生物必修1《分子与细胞》第一节 ATP是细胞内的“能量通货”练习题

课时分层作业(十)　ATP是细胞内的“能量通货”

(建议用时：40分钟)

题组一　ATP的结构特点与功能

1．如图表示ATP的结构，其中表示高能磷酸键的是(　　)

A．①②    B．①③　　　C．②③　　　D．③④

A　[图中①和②表示高能磷酸键，③是普通磷酸键，④是腺苷中的化学键。]

2．下列有关ATP的说法正确的是(　　)

A．ATP是RNA合成过程中的直接能源物质之一

B．ATP的两个高能磷酸键中只有远离A的能水解

C．A表示腺嘌呤，P表示磷酸

D．ATP与ADP中所含元素种类不同

A　[ATP是RNA合成过程中的直接能源物质之一，A正确；ATP中存在两个高能磷酸键，远离A的那一个更容易断裂，释放出其中的能量，B错误；根据以上分析可知，A表示腺苷，P表示磷酸，C错误；ATP与ADP中所含元素种类相同，都含有C、H、O、N、P元素，D错误。]

3．下列关于ATP的描述正确的是(　　)

A．一个ATP分子中含有三个高能磷酸键

B．动物体内主要的储能物质是ATP

C．ATP是直接能源物质

D．线粒体是合成ATP的唯一场所

C　[一个ATP分子中含有两个高能磷酸键，A错误；动物体内主要的储能物质是脂肪，而ATP是直接能源物质，B错误、C正确；合成ATP的场所有线粒体、叶绿体和细胞质基质，D错误。]

4．ATP是细胞内的直接能源物质，其分子结构简式为

APPP(①～③表示化学键)。下列关于ATP的叙述正确的是(　　)

A．化学键①～③断裂后释放的能量相等

B．化学键③最易断裂并释放大量能量

C．ATP在生命活动旺盛的细胞中含量多

D．只有化学键③是高能磷酸键

B　[①是普通磷酸键，③是高能磷酸键，③所含能量比①多，A错误；③是远离腺苷的高能磷酸键，容易发生断裂，B正确；ATP在身体中的含量少，但和ADP的转化速度很快，C错误；图中②和③都是高能磷酸键，D错误。]

题组二　ATP与ADP的动态平衡

5．ADP转变为ATP还需要(　　)

A．Pi、酶、腺苷、能量 B．Pi、能量

C．能量、腺苷、酶 D．Pi、能量、酶

D　[ADP含有两个磷酸基团，ATP含有三个磷酸基团，ADP转变为ATP需要Pi、放能反应释放的能量和酶的催化，选D。]

6．以下为ATP和ADP相互转化的示意图，对这一过程的叙述不正确的是(　　)

ATPADP＋Pi＋能量

A．存在着能量的释放和储存

B．保证了生命活动的顺利进行

C．持续不断地在生物活细胞中进行

D．此过程物质与能量变化都是可逆的

D　[该反应为ATP与ADP的相互转化，存在着能量的释放和储存，A正确；ATP释放的能量用于各项生命活动，保证了生命活动顺利进行，B正确；体内ATP的含量较少，可与ADP迅速转化，持续不断地在生物活细胞中进行，C正确；此过程物质变化是可逆的，而能量变化是不可逆的，D错误。]

7．细胞代谢与ATP密切相关，丹麦生物学家斯科因研究ATP合成酶而获得诺贝尔奖，下列说法正确的是(　　)

A．由活细胞产生的ATP合成酶在体外不具有催化活性

B．ATP合成酶催化反应的最适温度与其保存温度相同

C．ATP脱去两个磷酸基团后可作为合成RNA的原料

D．代谢旺盛的细胞中ATP的水解速率大于合成速率

C　[酶活性的发挥需要适宜的条件，只要条件适宜，由活细胞产生的ATP合成酶在体外也具有催化活性，A错误；ATP合成酶催化反应的最适温度为37 ℃左右，而其保存温度却在低温(0～4 ℃)条件下保存，B错误；ATP去掉后面2个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为RNA的单体之一，C正确； 代谢旺盛的细胞中ATP的水解速率依然等于合成速率，只不过都加快而已，D错误。]

