一種形式(來自太陽能或化學(xué)能)的儲(chǔ)備能量被用于另一種形式(機(jī)體運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)合成、某些物質(zhì)的運(yùn)輸和生物電等),必須要有某種途徑將產(chǎn)能與需能過程連接起來,即:暫時(shí)把來自于放能反應(yīng)的能量?jī)?chǔ)存起來,以便用于推進(jìn)另一個(gè)吸能反應(yīng)。而ATP就是將其連接起來的物質(zhì),所以可以說ATP是能量代謝的樞紐。細(xì)胞的能量通貨──ATP是高中生物學(xué)學(xué)習(xí)中的一個(gè)重點(diǎn),也是高考?嫉闹R(shí)點(diǎn)。本文以高考題為例,從命題的角度來看ATP常考的考題類型。
1 單純的考查ATP
1.1 考查ATP的結(jié)構(gòu)
[例1] 三磷酸腺苷的分子簡(jiǎn)式和18個(gè)三磷酸腺苷所含的高能磷酸鍵的數(shù)目分別是( )
A.A-P-P和18個(gè) B.A-P~P~P和18個(gè)
C.A-P~P~P和36個(gè) D.A-P~P-P和36個(gè)
[解析]從ATP的分子簡(jiǎn)式A-P~P~P可知,一個(gè)ATP分子由一個(gè)腺苷和三個(gè)磷酸基團(tuán)構(gòu)成,含有2個(gè)高能磷酸鍵,所以18個(gè)三磷酸腺苷應(yīng)含有36個(gè)高能磷酸鍵。
答案:C
1.2 考查ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化
[例2] ATP轉(zhuǎn)化為ADP可表示為下圖,其中X和Y分別代表( )
A.H2O、[H] B.Pi、H2O
C.H2O、Pi D.能量、Pi
[解析]ATP在酶的作用下水解成ADP和磷酸的過程,也和其他物質(zhì)比如蛋白質(zhì)的水解一樣也是需要水的參與的,所以X表示水。這一點(diǎn)是教材中沒有提到的,但我們?cè)趯W(xué)習(xí)ATP時(shí)要知道這里的水在寫反應(yīng)式時(shí)是省略了的。
答案:C
2 和核酸一起考查二者的結(jié)構(gòu)
2.1 考查元素組成?梢耘c細(xì)胞中的其他分子比如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類、核酸等一起來考查這些物質(zhì)的組成元素。
[例3](10江蘇卷,1)下列關(guān)于核酸的敘述中,正確的是( )
A.DNA和RNA中的五碳糖相同
B.
C.組成DNA與ATP的元素種類不同
D.
E.T2噬苗體的遺傳信息貯存在RNA中
F.
G.雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)
H.
[解析]本題主要考查核酸的組成、結(jié)構(gòu)和功能。從核酸和ATP的結(jié)構(gòu)可以知道都是由C、H、O、N、P五種元素組成,B項(xiàng)錯(cuò)誤。另外蛋白質(zhì)的組成元素主要是C、H、O、N,有些還含有S、P等;糖類、脂肪、固醇的組成元素都只有C、H、O;磷脂的組成元素也和ATP一樣。
答案:D
2.2 考查結(jié)構(gòu)。常以圖示或簡(jiǎn)式的形式要求考生能正確判斷圖示的含義。
[例4] 在下列四種化合物的化學(xué)組成中,“○”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近的是 ( )
A.①和② B.②和③ C.③和④ D.①和④
[解析]ATP脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后是RNA的基本組成單位之一──腺嘌呤核糖核苷酸,即①“○”中表示的含義;②中的A表示腺嘌呤;③和④分別表示DNA和RNA的片段,③中的A表示腺嘌呤脫氧核苷酸;④中的A表示腺嘌呤核糖核苷酸,所以①和④“○”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近。
答案:D
3 與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)木C合
ATP水解釋放能量,細(xì)胞絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的。比如主動(dòng)運(yùn)輸、細(xì)胞分別等生命活動(dòng)。所以這些過程也常常和ATP一起考查。
[例5](10廣東卷,31) 圖1是植物從土壤中吸收某礦物質(zhì)離子示意圖。據(jù)圖判斷,該離子跨膜進(jìn)入根毛細(xì)胞的方式為
A. 自由擴(kuò)散 B. 協(xié)助擴(kuò)散
C. 主動(dòng)運(yùn)輸 D. 被動(dòng)運(yùn)輸
[解析]考查學(xué)生獲取信息的能力和理解能力。主動(dòng)運(yùn)輸是指物質(zhì)逆濃度梯度,在載體的協(xié)助下,在能量的作用下運(yùn)進(jìn)或運(yùn)出細(xì)胞膜的過程。結(jié)合圖示可以看出,該礦質(zhì)離子的跨膜運(yùn)輸是逆濃度梯度的并且需要載體蛋白的協(xié)助同時(shí)消耗ATP,故應(yīng)為主動(dòng)運(yùn)輸。
答案:C
4 與細(xì)胞呼吸和光合作用的綜合
4.1 考查合成ATP的部位
[例6](12北京,1)細(xì)胞中不能合成ATP的部位是( )
A.線粒體的內(nèi)膜 B.葉綠體中進(jìn)行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)
C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜 D.藍(lán)藻(藍(lán)細(xì)菌)中進(jìn)行光反應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)
[解析]本題雖直接考查ATP的合成部位,實(shí)則考查光合作用和細(xì)胞呼吸的過程和原理。真核生物有氧呼吸第三階段在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行,生成大量ATP;綠色植物光合作用的光反應(yīng)階段在類囊體薄膜上將光能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在ATP上的活躍化學(xué)能;藍(lán)藻進(jìn)行光合作用在光合片層的薄膜上,將光能轉(zhuǎn)化ATP;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)無法生成ATP。通過光合作用和細(xì)胞呼吸的過程和原理我們可以知道合成ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(基質(zhì)和內(nèi)膜)、葉綠體類囊體膜。
答案:C
4.2 考查合成ATP的途徑及能量來源
[例7](08廣東,4).關(guān)于葉肉細(xì)胞在光照條件下產(chǎn)生ATP的描述,正確的是
A.無氧條件下,光合作用是細(xì)胞ATP的唯一來源
B.有氧條件下,線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)都能產(chǎn)生ATP
C.線粒體和葉綠體合成ATP都依賴氧
D.細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP均來源于線粒體和葉綠體
[解析]無氧條件下植能物也可以通過無氧呼吸形成ATP,A錯(cuò);只有有氧呼吸第三階段形成ATP有氧的參與,C錯(cuò);細(xì)胞質(zhì)中消耗的ATP也可以來自細(xì)胞呼吸第一階段,第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)行,D錯(cuò)。通過光合作用和細(xì)胞呼吸的過程和原理我們可以知道合成ATP的能量來源主要是細(xì)胞呼吸,其次是光合作用。合成ATP的途徑有有氧呼吸的三個(gè)階段、無氧呼吸的第一階段和光合作用的光反應(yīng)階段。
答案:B
5 小結(jié)
高考對(duì)ATP的考查一般以選擇題的形式,并且不單獨(dú)考查ATP,非選擇題對(duì)ATP的考查一般都是滲透在細(xì)胞呼吸和光合作用中,大都難度不大。如11年廣東26題等。
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