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-1-高频命题点2ATP在细胞代谢中的作用真题领航——目标方向导入高考(2016·全国Ⅰ卷，节选)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”、“β”或“γ”)位上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”、“β”或“γ”)位上。解析：(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ATP。ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，产生ADP和Pi，释放的能量用于生物体的生命活动。据此并结合题意可知：若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的γ位上。(2)dA－Pα～Pβ～Pγ(d表示脱氧)脱去Pβ和Pγ这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。因此，若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。答案：(1)γ(2)α知识拓展——培养学生文字表达能力1．与葡萄糖相比，每分子ATP中蕴含的能量较少，但两者中只有ATP能为细胞的生命活动直接提供能量，原因是_____________________________________________________。ATP在生物体内含量较少，但生物体对ATP的需求量很大，生物体是如何解决该矛盾的？________________________________________________________________________。答案：ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成细胞内ATP与ADP之间转化速率较快2．写出下图中圆圈中A的名称，并说出它参与合成的化合物的名称。-2-答案：①腺苷，ATP②腺嘌呤，腺嘌呤脱氧核苷酸③腺嘌呤，腺嘌呤核糖核苷酸④腺嘌呤脱氧核苷酸，DNA(片段)⑤腺嘌呤核糖核苷酸，RNA(片断)核心整合——掌握必备生物知识1．ATP的结构与能量转换(填图)2．ATP的产生与消耗的场所和生理过程归纳(填表)转化场所产生或消耗ATP的生理过程细胞膜消耗ATP：⑧主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第⑨一阶段叶绿体产生ATP：⑩光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录，翻译等-3-核糖体消耗ATP：⑪蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等答案：①C、H、O、N、P②腺苷③磷酸基因④高能磷酸键⑤光合作用⑥细胞质基质⑦ADP＋PiATP＋能量⑧主动运输⑨一⑩光反应⑪蛋白质的合成考向立意——突显核心素养生命观念能力考向以ATP的结构和功能为载体，考查学生的生命观念及获取信息的能力1．2019年6月8日走出考场的安徽学子王恒杰在跪谢母亲的刹那间需要消耗大量的能量。ATP是细胞的能量“通货”，下列有关ATP的叙述，正确的是()A．与DNA、RNA相同，组成ATP的化学元素有C、H、O、N、PB．ATP的结构简式为A－P～P～P，其中A由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成C．动物细胞中产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体D．细胞内的化学反应有些是需要能量的，有些是释放能量的，吸能反应一般与ATP的合成相联系解析：A[ATP中的A为腺嘌呤和核糖共同形成的腺苷，P为磷酸，所以ATP含有的元素为C、H、O、N、P，动物细胞中没有叶绿体，吸能反应一般与ATP的分解相联系。]2．图中Ras蛋白是分布在细胞膜上的一种蛋白质。已知Ras蛋白与信号传导有关，Ras蛋白结合GDP时为失活态，结合GTP时为活化态。当细胞外存在信号分子时，Ras蛋白释放出自身的GDP并结合GTP，从而由失活态向活化态转变，最终实现将胞外信号向胞内传递。(1)当胞外信号分子作用于细胞膜表面，而导致细胞内产生新的信号传递，体现了细胞膜的________功能；被胞外信号分子作用的细胞称为______。Ras蛋白合成后，还需经过______和______的加工。(2)GTP与ATP结构相似，结构简式G－P～P～P中G的名称为______；GTP不仅参与信号-4-的传递，也可以作为细胞内合成RNA分子的原料来源之一，则GTP需丢失______个Pi后方可参与RNA的合成。蛋白质生物合成时需要GTP水解为GDP直接提供能量，但ATP被称为“能量通货”，最合理的解释是_______________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)细胞外的信息分子与膜上受体结合，体现了细胞膜在细胞间信息交流的作用，接受信号分子的细胞为靶细胞、膜上的蛋白质需经内质网、高尔基体加工。(2)由于GTP与ATP相似，可知G为鸟苷，GTP参与RNA的合成需去掉两个Pi，细胞内生命活动多由ATP直接供能，所以被称为能量通货。答案：(1)信息交流靶细胞内质网高尔基体(2)鸟苷2细胞内更多的生命活动由ATP直接供能，作为直接能源物质1．下列关于酶的实验设计，正确的是()A．用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解B．