高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP巩固练习

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP巩固练习，共10页。
1.中国知名极限马拉松运动员陈盆滨在南极100公里极限马拉松中勇夺冠军,成为史上首位赢得国际性极限马拉松比赛冠军的中国人。在比赛过程中为他直接提供能量的物质是( )
A.ATP B.葡萄糖 C.肝糖原 D.脂肪
2.下列关于ATP的叙述,错误的是 ( )
A.ATP中含有C、H、O、N、P五种元素
B.ATP彻底水解产生腺苷和磷酸分子
C.ATP与ADP之间的相互转化十分迅速
D.生命活动所需的能量并非全部来自ATP
3.下图表示ATP的结构,下列相关叙述正确的是 ( )

A.b键断裂后形成ADP和Pi
B.图中的3表示ATP中的字母A
C.由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位之一
D.ATP是一种高能磷酸化合物
4.ATP分子在细胞内能够释放能量和储存能量,从结构上看,其原因是 ( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量
②三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合
③远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP上脱离,使ATP转变成ADP
④ADP可以迅速地与游离的磷酸基团结合,吸收能量形成特殊的化学键,使ADP转变成ATP
A.①③ B.③④ C.②④ D.①④
5.(经典题)如图表示ATP与ADP之间的转化,下列分析错误的是 ( )
A.A为ATP,B为ADP B.能量1和能量2来源不同
C.酶1和酶2是同一种酶 D.C1和C2是同一种物质
6.一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP约为40 kg,在剧烈运动时人体内ATP消耗的速度可达0.5 kg/min,由此可以推测 ( )
A.ATP分子中储存大量能量 B.细胞中ATP含量很高
C.细胞中ATP在迅速水解和生成 D.ATP是生命活动的直接能源物质
7.ATP是生物体内一种重要的能源物质,下列与其结构与功能相关的说法错误的是 ( )
图1
ATPADP+Pi
图2
A.图1中A为腺嘌呤,图2的A是腺苷
B.图1中的②极不稳定
C.图2中,反应①释放的磷酸基团可使蛋白质磷酸化
D.图2中,②反应需要的能量可来自光能和化学能
8.如图是ATP逐级水解的过程。据图判断,有关叙述正确的是 ( )
A.在温和条件下甲转化为ATP可快速发生是因为ADP含量高
B.胰岛素的分泌会加速细胞中ATP→甲的过程
C.由于两个相邻的磷酸基团都带有正电荷而相互排斥等,ATP中的特殊化学键并不稳定
D.ATP→甲与甲→ATP的过程属于可逆反应
9.下列过程中需要ATP水解供能的是 ( )
A.酒精进入肝脏细胞 B.肺泡中的氧气进入血液
C.肠道中的甘油进入小肠绒毛上皮细胞 D.胰腺细胞分泌胰岛素
10.ATP是一种非常重要的化合物,它是细胞的能量“货币”,其结构简式为A—P~P~P。ATP的水解可以为物质的主动运输功能,下图是ATP为主动运输供能的示意图。下列有关叙述错误的是 ( )
A.ATP中离A最远的两个磷酸基团被水解后,剩余部分是组成DNA的一种基本单位
B.参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶
C.在运输Ca2+的载体蛋白的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随能量的转移
D.由图可知,细胞中Ca2+的跨膜运输总是跟放能反应有关,即由ATP释放能量供给Ca2+的主动运输
11.酶是细胞代谢不可缺少的催化剂,ATP是生命活动的直接能源物质。如图是ATP逐级水解的过程图,以下说法正确的是 ( )
A.细胞内的酶和ATP均为多聚体,二者的合成过程均为吸能反应
B.细胞内的放能反应一般和ATP的水解有关,吸能反应一般和ATP的合成有关
C.一分子ATP水解为③的过程中,阶段Ⅲ释放的⑤最多
D.ATP水解释放的④可使蛋白质发生磷酸化导致其空间结构改变
12.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图所示。请据图回答下列问题:
(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 增强,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 。
(4)写出细胞新陈代谢放能反应中ADP与ATP之间的转化关系式 ,在吸能反应中ADP与ATP之间的转化关系式 。
