高中生物人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“通货”──ATP测试题

第2节　细胞的能量“通货”——ATP

基础过关练

题组一　ATP的结构和功能

1.(2020江苏扬州高一期末)细胞中的ATP是生命活动的直接能源物质。下列有关ATP的叙述,错误的是(　　)

A.ATP中的A代表腺苷

B.机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATP

C.细胞中的ATP含量很少,但可以迅速合成

D.正常细胞中的ATP与ADP不停转化,维持动态平衡

2.如图是ATP的结构示意图,下列相关叙述错误的是(　　)

A.ATP是为细胞直接供能的物质

B.a是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸

C.b、c均是高能磷酸键

D.字母A表示腺嘌呤

3.ATP为细胞中的直接能源物质,下列有关ATP 的叙述 中,不正确的是(　　)

A.ATP在生物体内不能大量储存,含量基本稳定

B.ATP中T代表有3个磷酸基团

C.ATP水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol

D.剧烈运动时,细胞需要消耗大量的能量,因此剧烈运 动时细胞中ATP含量较多

题组二　ATP和ADP可以相互转化

4.ATP分子在细胞内能释放能量、储存能量,从结构上看(以腺苷为基点),其原因是(　　)

①腺苷很容易吸收和释放能量

②第三个高能磷酸键极容易断裂和形成

③第三个磷酸很容易从ATP上脱离,第二个高能磷酸键断裂,使ATP转化为ADP

④ADP可以迅速与磷酸结合,吸收能量形成第二个高能磷酸键,使ADP转变为ATP

A.①③ B.②④

C.③④ D.①④

5.如图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图,下列相关叙述正确的是(　　)

A.过程①不需要酶的催化

B.①②在活细胞中永无休止地进行,保证了生命活动的顺利进行

C.所有生物体内的①过程所需要的能量都来自呼吸作用所释放的能量

D.ATP与ADP相互转化的过程中,物质和能量的变化都是可逆的

6.在人的骨骼肌细胞中,ATP的含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中,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的变化过程说明ATP被水解,发生的能量转化是　　　　　　　　　　　。 

(2)B→C过程中,ATP含量有所增加,说明　　　　增强,释放出更多的能量,供ADP形成ATP,以补充细胞中ATP的不足。 

(3)从整条曲线来看,肌细胞中ATP的含量不会降为零,说明　。 

题组三　ATP的利用

7.电鳐一次放电电压可达200 V,足以把附近的小动物电死,其电能的直接来源是(　　)

A.由有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来

B.由热能转变而来

C.由光能转变而来

D.由ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来

8.下列是细胞内的化学反应,其中需要消耗ATP的有(　　)

①细胞通过主动运输吸收Ca2+　②肌肉收缩　③蛋白质的分泌　④萤火虫发光　⑤大脑思考　⑥淀粉的合成　⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程

A.①②③④⑤⑥⑦ B.①②④⑤⑥

C.①②③④⑤⑥ D.①②④⑤⑦

9.细胞内有些化学反应是需要吸收能量的,有些是释放能量的,这些过程一般与ATP的水解和合成相联系,下列说法正确的是(　　)

A.动物体内的葡萄糖氧化分解时伴随着ATP的合成,是吸能反应

B.由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP,是放能反应

C.吸能反应一般伴随着ATP的合成,放能反应一般伴随着ATP的水解

D.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通

能力提升练

一、选择题

1.(2020安徽阜阳三中高一期中,★★★)ATP被喻为生物体内的能量“通货”,用α、β、γ分别表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A-Pα~Pβ~Pγ),下列叙述正确的是(　　)

A.一分子的ATP彻底水解后生成三分子磷酸和一分子腺苷,且释放能量

B.ATP的γ位磷酸基团脱离时,释放的能量可用于糖原的分解

C.ATP失去γ位的磷酸基团后,剩余部分仍可为生命活动供能

D.ATP失去β、γ位两个磷酸基团后,剩余部分可作为DNA的基本组成单位之一

2.(2020河北石家庄二中高一期末,★★☆)在如图所示四种化合物的化学组成中,“”中物质含义最接近的是　(　　)

A.①和② B.②和③

C.③和④ D.①和④

3.(2020河北唐山高三模拟,★★☆)如图是生物界能量“通货”——ATP的“循环”示意图。下列相关叙述正确的是(　　)

A.组成图中“M”和“N”的元素与动植物体内重要储能 物质的组成元素相同

B.图中①过程消耗的能量1可来自光能,②过程释放的能量2可转化成光能

C.图中“能量2”能为葡萄糖进入人成熟的红细胞直接 提供能量

D.代谢旺盛的细胞内ATP含量较多,代谢缓慢的细胞内ADP含量较多

4.(不定项)(★★☆)下列关于酶和ATP的说法,正确的是　(　　)

