2024届高三生物一轮复习基础夯实练11：细胞的能量“货币”ATP

基础夯实练11  细胞的能量“货币”ATP

一、选择题

1．ATP是细胞的能量“货币”，以下叙述不正确的是(　　)

A．细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能

B．细胞代谢可在温和条件下快速发生是因为ATP和ADP之间的快速转化

C．ATP水解属于放能反应，释放的能量可用于吸能反应，如光合作用暗反应中C3的还原

D．萤火虫尾部发光过程中除了荧光素、ATP，还离不开荧光素酶的参与

2．下列有关ATP的叙述错误的是(　　)

A．ATP由腺嘌呤、核糖和3个磷酸基团连接而成，ATP中的A与DNA中碱基A含义不同

B．运动员在剧烈运动时ATP快速水解，其释放的能量可以转换成肌肉收缩的机械能

C．剧烈运动时人体骨骼肌细胞可通过无氧呼吸产生乳酸，乳酸中仍含有大量的ATP未被释放出来

D．人体内成熟的红细胞中没有线粒体，仍能产生ATP

3.cAMP是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成，是细胞内的一种信号分子，其结构组成如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．cAMP的元素组成与磷脂分子不相同

B．cAMP存在于突触间隙中

C．a所示物质名称为腺苷

D．b所指化学键是脱水形成的

4．ATP合成酶参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，作用机理是在跨膜质子(H ＋)电化学梯度驱动下合成 ATP，下列说法错误的是(　　)

A．该酶广泛分布于线粒体、叶绿体的内外膜和原核细胞的质膜上

B．ATP 合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于与膜结合部位的稳定

C．H ＋跨膜驱动ATP合成的运输方式是协助扩散，需要转运蛋白协助

D．ATP的合成在细胞中时刻进行并与ATP的水解处于动态平衡

5．(2023·河北张家口高三检测)细胞代谢过程离不开酶的催化和ATP的供能。下列关于酶和ATP的叙述，正确的是(　　)

A．酶的合成需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化

B．酶促反应速率加快的过程中，酶的活性也一定在升高

C．饥饿状态下，细胞内ATP的水解速率大于其合成速率

D．ATP中含有腺嘌呤，而酶中一定不含有腺嘌呤

6．(2023·黑龙江哈尔滨高三模拟)下列关于水稻细胞内ATP的叙述，正确的是(　　)

A．只能由细胞呼吸产生

B．细胞内主要的能源物质

C．可为通道蛋白的运输提供能量

D．释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合

7．(2023·福建南平高三阶段练习)ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如下图所示)。下列叙述错误的是(　　)

A．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATP

B．ATP推动蛋白质做功的过程，存在放能反应与吸能反应过程

C．ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能

D．主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少

8．(2023·湖北孝感高三检测)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)

A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP

B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性

C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等

D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内

9．磷酸肌酸是在肌肉或其他兴奋性组织(如脑和神经)中的一种高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暂时贮存形式，ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化。下列相关叙述错误的是(　　)

磷酸肌酸(C～P)＋ADP↔ATP＋肌酸(C)

A．磷酸肌酸(C～P)在形成肌酸的过程中特殊化学键断裂

B．磷酸肌酸是肌肉中能量储存的一种形式，但不是细胞内的直接能源物质

C．剧烈运动时，在磷酸肌酸的作用下肌肉细胞ATP的含量保持相对稳定

D．磷酸肌酸释放的能量可以用于各项生命活动

10．(2023·山西太原高三月考)下列有关ATP的叙述正确的是(　　)

A．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成

B．细胞中需要能量的活动都是由ATP直接供能

C．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应

D．人成熟的红细胞既不能合成酶，也不能产生ATP

11．(2023·江苏新海高级中学高三检测)睡眠是动物界普遍存在的现象。腺苷是一种重要的促眠物质。图1为腺苷合成及转运示意图，ATP运到胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究发现，腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合，可促进K＋通道开放，腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。图2为测定基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化的一种腺苷传感器。下列相关叙述错误的是(　　)

A．利用AK活性抑制剂或利用A2激动剂可改善失眠症患者睡眠

B．由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过自由扩散的方式转运至胞外

C．由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度

D．ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸产生腺苷

二、非选择题

12．科学家分别将细菌紫膜质(蛋白质)和ATP合成酶重组到脂双层(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)上，在光照条件下，观察到如图所示的结果。另外科学研究表明每个细菌内的ATP含量基本相同，可利用下图所示反应原理来检测样品中细菌数量。放线菌(原核生物)产生的寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成。