用淀粉和蔗糖溶液、淀粉酶，反应后滴加碘液验证酶的专一性C．用过氧化氢溶液、肝脏研磨液作材料探究温度对酶活性的影响D．设置pH为2、7、12的条件，探究pH对胃蛋白酶活性的影响解析：A[本题考查了学科核心素养的科学探究，难度适中。用蛋白酶、蛋白块作实验材料验证蛋白酶能够催化蛋白质分解，A项正确；利用淀粉、蔗糖、淀粉酶来验证酶的专一性时，不可采用碘液检测，应该选用斐林试剂，B项错误；过氧化氢在没有酶的情况下也能分解，而且温度不同，分解速率不同，因此，不能利用过氧化氢和肝脏研磨液作材料探究温度对酶活性的影响，C项错误；胃蛋白酶最适pH为1.0～2.0，pH超过一定范围后，胃蛋白酶会变性失活，因此，不能设置pH为2、7、12的条件，探究pH对胃蛋白酶活性的影响，D项错误。]2．细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP之间的关系式来表示，称为能荷，公式如下：能荷＝(ATP＋1/2ADP)/(ATP＋ADP＋AMP)，其中AMP为一磷酸腺苷。能荷对代谢起着重要的调节作用，高能荷时，ATP生成过程被抑制，而ATP的利用过程被激发；低能荷时，其效应相反。下列说法不正确．．．的是()A．根据能荷的公式组成，推测一般情况下细胞能荷数值小于1B．细胞中ATP、ADP和AMP之间可以相互转化C．细胞在吸收Mg2＋时，能荷较低-5-D，能荷及其调节是生物界的共性解析：C[本题考查了学科核心素养的科学思维，难度适中。根据能荷公式的组成，当细胞内所有的腺苷(酸)充分磷酸化为ATP时，荷数值为1，当细胞内所有腺苷(酸)去磷酸化为AMP时，能荷值为0，据此推测，能荷数值的变动范围为0～1，A项正确；细胞中ATP、ADP和AMP之间可以相互转化，B项正确；已知高能荷时，ATP生成过程被抑制，而ATP的利用过程被激发，而细胞在吸收Mg2＋时消耗ATP，所以能荷较高，C项错误；生物体的生命活动需要能量，所以能荷及其调节是生物界的共性，D项正确。]3．细胞中UTP是与ATP相似的物质，可以参与许多生化反应，为蛋白质的生物合成等过程直接提供能量，下列叙述正确的是()A．UTP分子中含有三个高能磷酸键B．UTP水解产物可用于合成DNAC．蛋白质合成旺盛时，核糖体附近UTP含量减少D．“U”表示尿嘧啶解析：C[本题考查了学科核心素养的生命观念，难度适中。ATP的结构简式是A—P～P～P，其中A代表腺苷，T是三的意思，P代表磷酸基团。UTP是细胞的正常成分，与ATP相似，可以为蛋白质的生物合成过程直接提供能量，故UTP分子中同样含有两个高能磷酸键，A项错误；UTP水解产物可用于合成RNA，B项错误；蛋白质合成旺盛时，消耗的UTP增多，故核糖体附近UTP含量减少，C项正确；“U”表示尿苷，D项错误。]4．H＋—ATP合成酶是线粒体内重要的酶，若使用H＋—ATP合成酶抑制剂可选择性诱发癌细胞的凋亡。下列相关叙述不正确．．．的是()A．H＋—ATP合成酶在叶绿体内也有，在细菌体内没有B．H＋—ATP合成酶的合成需要ATP供能，ATP的合成需要H＋—ATP合成酶的催化C．ATP可以口服，也可以注射D．H＋—ATP合成酶抑制剂可能是一种较好的抗肿瘤药解析：A[本题考查了学科核心素养的科学思维与社会责任，难度适中。根据题意，H＋—ATP合成酶存在于线粒体中，叶绿体、细菌内没有，A项错误；酶的合成需要ATP供能，线粒体中的H＋—ATP合成酶的功能主要是合成ATP和转运H＋，因此ATP的合成需要H＋—ATP合成酶的催化，B项正确；ATP可溶于水，既可注射也可口服，C项正确；H＋—ATP合成酶抑制剂可选择性诱发癌细胞的凋亡，因此，H＋—ATP合成酶抑制剂可能是一种较好的抗肿瘤药，D项正确。]-6-5．为了探究酶活性的影响因素，某生物兴趣小组利用H2O2酶开展了一系列实验，并绘制图解如下。请分析并回答下列问题：(1)图中虚线表示的含义是______，H2O2的浓度属于实验的______变量。(2)75℃时H2O2的剩余量低于50℃时H2O2的剩余量，据此推测两种温度条件下酶的活性大小为前者______(填“大于”或“小于”)后者。(3)100℃时H2O2剩余量最少，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________。(4)生物体内酶的化学本质主要是______________________________________________，其特性有__________________________________________________________________。(答出两点即可)。答案：(1)H2O2的初始量无关(2)小于(3)此时酶已失活，是高温促使H2O2分解速率加快(4)蛋白质高效性、专一性6．某研究性学习小组利用荧光素—荧光素酶生物发光法，测定人参愈伤组织中ATP的含量，以研究人参细胞能量代谢的特点。实验原理：荧光素在荧光素酶、ATP等物质的参与下，进行反应发出荧光；用分光光度计可测定发光强度；当荧光素和荧光素酶都足量时，在一定范围内，ATP的含量与发光强度成正比。实验步骤：步骤一，ATP的提取：称取一定量的人参愈伤组织，研磨后沸水浴10min，冷却至室温，离心，取上清液。步骤二，ATP的测定：吸取一定量的上清液，放入分光光度计反应室内，并注入适量的所需物质，在有氧等适宜条件下进行反应，记录发光强度并计算ATP含量。请回答下列问题：(1)步骤一中的沸水浴处理，使酶的______被破坏而失活。(2)步骤二注入的物质中，属于反应物的是______分光光度计反应室内能量形式的转换是-7-________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)荧光素酶价格昂贵，为能准确测定出ATP的含量，又能节省酶的用量，学习小组探究了“测定ATP时所需荧光素酶溶液的最佳浓度”，实验结果