第10课时细胞的能量“货币”ATP
课标要求
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考情分析
1.ATP与ADP的相互转化
2024·全国甲·T22023·天津·T12022·江苏·T8
2021·北京·T12021·海南·T14
2.ATP的利用
2024·河北·T142023·福建·T142021·湖南·T5
1．ATP是一种高能磷酸化合物
2．ATP的合成和利用
(1)ATP的合成
(2)ATP的利用
①ATP是细胞内的能量“货币”
②ATP供能机制
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，因而可以参与特定的化学反应。
(1)ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。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。
(2)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，人体内ATP的总含量并没有太大变化，原因是ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。
(3)ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析
解读：
(1)ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量(2024·全国甲，2A)(√)
(2)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所(2019·全国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，2A)(×)
提示淀粉水解不需要消耗ATP。
一、ATP结构辨析
1．请写出图中标出的“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：GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的那个特殊的化学键容易水解断裂，释放能量。
[拓展延伸]如果将ATP中的A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子后组成dNTP家族，均为高能化合物。
二、ATP的合成和利用
1．萤火虫发光需要ATP提供能量，其发光机制是尾部发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，生成的荧光素化腺苷酸(腺嘌呤核糖核苷酸简称腺苷酸)与氧气在荧光素酶的催化下反应形成发光物质虫荧光酰腺苷酸。
(1)将32P标记的磷酸注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，发现细胞内的ATP含量不变，但ATP中末端磷酸基团已被32P所标记。该实验的结论为ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡。
(2)将α、β、γ位置分别被32P标记的ATP(A－Pα～Pβ～Pγ)注入不同的发光细胞内，只有注入α位置被标记的ATP的细胞，在形成的发光物质虫荧光酰腺苷酸中检测到放射性。由此推测发光细胞以这种方式利用ATP的生物学意义是ATP水解成腺苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时也提供原料。
2．研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。
考向一ATP的结构及其特点
1．(2024·咸宁检测)如图所示为ATP的结构及ATP与ADP之间的相互转化过程，下列说法正确的是()
A．图1中的a代表腺苷，A代表的是腺嘌呤
B．某些载体蛋白可催化ATP水解
C．ATP与ADP相互转化过程，虽不是可逆的，但物质和能量是可循环利用的
D．酶1和酶2调节作用的机理是降低反应的活化能
答案B
解析图1中的a是由腺嘌呤(A)、核糖和磷酸组成的，代表腺嘌呤核糖核苷酸，A代表腺嘌呤，A错误；Ca2＋载体蛋白可发挥ATP水解酶的作用，B正确；ATP与ADP相互转化过程中物质是可以循环利用的，但能量不可循环利用，C错误；酶1和酶2作为催化剂，其作用是催化而非调节，D错误。
2．(2024·南京市九中质量调研)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，如图代表ATP的结构。下列叙述不正确的是()
A．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联
B．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸
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B
解析①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，B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⑤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，ATP末