2020届高考生物艺考生总复习二细胞的代谢第3讲酶和ATP高频命题点2ATP在细胞代谢中的作用教学案.docx

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全国卷，节选)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(APPP或dAPPP)。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“”、“”或“”)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“”、“”或“”)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的位上。(2)dAPPP(d表示脱氧)脱去P和P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的位上。答案：(1)(2)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。答案：腺苷，ATP腺嘌呤，腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤，腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸，DNA(片段)腺嘌呤核糖核苷酸，RNA(片断)核心整合掌握必备生物知识1ATP的结构与能量转换(填图)2ATP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：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP：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，翻译等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等答案：C、H、O、N、P腺苷磷酸基因高能磷酸键光合作用细胞质基质ADPPi ATP能量主动运输一光反应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12019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、PBATP的结构简式为APPP，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：AATP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GPPP中G的名称为_；GTP不仅参与信号的传递，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1.02.0，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(ATP1/2ADP)/(ATPADPAMP)，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01，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()AUTP分子中含有三个高能磷酸键BUTP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APPP，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。4HATP合成酶是线粒体内重要的酶，若使用HATP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()AHATP合成酶在叶绿体内也有，在细菌体内没有BHATP合成酶的合成需要ATP供能，ATP的合成需要HATP合成酶的催化CATP可以口服，也可以注射DHATP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，HATP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HATP合成酶的功能主要是合成ATP和转运H，因此ATP的合成需要HATP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；HATP合成酶抑制剂可选择性诱发癌细胞的凋亡，因此，HATP合成酶抑制剂可能是一种较好的抗肿瘤药，D项正确。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10 min，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_。(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”，实验结果如下图。学习小组配制了1108mol/L ATP标准液、70 mg/L荧光素溶液(过量)和_溶液进行实验。结果表明：图中_点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度，e、f、g点所对应的荧光素酶浓度不同，但发光强度相同，这是因为_。(4)ATP测定对食品卫生监控有重要意义。食品卫生检验人员利用上述生物发光法测定某熟食品样品中细菌的ATP总含量，测算出了细菌的数量，从而判断食品污染程度。做出上述判断的理由是每个细菌细胞中ATP的含量_。