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同步练习题

第2节　细胞的能量“货币”ATP

课后训练巩固提升

基础巩固

1.动物体细胞内ATP水解所释放的能量不可能用于(　　)

A.物质的主动运输　　　 B.萤火虫发光

C.有机物的氧化分解 D.肌肉收缩

答案:C

解析:有机物的氧化分解释放能量合成ATP。

2.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

D.组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P

答案:D

解析:b键断裂后形成AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)和2个Pi;题图中的3是腺嘌呤,ATP中的字母A表示腺苷;由一分子磷酸、一分子核糖和一分子腺嘌呤组成RNA的基本单位(腺嘌呤核糖核苷酸)。

3.高等植物体内产生ATP分子的生理过程有(　　)

A.呼吸作用、渗透作用 

B.呼吸作用、蒸腾作用

C.光合作用、主动运输 

D.光合作用、呼吸作用

答案:D

解析:高等植物体内进行的呼吸作用和光合作用都能产生ATP。

4.人体中下列哪些过程不会使细胞中ADP的含量增加?(　　)

①肠道中葡萄糖变为血糖　②血红蛋白变为氧合血红蛋白　③葡萄糖进入红细胞　④K+进入肾小管的上皮细胞

A.①③ B.②④

C.②③ D.①④

答案:C

解析:肠道中葡萄糖变为血糖即吸收葡萄糖的过程,需消耗能量,使ADP含量增加;K+进入肾小管上皮细胞,消耗能量,使ADP含量增加;血红蛋白变为氧合血红蛋白及葡萄糖进入红细胞均不消耗能量。

5.右图表示的是ATP和ADP之间的转化,可以确定(　　)

A.A为ADP,B为ATP

B.能量1和能量2来源相同

C.酶1和酶2是同一种酶

D.X1和X2是同一种物质

答案:D

解析:由图中能量的方向可以看出,A为ATP,B为ADP。能量1来自ATP水解时末端磷酸基团脱离所挟带的能量,能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能,在植物体内能量除来自有机物氧化分解所释放的化学能外,还可来自光能。酶1和酶2分别是水解酶和合成酶。X1和X2是同一种物质Pi。

6.在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶,它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,结果产生(　　)

A.一分子AMP和一分子ADP

B.两分子ADP

C.一分子ATP和一分子ADP

D.一分子ADP

答案:B

解析:ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,即ATP分子(含3个磷酸基团)转化为ADP(含2个磷酸基团),AMP(含1个磷酸基团)结合磷酸转化为ADP(含2个磷酸基团)。

7.下图为ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图。据图完成下列问题。

(1)1分子ATP中含有　　　　　　个特殊的化学键。 

(2)图中的a、b分别代表　　　　　　、　　　　　　。 

(3)c指　　　　　　　　　　　。 

(4)在动物肌细胞中,进行②反应时,能量来自　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)①②反应进行时所需要的酶一样吗?为什么? 　　　　　　　　　　　　。 

(6)进行①反应时能量用于　　　　　　,进行②反应时能量用于　　　　　　。 

答案:(1)2

(2)呼吸作用　光合作用

(3)生命活动

(4)ATP水解时末端磷酸基团脱离挟带的能量

(5)不一样,因为①和②是两个不同的反应,而酶具有专一性

(6)合成ATP　各项生命活动

解析:(1)ATP的结构简式为A—P~P~P,故1分子ATP中含有2个特殊的化学键。(2)合成ATP时的能量来源,绿色植物来自光合作用和呼吸作用,动物和人则来自呼吸作用。(3)ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。(4)②反应为ATP的水解反应,释放的能量来自ATP水解时末端磷酸基团脱离挟带的能量。(5)由于酶具有专一性,对于不同的反应,所需酶的种类也不同。(6)①反应为ATP的合成反应,其能量储存在ATP中。②反应为ATP的水解反应,释放的能量用于生物体的各项生命活动。