【能力提升】
1.下列六种化合物的物质组成中,“”中所对应的含义最接近的是 ( )

A.③④和⑤⑥ B.①③和②⑤
C.①④和⑤⑥ D.①④和②③
2.核苷二磷酸激酶能催化ATP中磷酰基(—PO32−)转移给ADP生成ATP。分别用α、β、γ表示ATP上从远A端到近A端方向的三个磷酸基团所处的位置,下列有关说法错误的( )
A.ATP的结构简式可表示为A—Pγ~Pβ~Pα
B.核苷二磷酸激酶作用于Pβ~Pγ间的化学键
C.用32P标记Pα可追踪该反应磷酰基的去路
D.在核苷二磷酸激酶的作用下有ADP生成
3.萤火虫在夜晚能发出荧光,其发光的机理是:荧光素+ATP+O2氧化荧光素+①+2Pi+CO2+光,①代表生物体内的某种重要化学物质。下列叙述正确的是 ( )
A.萤火虫发光时细胞中的荧光素酶主要起调节作用
B.荧光素被激活过程发生的化学反应属于放能反应
C.萤火虫发出荧光时,ATP为荧光素的激发提供直接能源
D.ATP水解生成的①是ADP,靠近腺苷的特殊化学键断裂
4.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(见表),下列相关叙述最为准确的是 ( )
A.UTP中的U是指尿嘧啶
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分子脱去两个磷酸基团,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可由ATP直接供能
5.磷酸肌酸(C~P)是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物,其分解释放的能量比ATP水解释放的还多。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下,将其磷酸基团转移到ADP分子上,从而生成ATP和肌酸(C)。细胞中的肌酸积累时,会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP。ATP和磷酸肌酸相互转化的过程如下所示。下列相关叙述正确的是 ( )
磷酸肌酸(C~P)+ADPATP+肌酸(C)
A.磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的水解
B.人在剧烈运动时,肌细胞内磷酸肌酸的数量不会变化
C.磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP
D.与一般人相比,运动员肌细胞磷酸肌酸的含量较少
6.如图所示为ATP推动细胞做功的机理。据图分析,下列叙述错误的是 ( )
A.蛋白质磷酸化时,蛋白质蕴含的能量值升高
B.ATP水解过程中,ATP分子中的磷酸基团都具有较高的转移势能
C.磷酸化的蛋白质做功时,其空间结构会发生变化
D.图中蛋白质可能有ATP水解酶活性
7.(不定项)为了探究肌肉收缩时的直接能源物质是ATP还是葡萄糖,某学习小组的同学利用新鲜的骨骼肌标本做了以下实验:
①选取三个新鲜的相同的骨骼肌标本,分别标记为A、B、C。
②给A、B、C骨骼肌分别施加适宜的电刺激,直至骨骼肌不再收缩。
③给A标本滴加适量的生理盐水,给B标本滴加等量的ATP溶液,给C标本滴加等量的葡萄糖溶液。
④给A、B、C标本同时施加适宜的电刺激,观察骨骼肌标本是否收缩。
下列说法正确的是 ( )
A.给骨骼肌施加第一次电刺激的目的是测定骨骼肌中是否存在ATP
B.给骨骼肌施加第二次电刺激的目的是观察骨骼肌是否收缩
C.如果C标本收缩,A、B标本不收缩,则说明葡萄糖是直接能源物质
D.如果B标本收缩,A、C标本不收缩,则说明ATP是直接能源物质
8.腌制的腊肉往往含有大量的细菌,可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场上腊肉中的细菌含量进行检测:
①将腊肉研磨后离心处理,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)荧光素接受细菌细胞中 提供的能量后被激活,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含量呈 (填“正相关”或“负相关”)。
(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是 能→ 能。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图所示。若要节省荧光素酶的用量,可以使用 处理;高温和Hg2+处理后酶活性 (填“可以”或“不可以”)恢复;Hg2+处理后酶活性降低可能是因为 。
5.2 细胞的能量“货币”ATP 课时练习答案
【基础练习】