8．下列有关细胞与能量的叙述，正确的是(　　)

A．ATP水解产生的能量用于细胞中的吸能反应

B．ATP中大量的能量储存在腺苷和磷酸基团中

C．放能反应增强时ATP只进行合成而不能水解

D．ATP－ADP循环使细胞内物质和能量得以循环利用

A　[ATP水解产生的能量用于细胞中的吸能反应，A正确；ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中，腺苷和磷酸基团之间为普通磷酸键，B错误；放能反应增强时ATP合成增加，但也有ATP的水解，C错误；能量不能循环利用，D错误。]

9.分析ATP与ADP相互转化示意图，下列有关说法正确的是(　　)

A．若图中Pi代表磷酸，则B为ADP，C为ATP

B．在B→C的反应中，产生的E2来源于高能磷酸键的断裂释放出的能量

C．E1不是物质，对于人、动物、真菌、植物和细菌来说，E1来自细胞呼吸

D．C→B与B→C都可以伴随着放能反应和吸能反应

B　[分析题图可知，图中Pi代表磷酸，B为ATP，C为ADP，故A错误；B→C过程为ATP的水解过程，释放的能量来源于高能磷酸键的断裂，故B正确；E1是合成ATP所需要的能量，对于植物来说，能量来自细胞呼吸和光能，故C错误；ATP与ADP的相互转化过程中，ATP的合成伴随着放能反应，ATP的水解伴随着吸能反应，故D错误。]

10．下图是ATP的分子结构，请据图回答下列问题：

(1)ATP的分子简式为____________________________________________。

(2)图中虚线部分的名称是________________。

(3)写出ATP与ADP相互转变的反应式：____________________________；该反应进行的场所是________。

(4)在生物体内，ATP水解释放的能量的去向是：_______________________

_______________________________________________________________。

解析：ATP的分子简式为A－P～P～P。(2)虚线部分的组成为含氮碱基和五碳糖，故为腺苷。(3)ATP与ADP在酶的作用下不断的转化循环， ATPADP＋Pi＋能量，在细胞中ATP与ADP不断转化为代谢提供能量，故反应场所为细胞。(4)生物体内ATP水解释放的能量直接用于各项生命活动。

答案：(1)A－P～P～P　(2)腺苷　(3)ATPADP＋Pi＋能量　细胞内　(4)直接用于各项生命活动

11.人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动 3 s以内的能量供应。某运动员参加短跑比赛过程中，肌肉细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图所示。请根据图回答下列问题：

(1)a→b的变化过程，ATP被水解，释放的能量用于________。

(2)b→c过程中，ATP含量增加，说明________________加强，释放更多的能量，供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。

(3)从整个曲线看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明______________

_______________________________________________________________。

解析：(1)由图可知，a→b段ATP含量减少，ATP被水解，释放大量的能量用于肌肉的收缩等生命活动，来维持剧烈运动。

(2)b→c段ATP含量上升，是由于细胞呼吸的加强，释放了更多的能量，供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。

(3)从整个曲线看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明虽然ATP在细胞内含量少，但与ADP之间的相互转化却十分迅速，使细胞内的ATP的含量总是处于动态平衡之中，使生物体内部的供能环境相对稳定，保证各项生命活动的正常进行。

答案：(1)肌肉收缩等生命活动　(2)细胞呼吸

(3)ATP在细胞内含量虽少，但与ADP之间的相互转化却十分迅速，使细胞内的ATP的含量总是处于动态平衡之中，构成生物体内部的稳定供能环境

12．ATP是细胞的能量“通货”，细胞内还有与 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。下列有关叙述中，错误的是(　　)

A．ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解

B．CTP中高能磷酸键全部水解后的产物能作为合成 DNA 分子的原料

C．GTP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随 GTP的水解

D．UTP分子中含有3个磷酸基团、2个高能磷酸键

B　[ATP 分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解，如钠钾泵可催化ATP水解，A正确；根据题意可知，CTP与ATP的结构类似，因此CTP中高能磷酸键全部水解后的产物为胞嘧啶核糖核苷酸，是合成RNA的原料，而合成DNA的原料是脱氧核糖核苷酸，B错误；GTP的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随GTP的水解，也可能是ATP、CTP等的水解，C正确；UTP是尿苷三磷酸的英文缩写，且UTP与ATP的结构类似，故UTP分子中含有3个磷酸基团、2个高能磷酸键，D正确。]

