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第10讲细胞的能量“货币”ATP
课标内容解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考点ATP的结构和功能
1.ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的中文名称腺苷三磷酸。
①ATP的元素组成:C、H、O、N、P。
②ATP结构简式:A—P~P~P。其中“A”代表腺苷,“P”代表磷酸基团,“~”代表一种特殊的化学键(这种化学键不稳定)。
(2)ATP和ADP的结构
(3)ATP的供能原理
(4)ATP是一种高能磷酸化合物
ATP水解的过程就是释放能量的过程,1molATP水解释放的能量高达30.54kJ,所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
提醒ATP并不是细胞内唯一的高能化合物,高能化合物在生物体内有很多种,如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。因此,ATP并不是唯一的供应生命活动的直接供能物质。
2.ATP和ADP的相互转化
3.ATP的利用
(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2+释放为例)
(2)ATP——细胞内流通的能量“货币”
①吸能反应:一般与ATP的水解反应相联系,由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。
②放能反应:一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。
4.ATP产生量与O2供给量的关系分析
(1)ATP必须在有氧条件下合成。(2021·北京卷,1B)(×)
提示无氧呼吸也可产生ATP。
(2)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ,1C)(×)
提示高尔基体不能合成ATP。
(3)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。(2019·天津卷,2A)(×)
提示淀粉水解不需要消耗ATP。
eq\x(必修1P86“相关信息”)
1.写出图中标出的“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.科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)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:___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示含有两个特殊化学键,远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂,释放能量。
3.在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子,短时间后分离出细胞中的ATP,发现其含量变化不大,但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记,分析该现象得到的结论是:___________________________________________________。
提示①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离;②该过程中ATP既有合成又有水解;③部分32P标记的ATP是重新合成的
考向1结合ATP的结构和功能,考查结构与功能观
1.(2024·广州市联考)如图是ATP的结构简式,图中①②表示一种特殊的化学键。下列相关叙述错误的是()
A.②断裂后的产物可直接与Pi结合形成ATP
B.①断裂后的产物可作为合成RNA的原料
C.细胞中的高能磷酸化合物不止ATP一种
D.ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性
答案A
解析②断裂后的产物是ADP,ADP在有关酶的作用下,可以接受能量与一个游离的Pi结合形成ATP,A错误;①断裂后的产物是腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本组成单位之一,B正确;根据ATP的结构简式可以推测细胞中可能还会有GTP、CTP、UTP等高能磷酸化合物,C正确;ATP与ADP相互转化的能量供应机制,在所有生物的细胞内都是一样的,这体现了生物界的统一性,D正确。
2.(2024·湖北荆州三校联考)生物体内的高能磷酸化合物有多种,它们在人体合成代谢中有一定差异,如表所示。下列相关叙述最为准确的是()
高能磷酸化合物
ATP
GTP
UTP
CTP
主要用途
能量
“货币”
蛋白质合成
糖原合成
脂肪和磷脂的合成
A.GTP脱去两个磷酸基团是DNA的合成的原料之一
B.UTP除了用于糖原合成,还可作为转录的原料
C.无光情况下,叶肉细胞内合成ATP的场所是线粒体
D.在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中,消耗的能量均不能来自ATP
答案B
解析GTP脱去两个磷酸基团后,可得到鸟嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,A不符合题意;由表可知,UTP可用于糖原合成,其脱去两个磷酸基团后可得到尿嘧啶核糖核苷酸,可作为合成RNA的原料,因而可作为转录的原料,B符合题意;无光情况下,叶肉细胞不能进行光合作用,此时叶肉细胞只能通过细胞呼吸合成AT
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