1.A ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,A正确。
归纳总结 生物体内常见的能源物质
(1)主要能源物质:糖类。
(2)储能物质:脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。
(3)良好储能物质:脂肪。
(4)直接能源物质:ATP。
2.B ATP为腺苷三磷酸,腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成,ATP的元素组成为C、H、O、N、P,A正确;ATP的彻底水解产物应为1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸,B错误;ATP与ADP之间的相互转化十分迅速,从而保证了生命活动的正常进行,C正确;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,生命活动所需的能量并非全部来自ATP,D正确。
3.D b键断裂后形成AMP和两个Pi,A错误;图中的3表示腺嘌呤,ATP中的字母A表示腺苷(腺嘌呤+核糖),B错误;由1磷酸、2核糖、3腺嘌呤各一分子形成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,C错误;ATP水解能释放大量能量,是一种高能磷酸化合物,D正确。
4.B 腺苷由腺嘌呤和核糖组成,腺苷不能吸收能量和释放能量,①错误;在酶的作用下,远离腺苷的第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离、与ADP结合,使ATP和ADP可以相互转化,②错误,③④正确。
5.C A为ATP,B为ADP,C1、C2为磷酸,酶1为催化ATP水解的酶,酶2为催化ATP合成的酶,能量1为ATP水解释放出的能量,将用于各项生命活动,能量2来自光能或细胞呼吸释放的能量。
6.C ATP在细胞中含量很低,但在细胞内的转化速度很快,人剧烈运动时,ATP与ADP的转化速率更快,但ATP和ADP的含量仍然处于动态平衡。细胞中ATP在迅速水解和生成以满足人体在剧烈运动时的能量需求,C符合题意。
7.A 图1是ATP的结构式,A是腺苷,和图2ATP中的A相同,A错误;ATP中含有两个特殊的化学键,其中末端的这种化学键(②)极不稳定,易断裂,B正确;图2中反应①表示ATP的水解,释放的磷酸基团可使蛋白质磷酸化,C正确;图2中②表示ATP的合成,反应需要的能量可来自光能和呼吸作用释放的化学能,D正确。
8.B 细胞中ADP含量不高,甲转化为ATP可在温和条件下快速发生是因为有酶的催化,A错误;由于两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥等,ATP中的特殊化学键并不稳定,C错误;ATP和ADP的相互转化不是可逆反应,催化两过程的酶不同,能量变化也不同,D错误。
易错分析 细胞中含有极少量的ATP和ADP,但是ATP与ADP的转化速率很快并且时刻不停地发生。
9.D 酒精进入肝脏细胞、肺泡中的氧气进入血液和肠道中甘油进入小肠绒毛上皮细胞的方式均为自由扩散,不消耗能量,不需要ATP水解供能,A、B、C不符合题意;胰腺细胞分泌胰岛素是胞吐过程,需要消耗能量,需要ATP水解供能,D符合题意。
10.A ATP中离A最远的两个磷酸基团被水解后,形成的是AMP(腺嘌呤核糖核苷酸),它是组成RNA的一种基本单位,A错误;参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶,当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时,其酶活性就被激活了,在运输Ca2+的载体蛋白的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随能量的转移,此过程就是载体蛋白的磷酸化,B、C正确;细胞中Ca2+的跨膜运输是主动运输,需要ATP水解释放能量为其供能,D正确。
11.D 获取图示信息:①为ADP、②为AMP、③是腺苷、④是磷酸、⑤是能量,Ⅰ和Ⅱ阶段分别断裂的是ATP和ADP中特殊的化学键。酶绝大多数是蛋白质,少数是RNA,蛋白质是氨基酸的多聚体,RNA是核糖核苷酸的多聚体,而ATP不是多聚体;细胞内的酶的合成以及ATP的合成过程均属于吸能反应,A错误。ATP水解释放能量,细胞内的吸能反应一般和ATP的水解有关;合成ATP的过程需要能量,放能反应一般和ATP的合成有关,B错误。一分子ATP水解为③的过程中,阶段Ⅲ释放的⑤最少,C错误。ATP在酶的作用下水解时,释放的末端磷酸基团可与蛋白质结合,使蛋白质发生磷酸化,从而使其结构发生变化,D正确。
12.答案 (1)肌肉收缩等各项生命活动 (2)呼吸作用 (3)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中 (4)ADP+Pi+能量ATP ATPADP+Pi+能量