A.ATP含有核糖结构,酶中不可能含有该结构

B.所有活细胞都需要酶和ATP

C.细胞内酶的催化作用并不都需要ATP直接提供能量

D.ATP的合成所需能量与分解产生的能量形式不同,但由同一种酶催化

二、非选择题

5.(2019云南玉溪第一中学高一月考,★★☆)某中学的生物兴趣小组为了验证ATP是生物的直接能源物质,设计了一个实验:

①用小刀逐个将萤火虫(数十只)腹部末端的发光器切下,放在培养皿中,并干燥3 h。

②将干燥后的发光器放在研钵中研成粉末。

③将粉末分成两等份,装入甲、乙两只无色透明的小药瓶中,再分别滴入几滴蒸馏水,使之混合。

④在黑暗处观察到甲、乙两瓶中都有淡黄色荧光出现,1 min后,荧光消失了。

请回答相关问题:

(1)ATP的中文名称是　　　　　,分子结构简式为　　　　　　。 

(2)已知甲、乙两瓶的发光器粉末中存在少量的ATP和相关的酶,与蒸馏水混合后出现荧光,是因为ATP发生　　　反应,ATP中　　　　　　能转化为　　　　　能。1 min后,荧光消失,原因可能是　 　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)如果接着在甲、乙两瓶中分别加入葡萄糖溶液和ATP溶液,甲瓶不出现荧光,乙瓶出现荧光,据该实验结果可得出的结论是　。 

6.(2019江西南昌十中高二期末,★★★)ATP酶复合体存在于生物膜上,其主要功能是将生物膜一侧的H+搬运到另一侧,并催化ATP的形成。如图表示ATP酶复合体的结构和主要功能,回答下列问题:

(1)ATP酶复合体具有　　　　　　两大功能。图中H+从B侧运输到A侧的跨膜运输方式为　　　　。 

(2)推测植物叶肉细胞中含有ATP酶复合体的细胞器有　　　　　　　。 

(3)科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物质GTP(三磷酸鸟苷)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

第2节　细胞的能量“通货”——ATP

基础过关练

1.B　ATP中的A由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成,代表腺苷,A正确;机体在运动时消耗ATP,睡眠时也消耗ATP,只不过消耗的ATP较少,B错误;ATP为直接能源物质,在体内含量不多,可与ADP在体内迅速转化满足人体对能量的需求,同时二者维持着动态平衡,C、D正确。

2.B　ATP是直接能源物质,A正确;a含一分子腺嘌呤(题图中字母A)、一分子核糖和一分子磷酸,故a是腺嘌呤核糖核苷酸,D正确,B错误;b、c是高能磷酸键,C正确。

3.D　ATP在细胞中含量很少,在生物体内不能大量储存,含量基本稳定,且处于动态平衡之中,A正确,D错误;ATP中的T代表有3个磷酸基团,B正确;ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,其水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol,C正确。

4.C　ATP分子中含有两个高能磷酸键,且化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下,远离腺苷(A)的第二个高能磷酸键水解断裂,第三个磷酸基团从ATP上脱离,形成游离的Pi(磷酸),使ATP转化成ADP。在另一种酶的催化下,ADP可以迅速与Pi(磷酸)结合,吸收能量形成第二个高能磷酸键,使ADP转变为ATP。综上分析,C正确,A、B、D均错误。

5.B　ATP的合成和水解都需要酶的催化,A错误;①为ATP的合成过程,②为ATP的水解过程,①②过程在细胞中时刻不停地发生,并且处于动态平衡之中,保证了生命活动的顺利进行,B正确; 在绿色植物体内,①过程所需要的能量除了来自呼吸作用所释放的能量外,还可以来自光能,C错误;ATP与ADP相互转化的过程中,物质的变化是可逆的,但能量的变化是不可逆的,D错误。

6.答案　(1)ATP中活跃的化学能转化成机械能　(2)呼吸作用

(3)ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生的,ATP水解和合成是同时进行的

解析　(1)ATP是生命活动的直接能源物质,剧烈运动时,需要水解ATP供能,在这个过程中,ATP 中活跃的化学能转化成机械能。(2)人体细胞中,ATP的来源只有呼吸作用,ATP含量增加,说明呼吸作用增强。(3)ATP在细胞内含量很少,但是ATP与ADP之间的转化却十分迅速,既保证了能量的及时供应,又避免了能量的浪费,ATP的合成和分解是同时进行的。

7.D　有机物氧化分解释放的能量除了一部分转化为热能散失外,其余储存在ATP中,ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

