专题二 第1讲 酶和ATP

第1讲酶和ATP

[考纲要求] 1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。2.A TP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。

考点一A TP的结构和作用

1．ATP的生成、利用与细胞代谢的关系

(1)ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键容易水解与合成。

(2)细胞中ATP含量很少，由于ATP与ADP间的快速转化，因此能保证生命活动的需要。

(3)ATP并非“唯一”的直接能源物质，直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP等。

(4)除光能、有机物中化学能之外，硝化细菌等化能合成作用的细菌可利用体外环境中的某些无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成A TP。

2．能源物质归纳

1．(2020·全国Ⅲ，29)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。

反应部位(1)______ 叶绿体的类囊体膜线粒体

反应物葡萄糖/ 丙酮酸等

反应名称(2)______ 光合作用的光反应有氧呼吸的部分过程合成ATP的能量来源化学能(3)________ 化学能终产物

乙醇、CO2(4)________ (5)________ (除ATP外)

答案(1)细胞质基质

(2)无氧呼吸

(3)光能

(4)O2、NADPH

(5)H2O、CO2

解析(1)(2)由反应物是葡萄糖，终产物除ATP外，还有乙醇和CO2，可知该过程是无氧呼吸，发生的场所(反应部位)是细胞质基质。(3)(4)由场所是叶绿体的类囊体膜和反应名称为光合作用的光反应，可知该过程合成A TP的能量来源是光能，终产物除ATP外，还有O2和NADPH。(5)由反应部位是线粒体，反应物是丙酮酸等，反应名称为有氧呼吸的部分过程，可知该过程是有氧呼吸的第二和第三阶段，终产物除ATP外，还有CO2、H2O。

思维延伸判断正误：

(1)在有氧和无氧的条件下，酵母菌细胞质基质中都能形成ATP(√)

(2)ATP在细胞中的含量高，以满足生命活动的需要(×)

(3)酶的合成需要ATP供能，A TP的合成需要酶的催化(√)

(4)在生物体的活细胞内，ATP与ADP的转化只能单向进行(×)

(5)DNA、ATP、磷脂所含元素的种类相同(√)

(6)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所(×)

(7)ATP中含有三个高能磷酸键(×)

2．(2016·全国Ⅰ，29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A TP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dA TP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。

答案(1)γ(2)α

解析(1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P 的磷酸基团应在γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dA TP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA 上，则32P应在α位。

思维延伸ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但在不同物质中表示的含义不同：

(1)写出图中A1～A4的含义：A1________；A2________________；A3________；A4________。

(2)图乙所示的过程可能是________或________。

答案(1)腺苷腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤(2)转录逆转录

1．细胞内有与ATP结构类似的GTP、CTP和UTP等高能磷酸化合物，但ATP用途较为广泛。下列有关叙述错误的是()

A．UTP分子中含有2个高能磷酸键，彻底水解可得到3种有机物

B．ATP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物中有某些酶的基本组成单位

C．ATP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随ATP的水解

D．唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶的过程是一个需要消耗ATP的胞吐过程

答案 A

解析UTP(三磷酸尿苷)彻底水解的产物为尿嘧啶、核糖和磷酸，其中磷酸属于无机物，A 错误；A TP分子中高能磷酸键全部断裂后的产物有腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸，其中腺嘌呤核糖核苷酸是RNA类酶的基本组成单位，B正确；某些吸能反应可能伴随GTP、CTP或UTP

的水解，C正确。

2．(2019·山东淄博三模)ATP合成酶是一种结构复杂的蛋白质，位于生物膜上，能催化ATP 的合成。下列叙述错误的是()

A．ATP和ATP合成酶都含有核糖

B．ATP合成酶可催化高能磷酸键的合成

C．真核细胞中ATP合成酶可分布于线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上

D．ATP合成酶在温和的条件下发挥作用

答案 A

解析ATP中含有核糖，A TP合成酶中不含有核糖，A错误；ATP合成酶能催化高能磷酸键的合成，使ADP形成ATP，B正确；根据题意，A TP合成酶位于生物膜上，在真核细胞中ATP合成酶可分布于线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上，C正确；酶可以在温和条件下催化反应，D正确。

3．图1为ATP的结构，图2为A TP与ADP相互转化的关系式，以下说法正确的是()

A．图1中的五碳糖为脱氧核糖

B．图1中A代表腺苷，b、c为高能磷酸键

C．图2中反应向右进行时，图1中c键断裂并释放能量

D．图2中反应向左进行时，能量只能来自细胞呼吸

答案 C

解析图1为ATP的结构简式，图中的A代表腺嘌呤，其中的五碳糖为核糖，A与核糖结合形成腺苷，b、c为高能磷酸键，A、B错误；图2中反应向右进行时，表示ATP水解成ADP 和Pi，远离腺苷的高能磷酸键即图1中的c键断裂并释放能量，C正确；图2中ADP转化为ATP所需的能量可能来自光合作用吸收的光能或细胞呼吸释放的有机物中的化学能，D错误。

考点二酶及其相关曲线分析

1．酶的知识归纳