8.根据下列能量释放、转移和利用的模式图,回答有关问题。

(1)在一般情况下,人体生理活动所需能量主要是通过分解　　　　获得的,将能源物质转变成CO2和H2O要通过A过程——　　　　。 

(2)上述过程产生的能量,一部分以热能的形式散失,一部分以化学能的形式储存在B中,B代表　　　　　　。 

(3)储存在B中的能量释放后供人体各项生理活动所需,除了肌肉收缩及吸收和分泌外,还可用于　　　　　　　等生理活动(答出两项即可)。 

答案:(1)糖类　呼吸作用

(2)ATP

(3)大脑思考、物质的主动运输(合理即可)

解析:据图分析:能源物质(主要是糖类)经氧化分解释放能量,释放出的能量一部分以热能的形式散失,另一部分储存在ATP中,即:ADP+Pi+能量ATP。ATP释放的能量(ATPADP+Pi+能量),可用于人体的各项生命活动,如肌肉收缩、大脑思考、物质的主动运输、吸收和分泌等。

能力提升

1.萤火虫腹部的发光器由部分组织细胞构成,离体的发光器会逐渐失去发光能力。将发光器研磨液分为两组,分别滴加等体积的ATP溶液和葡萄糖溶液后,ATP组立即重新出现荧光,葡萄糖组重新出现荧光的时间滞后。下列有关叙述错误的是(　　)

A.发光器离体后细胞内能源物质逐渐耗尽

B.实验结果说明ATP是直接的能源物质

C.实验结果说明葡萄糖不能作为能源物质

D.有机物中的化学能可转化为光能

答案:C

解析:实验结果说明葡萄糖不是荧光器发光的直接能源物质,但是不能说明葡萄糖不能作为能源物质。

2.下列生理过程伴随着形状改变,其中不一定需要ATP供能的是(　　)

A.在胰岛素分泌过程中细胞膜的形状发生改变

B.在篮球比赛等运动过程中骨骼肌收缩

C.载体蛋白协助运输葡萄糖过程中形状发生改变

D.植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离后自动复原

答案:C

解析:胰岛素分泌到细胞外的过程属于胞吐,需要ATP供能。在篮球比赛等运动过程中,骨骼肌的收缩需要消耗ATP。载体蛋白运输葡萄糖时可能不需要消耗ATP,如葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞,也可能需要消耗ATP,如葡萄糖通过主动运输进入小肠上皮细胞。植物细胞在KNO3溶液中,会通过主动运输吸收K+和N,细胞液浓度增大后,会吸水而自动复原,主动运输需要消耗ATP。

3.下图是人体细胞代谢部分简图,图中甲表示ATP。下列有关叙述错误的是(　　)

A.甲→乙→丙→丁过程中,起催化作用的酶空间结构不同

B.丙是RNA的基本组成单位之一

C.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成

D.在红细胞吸收葡萄糖时,细胞中乙的含量会显著增加

答案:D

解析:甲→乙→丙→丁表示ATP的逐步水解,每一次水解反应所需的酶都不同。丙由1分子核糖、1分子腺嘌呤和1分子磷酸构成,为1分子腺嘌呤核糖核苷酸。腺嘌呤核糖核苷酸是RNA的基本组成单位之一。丁表示腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,戊表示磷酸,是ATP的组成成分。红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散,不需要消耗ATP,故乙(ADP)的含量不会增加。

4.(不定项选择题)磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中,是一种高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化,转化式如下。下列相关叙述正确的是(　　)

磷酸肌酸(C~P)+ADPATP+肌酸(C)

A.磷酸肌酸是能量的一种储存形式,是细胞内的直接能源物质

B.磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联

C.肌肉收缩时,磷酸肌酸可与ATP发生转化,从而使ATP的含量保持相对稳定

D.可推测生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物,如GTP、CTP等

答案:BCD

解析:ATP是细胞内的直接能源物质,磷酸肌酸不是细胞内的直接能源物质。据题干可知,磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联。肌肉收缩时,磷酸肌酸可转化为ATP,故可使ATP的含量保持相对稳定。生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物(如GTP、CTP等)。

