所有线粒体内膜、线粒体基质、叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质,B项错误;肌肉细胞和口腔上皮细胞内的dATP和ATP含量都很少,C项错误;dATP和ATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分依次是腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸,依次是DNA和RNA的合成原料,D项正确。
4.(2022龙岩四模)Arf家族蛋白参与蛋白质的囊泡运输,它们有两种状态,结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态。GTP和ATP的结构和性质相似,仅是碱基A被G替代。活跃状态的Arf蛋白参与货物蛋白的招募和分选,保证货物蛋白进入特定囊泡等待运输。下列相关叙述和推测错误的是( )A.GTP由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成B.Arf由不活跃状态转化为活跃状态可以释放能量C.两种状态Arf蛋白的相互转化需要相应酶的催化D.运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体答案:B
解析:GTP中G表示鸟苷,P表示磷酸基团,则GTP由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成,A项正确;Arf结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态,则Arf由不活跃状态转化为活跃状态需要储存能量,B项错误;两种状态Arf蛋白的相互转化,需要相应酶的催化,C项正确;运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体,体现了膜的流动性,D项正确。
考向1 围绕ATP与ADP的相互转化,考查科学思维能力1.(2022河北二模)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,如图是“ATP—ADP循环”示意图,其中①和②表示过程。下列叙述正确的是( ) A.①过程的能量全部来自化学能B.②过程的完成需要有水参与C.植物叶肉细胞中发生①过程的结构是线粒体和叶绿体D.ADP再脱离一个磷酸基团后,可以作为构成DNA的原料答案:B
解析:①过程表示ATP的合成过程,光反应合成ATP所需能量来自光能,细胞呼吸合成ATP所需能量来自化学能,A项错误;②过程表示ATP的水解过程,该过程有水消耗,B项正确;①过程表示ATP的合成过程,植物叶肉细胞中发生①过程的结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体,C项错误;ADP再脱离一个磷酸基团后,成为腺嘌呤核糖核苷酸,可以作为构成RNA的原料,D项错误。
考向2 结合磷酸化过程,考查ATP的利用2.(2022浦东新区二模)ATP结合到肌球蛋白上并释放能量,从而改变其构象,进而驱动肌肉细胞的收缩,机理如图所示。下列说法正确的是( ) A.肌肉细胞中只消耗ATP,不会产生ATPB.ATP释放能量过程中失去了两个磷酸基团C.肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能D.该过程中ATP中的化学能转化成了热能答案:C
解析:肌肉细胞进行细胞呼吸,会产生ATP,A项错误;ATP释放能量过程中,变为ADP,失去了一个磷酸基团,B项错误;由图可知,肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能,C项正确;该过程中ATP中的化学能转化成了机械能,D项错误。
3.(2022烟台模拟)一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子,载体分子对一定的离子有专一的结合部位,能选择性地携带某种离子通过膜,载体的活化需要ATP,其转运离子的情况如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.据图分析可知,载体分子与酶都具有专一性B.温度通过影响呼吸酶的活性来影响植物根系对矿质元素的吸收C.磷酸激酶与ATP水解有关,磷酸酯酶与ATP合成有关D.未活化的载体在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化,而再度活化
答案:C解析:据图分析,磷酸激酶的作用是在ATP和底物之间起催化作用,将一个磷酸基团转移到载体上;磷酸酯酶通过催化磷酸酯键水解使载体去磷酸化,C项错误。
3 练高考·衍生训练
角度1 考查ATP的结构与功能1.(2022浙江选考改编)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B.分子中与磷酸基团相连接的是一种特殊的化学键C.在水解酶的作用下不断地合成和水解D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带答案:D
解析:一个ATP分子中含有一个腺苷(一个腺嘌呤和一个核糖)、3个磷酸基团、2个特殊的化学键,A项错误;ATP分子中具有2个特殊的化学键、1个普通化学键,B项错误;酶具有专一性,ATP与ADP循环转化所需酶的种类不相同,ATP水解酶催化ATP水解,ATP合成酶催化ATP的合成,C项错误;吸能反应一般与ATP的分解相联系,放能反应一般与ATP的合成相联系,故吸能反应和放能反应之间的纽带是ATP,D项正确。
角度衍生(1)[2021北京高考]ATP含有C、H、O、N、P,可直接为细胞提供能量。( √ )(2)[2019全国高考Ⅲ卷]线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。( × )(3)[2018全国高考Ⅰ卷]叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶。( √ )(4)[2018全国高考Ⅲ卷]植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP。( √ )(5)[2017海南高考]淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。( × )
角度2 考查ATP与ADP的相互转化2.(2021海南高考)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min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( )A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATPB.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答案:B
解析:根据题意可知,该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP,A项错误;根据题干“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”可知,32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B项正确;根据题意可知,放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团,C项错误;该实验不能说明转化主要发生在细胞核内,D项错误。
3.(2021湖南高考)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
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