答案：(1)空间结构(2)荧光素化学能转换为光能(或热能)(3)浓度分别为0 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L的荧光素酶eATP全部水解(或ATP数量有限)(4)大致相同一、选择题1ATP是直接的能源物质：dATP(d表示脱氧)是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写，其结构式可简写成dAPPP。下列有关分析错误的是()A一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成B细胞内生成dATP时有能量的储存，常与放能反应相联系C在DNA合成过程中，dATP是构成DNA的基本单位之一DdATP具有高能磷酸键，可能为细胞的某些反应提供能量解析：C根据题意，dATP与ATP结构类似，从其结构简式可知，一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成，A正确；细胞内生成dATP时要形成高能磷酸键，有能量的储存，常与放能反应相联系，B正确；DNA的结构单位是四种脱氧核苷酸，dATP不是构成DNA的基本单位，C错误；dATP含有2个高能磷酸键，可能为细胞的某些反应提供能量，D正确。2“分子马达”是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，它们的结构会随着与ATP和ADP的交替结合而改变，从而使自身或与其结合的分子产生运动。下列相关分析不正确的是()A线粒体和叶绿体中都有“分子马达”BRNA聚合酶是沿RNA移动的“分子马达”C“分子马达”运动所需的能量由ATP水解提供D细胞膜上的部分载体蛋白是“分子马达”解析：B线粒体和叶绿体中都含有少量的DNA和RNA，它们复制、转录和翻译时的酶都属于“分子马达”，如RNA聚合酶等，A正确；RNA聚合酶是沿DNA模板移动的“分子马达”，B错误；ATP是直接能源物质，所以“分子马达”运动所需的能量由ATP水解提供，C正确；细胞膜上的部分载体蛋白进行的是主动运输，需要消耗ATP，属于“分子马达”，D正确。3科学家用含不同浓度NaF的水溶液喂养小白鼠，一段时间后，测量小白鼠细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度，分别获得细胞内的ATP浓度数据和产热量曲线。下列分析错误的是()NaF浓度(106g/mL)ATP浓度(104mol/L)A组02.97B组502.73C组1501.40A该实验的测量指标是细胞产热量和细胞内的ATP浓度B高浓度的NaF组产热量峰值和ATP浓度均低于对照组CNaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用D该实验采用了空白对照和相互对照解析：B结合题意分析可知，该实验的测量指标有两个：细胞产热量和细胞内ATP的浓度，A正确；分析题图和题表可知，高浓度NaF组(即C组)的细胞产热量峰值高于对照组(即A组)，而细胞内ATP浓度低于对照组，B错误；从表格中数据分析可知，NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用，C正确；该实验有空白对照组(A组)和不同浓度的NaF实验组(B组和C组)相互对照，D正确。4研究表明，线粒体功能异常与衰老密切相关。某科研人员研究中药党参对某种衰老模型小鼠肝细胞线粒体中酶活性的影响，以此了解其在延缓衰老方面的作用机制，实验结果如表所示。相关分析不合理的是()组别a酶活性相对值b酶活性相对值正常小鼠组11.7652.44模型小鼠组7.7538.57党参提取物低剂量组7.6638.93党参提取物中剂量组9.8143.15党参提取物高剂量组11.0249.63注：a酶存在于线粒体基质中，b酶存在于线粒体内膜上，二者均与细胞呼吸相关。A细胞呼吸中a酶与b酶催化的反应均需消耗氧气B本实验中的正常小鼠组和模型小鼠组均为对照组C随着党参提取物剂量的升高，a酶和b酶的活性逐渐增强D高剂量党参提取物可通过增强酶活性改善衰老小鼠的线粒体功能解析：A已知a酶存在于线粒体基质中，说明其可能参与有氧呼吸第二阶段，而有氧呼吸第二阶段不消耗氧气，A错误；根据题干及表格信息可知，不同剂量的党参提取物处理组为实验组，而正常小鼠组和模型小鼠组为对照组，B正确；分析表格中a酶和b酶的活性可知，随着党参提取物剂量的升高，两种酶的活性均逐渐增强，由此可知，高剂量党参提取物可通过增强酶的活性来提高(或改善)衰老小鼠线粒体的功能，C、D正确。5如图为酶促反应相关曲线图，Km表示酶促反应速率为1/2vmax时的底物浓度。竞争性抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争性结合酶的活性部位；非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失。下列分析错误的是()AKm越大，酶与底物亲和力越高B加入竞争性抑制剂，Km增大C加入非竞争性抑制剂，vmax降低D非竞争性抑制剂破坏酶的空间结构解析：A根据题干信息可知，Km越大，代表酶促反应速率达到1/2vmax时所需要的底物浓度越大，即酶促反应需要高浓度的底物才能正常进行，从而说明底物与酶的亲和力越低，A错误；当反应环境中存在竞争性抑制剂时，需要增加底物的浓度才能保证反应的正常进行，即Km会增大，B正确；已知“非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合，从而使酶的活性部位功能丧失”，若反应环境中增加了非竞争性抑制剂，则会导致部分酶的活性部位空间结构改变、功能丧失，进而导致vmax降低，C、D正确。6如图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。