5.为探究ATP的生理作用,科学工作者做了如下实验。

步骤一,剪下长约1 cm、宽约0.5 cm的一小条新鲜的蛙腓肠肌,放在盛有质量浓度为0.65 g/dL的氯化钠溶液(此浓度与蛙细胞外液的浓度相当)的培养皿中。

步骤二,在载玻片的中央滴2滴质量浓度为0.65 g/dL的氯化钠溶液,用玻璃分针挑取该腓肠肌,放在载玻片上的氯化钠溶液中,并且使肌肉呈直线状。

步骤三,将载玻片放在坐标纸上,测量并记录肌肉的长度。用铜锌叉间歇刺激肌肉,直到肌肉疲劳不能收缩为止。

步骤四,向刚丧失收缩功能的肌肉上滴1滴某种溶液,用铜锌叉刺激肌肉2~3次,测量并记录其长度;测量结果,肌肉长度不变。

步骤五,用吸水纸吸去肌肉上的溶液,再向肌肉上滴1滴另一种溶液,用铜锌叉刺激肌肉2~3次,测量并记录其长度;测量结果,肌肉长度变短。

请分析回答下列问题。

(1)步骤二中,滴加氯化钠溶液的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)步骤三中,用铜锌叉间歇刺激肌肉,直到肌肉不能收缩为止,是为了　　　　　　　。

(3)步骤四、步骤五中所滴加的溶液,分别是ATP溶液和葡萄糖溶液中的哪一种?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。如果将步骤四、步骤五中使用的溶液对调,则会影响实验结果,因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)实验结论是　。 

答案:(1)使肌肉保持正常的生理状态

(2)耗尽肌肉内的ATP

(3)步骤四是葡萄糖溶液,步骤五是ATP溶液　ATP未消耗完毕,不能确定哪种物质使疲劳肌肉恢复收缩能力

(4)ATP能使疲劳肌肉恢复收缩能力

解析:(1)步骤二中,滴加氯化钠溶液的目的是使肌肉保持正常的生理状态。(2)步骤三中,用铜锌叉间歇刺激肌肉,直到肌肉不能收缩为止,是为了耗尽肌细胞内的ATP。(3)步骤四、步骤五中所滴加的溶液依次是葡萄糖溶液、ATP溶液,如果将使用的溶液对调,则会影响实验结果,因为ATP未消耗完毕,不能确定哪种物质使疲劳肌肉恢复收缩能力(或不能确定哪种物质为肌肉收缩所需能量的直接来源)。(4)滴加ATP溶液肌肉收缩,滴加葡萄糖溶液肌肉不收缩。可见,ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源,而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源(或ATP能使疲劳肌肉恢复收缩能力,而葡萄糖不能使疲劳肌肉恢复收缩能力)。

6.在自然界中生物的发光现象普遍存在,请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。

(1)实验材料:萤火虫的荧光器晒干后研制的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干及实验所需其他材料。

(2)实验步骤:

①配制不同浓度的ATP溶液,置于小烧杯中,贴上标签;

②将　　　　　　分成若干等份,分别放入试管中,贴上标签; 

③在每支试管中加入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

④观察发光现象并记录。

(3)实验现象预测及结论:

(4)实验讨论:①最可能的实验结果是哪一个?　　　　　　　　　　　　　　　;②萤火虫发光是　　　　　　　　　能转化成　　　　能的过程。 

答案:(2)②荧光器粉末　③等量不同浓度的ATP溶液

(3)呈正相关　减弱　呈负相关　在不同浓度的ATP溶液中发光现象没有差别

(4)①第Ⅰ种结果　②ATP中的化学　光

解析:为了探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系,首先应配制一系列不同浓度的ATP溶液,随后在不同浓度的ATP溶液中加入等量的荧光器晒干后研制的粉末,观察不同浓度ATP溶液中粉末的发光情况。

实验现象有3种可能。Ⅰ.随ATP浓度升高,发光现象增强,可说明荧光强度与ATP浓度呈正相关。Ⅱ.随着ATP浓度升高,发光现象减弱,可说明荧光强度与ATP浓度呈负相关。Ⅲ.随ATP浓度升高,发光现象无变化,可说明荧光强度与ATP的浓度无关。

实验最可能的结果是Ⅰ,萤火虫发光是ATP中的化学能转变成光能的过程。