8.C　ATP是生物体的直接能源物质,需要能量的反应一般都需要消耗ATP,如主动运输、肌肉收缩、萤火虫发光等;大脑思考时ATP中的能量转化为电能;合成淀粉时ATP中的能量转化成化学能储存在淀粉中。植物细胞渗透吸水、失水过程属于自由扩散,不需要消耗能量,故不消耗ATP。

9.D　葡萄糖氧化分解释放能量,是放能反应,A错误;脱水缩合形成蛋白质的过程需要吸收能量,是吸能反应,B错误;吸能反应一般伴随着ATP的水解,放能反应一般伴随着ATP的合成,C错误;能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通,D正确。

能力提升练

一、选择题

1.C　ATP是直接能源物质,一分子的ATP彻底水解后生成三分子磷酸、一分子腺嘌呤和一分子核糖,A错误; ATP的γ位磷酸基团脱离时,释放的能量可用于糖原合成,B错误;ATP失去γ位的磷酸基团后,剩余部分为ADP,ADP仍可为生命活动供能,C正确;ATP失去β、γ位两个磷酸基团后,剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,可作为RNA的基本组成单位之一,D错误。

2.D　①为ATP,“”中代表腺嘌呤核糖核苷酸;②为腺嘌呤核糖核苷酸,“”中代表腺嘌呤;③为DNA片段,“”中代表腺嘌呤脱氧核苷酸;④为RNA片段,“”中代表腺嘌呤核糖核苷酸。

3.B　题图中“M”指的是腺嘌呤,“N”指的是核糖,前者含有氮元素,而动植物体内的重要储能物质是脂肪,脂肪不含氮元素,A错误;光合作用过程中,合成ATP所需的能量来自光能,萤火虫发光消耗的能量可由ATP直接提供,B正确;葡萄糖进入人成熟红细胞的方式为协助扩散,而协助扩散不消耗能量,C错误;ATP和ADP在细胞内的含量比较稳定,但在代谢旺盛和代谢缓慢的细胞内ATP与ADP之间转化的速度快慢有差别,D错误。

4.BC　根据酶的本质可知,酶绝大多数是蛋白质,小部分是RNA,所以有的酶可能含有核糖,A错误;活细胞进行新陈代谢需要酶和ATP,B正确;酶所催化的反应有吸能反应和放能反应,放能反应不需要消耗能量,另外ATP是绝大多数生命活动的直接能源物质,有些生命活动的能量不是由ATP直接提供的,C正确;ATP的合成所需能量可以来自光能或者有机物中的化学能,而ATP分解产生的能量有多种形式,ATP合成时需要ATP合成酶,ATP水解时需要ATP水解酶,所以ATP的合成和水解由不同种酶催化,D错误。

二、非选择题

5.答案　(1)三磷酸腺苷　A—P~P~P　(2)水解　活跃的化学　光　离体的发光器不能进一步合成ATP,当ATP消耗完,荧光也随之消失　(3)葡萄糖内储存的化学能不能直接用于生命活动,ATP才是生命活动的直接能源物质

解析　(1)ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写,其结构式可以简写成A-P~P~P,其中A表示腺苷、P表示磷酸基团、“~”表示高能磷酸键。(2)已知甲、乙两瓶的发光器粉末中存在少量的ATP和相关的酶,与蒸馏水混合后出现荧光,是因为ATP发生了水解,将ATP中活跃的化学能转变成了光能。由于离体的发光器不能进一步合成ATP,所以当ATP消耗完,荧光也随之消失。(3)根据题述“接着在甲、乙两瓶中分别加入葡萄糖溶液和ATP溶液,甲瓶不出现荧光,乙瓶出现荧光”可知,甲、乙两瓶中加入的溶液为本实验的自变量,是否出现荧光为因变量,根据自变量和因变量之间的关系,说明葡萄糖的化学能不能直接用于生命活动,ATP才是生命活动的直接能源物质。

6.答案　(1)运输、催化　协助扩散　(2)叶绿体、线粒体　(3)含有两个高能磷酸键,远离鸟苷的那个高能磷酸键容易水解断裂,释放能量

解析　(1)根据题意,ATP酶复合体存在于生物膜上,其主要功能是将生物膜一侧的H+搬运到另一侧,并催化ATP的形成,因此ATP酶复合体具有运输和催化功能。图中B侧H+较A侧多,H+从B侧运输到A侧需要载体蛋白,不消耗能量,故其跨膜运输方式为协助扩散。(2)根据ATP酶复合体的功能推测其主要分布于生物体内能够合成ATP的场所,植物叶肉细胞中的线粒体、叶绿体均可生产ATP。

(3)GTP(三磷酸鸟苷)结构与ATP相似,则GTP也含有两个高能磷酸键,远离鸟苷的那个高能磷酸键容易水解断裂,释放能量,故GTP也能为细胞的生命活动提供能量。