有关分析合理的是()A本实验的自变量是不同的催化剂B本实验的无关变量有温度和酶的用量等C1号与2号、1号与4号可分别构成对照实验D分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能解析：C该实验的自变量是不同的反应条件(如温度、催化剂的种类、是否添加催化剂等)，A项错误；除自变量外，实验过程中存在的会影响实验现象或结果的其他因素或条件称为无关变量，如肝脏研磨液用量、过氧化氢的浓度、溶液体积、反应时间等，B项错误；符合单因子变量的组别间可形成对照，1号与2号只有温度不同，1号与4号只有是否添加肝脏研磨液的差异，故可形成对照，C项正确；加热能提高反应物能量从而加快过氧化氢分解速率，而不是降低反应的活化能，D项错误。7如图所示中a、b、c分别代表不使用催化剂、使用无机催化剂、最适条件下使用酶催化的化学反应过程，据图分析下列叙述错误的是()AE代表酶为化学反应降低的活化能B比较a、c两条曲线，可以得出酶具有高效性的结论CE1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能D高温、过酸和过碱条件下，c曲线的最高点都会上移解析：B根据题干，a、c分别表示没有加催化剂和加入酶的化学反应过程曲线，因此E代表酶为化学反应降低的活化能，A正确；比较a、c两条曲线，可以得出酶具有催化性，B错误；E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能，C正确；高温、过酸和过碱条件下，酶的活性都会降低甚至失活，因此c曲线的最高点都会上移，D正确。8图一曲线a表示在最适温度、最适pH条件下生成物的量与时间的关系，图二曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，酶促反应速率与反应物浓度的关系。据图分析正确的是()A图一曲线a中，A点后，限制生成物的量不再增加的因素是酶的数量不足B分别在图二中取B、C点的速率值，对应图一中的曲线c和dC图二曲线，酶减少后，图示反应速率可用曲线f表示D减小pH，重复该实验，图二曲线b应变为曲线f；增大pH，应变为曲线e解析：C图一曲线a中，A点后生成物的量不再随时间的递增而增加，说明反应物已耗尽，限制因素为反应物的浓度，A错误；在图二中，B点的限制因素是反应物浓度，对应图一中的A点之前的曲线，C点的限制因素是酶的数量，在图一中没有与之对应的曲线，B错误；图二曲线中，当底物浓度一定时，减少酶量，反应速率降低，C正确；图二曲线b表示在最适pH下，反应物浓度与酶促反应速率的关系，无论pH是增大还是减小，酶的活性均降低，曲线b都应变为曲线f，D错误。9研究人员从胡萝卜中提取过氧化物酶(POD)所做的实验结果如下图所示，有关分析正确的是()A处理时间从15分钟增加到80分钟，40下POD活性减小最显著B处理时间60分钟内，在所有的温度下POD活性都显著下降C该实验的因变量是POD活性，自变量有温度、时间和底物浓度DH2O2浓度过高会抑制POD的活性，与温度对POD活性的影响完全相同解析：C据图分析，处理时间从15分钟增加到80分钟，45 下POD活性减小最显著，A错误；处理时间60分钟内，25 下POD活性下降不显著，B错误；据图分析可知，该实验的因变量是POD活性，自变量有温度、时间和底物浓度等，C正确；H2O2浓度过高会抑制POD的活性，与温度对POD活性的影响不完全相同，D错误。10科研人员在等量的四种浓度不同的大豆蛋白溶液中分别加入等量某种碱性蛋白酶，在一定条件下，水解120 min，获得实验结果如图所示(水解度是指蛋白质分子中被水解的肽键数占总的肽键数的百分比)。下列叙述正确的是()A该实验的自变量是大豆蛋白溶液的浓度与体积B实验中应保持温度与pH等无关变量相同且适宜C120 min后溶液中所有的肽键均已被水解D大豆蛋白溶液浓度为3%时获得的水解产物最多解析：B由曲线图可知，本实验的自变量为大豆蛋白溶液的浓度，因变量为水解度，大豆蛋白溶液的体积是无关变量，A错误；确定了实验的自变量和因变量之后，要保证可能影响实验的无关变量(如温度、pH、溶液体积等)相同且适宜，B正确；在120 min后，4组实验的水解度均未达到25%，由此说明被水解的肽键数均不足25%，C错误；图示只能说明在实验过程中，相同时间内浓度为3%的大豆蛋白溶液的水解度(反映水解产物量)高于其他组，此处必须强调时间范围，D错误。二、非选择题11现有两种淀粉酶A与B，某小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，做了相关探究实验。实验过程如表所示。组别步骤12345678.设置水浴缸温度()2030405020304050.取8支试管，各加入浓度相同的淀粉溶液10 mL，分别保温5 min1010101010101010.另取8支试管，各加入等量浓度相同的淀粉酶溶液，分别保温5 min酶A酶A酶A酶A酶B酶B酶B酶B.将温度相同的两支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5 min实验结果：对各组实验中淀粉含量进行检测，计算实验后与实验前淀粉含量的比值，结果如图所示。(1)该实验的自变量是_，无关变量有_(至少写出2项)。(2)对比几组实验结果可知，酶A在_条件下活性最高。(3)此实验通过检测淀粉的剩余量来表示酶的活性，不能通过用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示，说明理由：_。解析：(1)分析表格信息可知，本实验共设置8组，其中涉及的自变量有温度和催化剂种类；再根据实验结果可知，实验的因变量为淀粉含量，其余可能影响酶