根据以上内容，回答下列问题：

(1)从ATP合成酶的功能来看，说明某些膜蛋白具有______________________的功能。

(2)H＋进入脂质体内部的运输方式具有______________________________特点。图丙在停止光照后短时间内，脂质体产生ATP的能量来源是__________________。

(3)利用图示反应原理来检测样品中细菌数量时，荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，原因是________________________________________________________________________。

(4)寡霉素不能用来抑制细菌细胞的繁殖，原因是________________________________。

13．研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答下列问题：

(1)ATP的结构简式是______________，神经细胞中的ATP主要来自__________(细胞结构)。研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是_______________。

(2)由图可知，ATP在传递信号过程中，在细胞间隙中的有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是____________。

(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，二者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，则图中的________________属于无关变量，应予以排除。

参考答案

1．B　[ATP是直接能源物质，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，A正确；细胞代谢可在温和条件下快速发生是因为酶的催化作用，B错误；ATP水解会释放能量，用于吸能反应等生理活动，如光合作用暗反应中C3的还原，C正确；萤火虫发光细胞中的荧光素在荧光素酶的催化下并接受ATP供能后，才可以转化，即可发出荧光，D正确。]

2．C

3．D　[cAMP的元素组成与磷脂分子相同，都是C、H、O、N、P，A错误；cAMP是细胞内的一种信号分子，突触间隙在细胞外，所以它不会存在于突触间隙，B错误；a所示物质名称为腺嘌呤，C错误；b所指化学键是磷酸和核糖之间脱水形成的，D正确。]

4．A

5．A　[酶的化学本质是蛋白质或RNA，其合成过程需要消耗ATP，ATP的合成也需要酶的催化，A正确；酶促反应速率加快的过程，酶的活性不一定升高，如酶促反应速率也会随着底物浓度或酶浓度的升高而升高，而该过程酶的活性不变，B错误；无论什么状态下，只要机体正常，活细胞内ATP的水解与合成处于动态平衡中，C错误；ATP中含有腺嘌呤，而酶的化学本质是蛋白质或RNA，蛋白质中不含有腺嘌呤，RNA中含有腺嘌呤，D错误。]

6．D　[ATP可以来自细胞呼吸或光合作用，A错误；ATP是细胞内的直接能源物质，B错误；通过通道蛋白的运输为协助扩散，不耗能，C错误；ATP末端的磷酸基团可以转移到某些蛋白质如载体蛋白，并与之结合，D正确。]

7．A　[ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，失去的能量并不能用于再生成ATP，A错误；ATP推动细胞做功过程中，ATP的水解是放能反应，蛋白质磷酸化过程是吸能反应，因此该过程存在吸能反应和放能反应，B正确；主动运输过程中，ATP可将载体蛋白磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，这是吸能反应，然后做功，失去能量，载体蛋白恢复原状，这是放能反应，因此主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少，D正确。]

8．B

9．D　[一般而言，细胞内的直接能源物质是ATP，磷酸肌酸中的能量也需要先转移到ATP中才能直接供应于生命活动，D错误。]

10．C　[ATP的产生途径包括光合作用和呼吸作用，因此淀粉水解成葡萄糖时没有ATP的生成，A错误；ATP是直接能源物质，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP供能，但也有少数由GTP、UTP等供能，B错误；人成熟红细胞没有细胞核和细胞器，因此不能合成酶，但能通过无氧呼吸产生ATP，D错误。]

11．B　[通过图1可知，利用AK活性抑制剂可抑制腺苷转化为AMP，有利于睡眠；腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠，故使用A2激动剂也可改善失眠症患者睡眠，A正确；由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐的方式转运至胞外，B错误；由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度，C正确；ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸产生腺苷，D正确。]

12．(1)催化和运输　(2)逆浓度运输、需要载体、消耗能量　H＋势能　(3)每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关　(4)寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成，而细菌没有线粒体结构，所以寡霉素对细菌的生理过程不起作用

13．(1)A—P～P～P　线粒体　ATP与ADP迅速相互转化　(2)腺苷　(3)典型神经递质

解析　(1)ATP的结构简式是A—P～P～P。动物细胞中，线粒体是有氧呼吸的主要场所，所以神经细胞中的ATP主要来自线粒体。ATP是直接能源物质，在体内含量很少，可通过ATP与ADP迅速相互转化而形成。(2)ATP脱去一个磷酸基团为ADP，脱去两个磷酸基团为AMP，如果磷酸基团完全脱落，剩下的则是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(3)若要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，可以设法把ATP与典型神经递质分开，单独去研究其作用，即用化学物质阻断典型神经递质，所以典型神经递质是实验的无关变量。