13．某种物质的结构简式为A—Pα～Pβ～Pγ，下列有关该物质的叙述正确的是(　　)

A．该物质含有三个高能磷酸键，都能为生命活动提供能量

B．该物质的β、γ位磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的一个基本单位

C．该物质的能量储存在高能磷酸键中，A—P间的化学键没有能量

D．该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于叶绿体中水的分解

B　[ATP含有2个高能磷酸键，只有末端的高能磷酸键能为生命活动提供能量，A错误；ATP 的β、γ位磷酸基团脱离，剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的一个基本单位，B正确；A—P间的化学键含有能量，只是高能磷酸键中的能量更多，C错误；叶绿体中水的分解需要的是光能，D错误。]

14．如图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是(　　)

A．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内

B．ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂

C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系

D．图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同

D　[细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，即该过程也可发生在原核细胞内，A错误；ATP分子水解时，远离腺苷的高能磷酸键即图中所示的化学键④最易断裂，B错误；细胞中的吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，放能反应一般与ATP的合成反应相联系，C错误；图中酶1和酶2的化学本质相同，都是蛋白质，但是二者的种类不同，酶1是ATP水解酶，酶2是ATP合成酶，D正确。]

15．生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们的用途有一定差异，如表所示。下列相关叙述，最为准确的是(　　)

A.无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所有线粒体和叶绿体

B．在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP

C．UTP分子中所有高能磷酸键断裂后，可得到尿嘧啶脱氧核苷酸

D．葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程中，可由ATP直接供能

D　[叶绿体内能产生ATP，但必须要有光照，无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所只有线粒体和细胞质基质，A错误；ATP是细胞内能量“通货”，也就是说蛋白质、糖原、脂肪和磷脂的合成也可由ATP直接供能，B错误；脱氧核苷酸中没有尿嘧啶脱氧核苷酸，C错误；ATP是直接能源物质，蔗糖等物质的合成可由ATP直接供能，D正确。]

不能根据实验的目的与结果作出科学的分析

16．利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”可以对食品中细菌的含量进行检测：

①将待测样品研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；

②记录发光强度并计算ATP含量；

③测算出细菌数量。

分析并回答下列问题：

(1)荧光素接受________________提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成________________(填“正比”或“反比”)。根据ATP含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中ATP含量________________。

(2) “荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是________________；生物细胞中ATP的水解一般与________________(填“吸能反应”或“放能反应”)相联系。

(3)研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度的关系如下图所示。

其中经________________(填“高浓度盐溶液”“Hg2＋”或“高温”)处理后的酶活性可以恢复，Hg2＋处理后酶活性降低可能是因为________________。若要节省荧光素酶的用量，可以使用________处理。

解析：(1)ATP是生命活动的直接能源物质，因此荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。ATP数量越多，提供能量越多，发光强度越大。每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定，故可以根据ATP含量进而测算出细菌数量。(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是ATP中高能磷酸键中储存的活跃化学能转化形成光能。ATP水解可为生命活动提供能量，生物细胞中ATP的水解一般与吸能反应相联系。(3)比较曲线中“高浓度盐溶液”、“Hg2＋”或“高温”对酶处理的曲线可知，其中经高浓度盐溶液处理后的酶活性可以恢复。Hg2＋处理后会破坏荧光素酶(蛋白质)空间结构，导致酶活性降低。据图分析，用Mg2＋处理荧光素酶后，在较低荧光素酶浓度下就能达到较高发光强度，所以若要节省荧光素酶的用量，可以使用Mg2＋处理。

答案：(1)ATP　正比　大致相同且相对稳定

(2)(ATP中活跃的)化学能→光能　吸能反应　(3)高浓度盐溶液　破坏了酶的空间结构　Mg2＋