解析 (1)a→b段ATP相对含量减少,ATP被水解,释放的能量用于肌肉收缩等各项生命活动。(2)动物、人、真菌和大多数细菌中,ADP转化成ATP所需要的能量均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。(3)ATP在细胞内含量虽少,但与ADP之间的相互转化十分迅速,使细胞内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。(4)细胞内的放能反应总是伴随着ATP的合成,吸能反应总是伴随着ATP的水解。
【能力提升】
1.C ①为ATP,其“”中为腺嘌呤核糖核苷酸;②为腺嘌呤脱氧核苷酸,其“”中表示腺嘌呤;③为DNA片段,其“”中表示腺嘌呤脱氧核苷酸;④为RNA片段,其“”中为腺嘌呤核糖核苷酸;⑤为ATP,其“”中表示腺苷;⑥是腺嘌呤核糖核苷酸,其“”中表示腺苷。故选C。
2.B α、β、γ分别表示ATP上从远A端到近A端方向的三个磷酸基团所处的位置,则ATP的结构简式可表示为A—Pγ~Pβ~Pα,A正确;核苷二磷酸激酶能催化ATP中磷酰基(—PO32−)转移给ADP生成ATP,即核苷二磷酸激酶作用于Pβ~Pα间的化学键,Pβ~Pα间的化学键断裂,有ADP的生成,B错误,D正确;Pβ~Pα间的化学键会被水解,用32P标记Pα可追踪该反应磷酰基的去路,C正确。
3.C 萤火虫发光细胞中的荧光素酶起催化作用,不具有调节作用,A错误;荧光素被激活过程需要消耗ATP,该过程为吸能反应,B错误;萤火虫发出荧光时消耗ATP,ATP为荧光素的激发提供直接能源,C正确;据发光机理可知,反应中生成了两个磷酸,则ATP水解生成的①是AMP,此时远离腺苷的两个特殊化学键断裂,D错误。
4.D UTP中的“U”是指尿苷,由尿嘧啶和核糖组成,A错误;ATP是细胞内的能量“货币”,是直接能源物质,糖原、脂肪和磷脂的合成可由ATP直接供能,B错误;UTP分子脱去两个磷酸基团,可得到尿嘧啶核糖核苷酸,C错误;合成反应一般需要消耗能量,葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程可由ATP水解直接供能,D正确。
5.C 磷酸肌酸(C~P)+ADPATP+肌酸(C),磷酸肌酸去磷酸化会伴随着ATP的合成;当肌酸积累时,肌酸被ATP磷酸化生成磷酸肌酸和ADP,A错误,C正确。人在剧烈运动时,ATP会被大量消耗,此时磷酸肌酸将其磷酸基团转移到ADP分子上生成ATP的过程加快,会使肌细胞内磷酸肌酸的数量发生变化,B错误。磷酸肌酸(C~P)是一种高能磷酸化合物,其分解释放的能量比ATP水解释放的多,推测与一般人相比,运动员肌细胞磷酸肌酸的含量较多,D错误。
6.B ATP在ATP水解酶的催化作用下水解时,脱去的磷酸基团可以使蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质做功时,其空间结构发生改变,C、D正确。蛋白质磷酸化后,分子的势能增大,即蛋白质蕴含的能量值升高,A正确。ATP水解过程中,ATP末端磷酸基团具有较高的转移势能,B错误。
7.BCD 骨骼肌细胞中存在ATP和葡萄糖,给骨骼肌施加第一次电刺激的目的是耗尽骨骼肌中的能量,使骨骼肌不再收缩,A错误。给骨骼肌施加第二次电刺激的目的是观察骨骼肌是否发生收缩现象,骨骼肌能否发生收缩与直接能源物质有关;如果ATP是直接能源物质,滴加ATP溶液的骨骼肌就会收缩;如果葡萄糖是直接能源物质,滴加葡萄糖溶液的骨骼肌就会收缩,B正确。A标本滴加的是适量的生理盐水,B标本滴加的是等量的ATP溶液,C标本滴加的是等量的葡萄糖溶液,如果C标本收缩,A、B标本不收缩,说明葡萄糖是直接能源物质;如果B标本收缩,A、C标本不收缩,说明ATP是直接能源物质,C、D正确。
8.答案 (1)ATP 正相关 (2)化学 光 吸能反应 (3)Mg2+ 不可以 Hg2+破坏了酶的空间结构
解析 (1)ATP是直接能源物质。荧光素接受ATP提供的能量,在荧光素酶的催化下,形成氧化荧光素并且发出荧光,其发光强度与ATP的含量呈正相关,所以根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量。(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是化学能转换为光能;放能反应一般与ATP的合成相联系,吸能反应一般与ATP的水解相联系。(3)用Mg2+处理后,在较低荧光素酶浓度的条件下就能达到较高的发光强度,因此使用Mg2+处理,能够节省荧光素酶的用量。高温和Hg2+处理后酶活性不可以恢复。Hg2+处理后酶活性降低可能是因为Hg2+破坏了酶的空间结构。
高能磷酸化合物
ATP
GTP
UTP
CTP
用途举例
能量“货币”
蛋白质合成
糖原合成
磷脂的合成