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

细胞的能量“货币”ATP

题组一　ATP是一种高能磷酸化合物

1．一分子ATP具有的腺苷、特殊的化学键、磷酸基团的数量依次为(　　)

A．1、2、3  B．1、1、2  C．1、2、2  D．2、2、3

答案　A

解析　ATP的结构简式为A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，“～”代表特殊的化学键，可见，一分子ATP含有1个腺苷、2个特殊的化学键、3个磷酸基团。

2．(2022·江苏盐城伍佑中学高一月考)如图是ATP的分子结构式，下列叙述错误的是(　　)

A．ATP中含有C、H、O、N、P五种元素

B．图中虚线框中部分代表腺苷

C．ATP分子中①处断裂后形成了ADP

D．ATP水解释放的能量可直接用于各项生命活动

答案　C

解析　ATP分子中②的断裂与形成是其与ADP相互转化的基础，C错误。

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

答案　D

解析　a键断裂后形成ADP和Pi，A错误；图中3是腺嘌呤，ATP中的A代表腺苷，B错误；由1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位之一，C错误。

题组二　ATP与ADP的相互转化

4．(2022·江苏连云港高一期末)下图是生物体内ATP和ADP相互转化表达式，下列相关叙述正确的是(　　)

A．反应需要的酶1和酶2是同一种酶

B．ATP与ADP相互转化处于动态平衡

C．该反应物质与能量变化都是可逆的

D．ATP释放的能量主要用于再合成ATP

答案　B

解析　此过程物质变化是可逆的，而能量变化是不可逆的，C错误；ATP释放的能量直接用于其他生命活动，而ATP合成的能量来自光能和有机物中的化学能，D错误。

5．如图表示生物体内发生的两个化学反应，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③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

答案　D

6．(2022·北京高一期末)下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)

A．细胞内ATP的含量很少，但消耗量很大

B．ATP与ADP相互转化过程中所需酶的种类相同

C．ATP和ADP迅速相互转化保证了机体对能量的需求

D．人体细胞内形成ATP的主要生理过程是细胞呼吸

答案　B

解析　ATP与ADP相互转化过程中所需要的酶不同，分别为ATP合成酶和ATP水解酶，B错误。

题组三　ATP的利用

7．(2022·江苏无锡高一期末)当细胞膜内侧的Ca2＋与其在细胞膜上的载体蛋白(钙泵)结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化，将Ca2＋释放到膜外。下列叙述错误的是(　　)

A．磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变

B．钙泵体现了蛋白质具有运输和催化功能

C．参与Ca2＋运输的载体蛋白可以重复使用多次

D．加入蛋白质变性剂会提高细胞对Ca2＋运输的速率

答案　D

解析　钙泵这种蛋白质，具有运输Ca2＋的载体功能，又有催化ATP分子末端的磷酸基团转移(水解ATP)的功能，B正确；加入蛋白质变性剂会使钙泵变性失活，降低细胞对Ca2＋运输的速率，D错误。

8．下列关于吸能反应和放能反应的说法，错误的是(　　)

A．ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带

B．所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化

C．所有植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用

D．肌肉收缩是吸能反应，肌肉做功是放能反应

答案　C

解析　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，可见，ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带，A正确；所有细胞均可通过细胞呼吸将糖氧化分解，在此过程中，储存在糖中的能量被释放出来，即所有细胞最重要的放能反应是糖的氧化，B正确；并不是所有的植物细胞都能进行光合作用，因此光合作用不是所有植物细胞中最重要的吸能反应，C错误；肌肉收缩过程中需消耗能量，属于吸能反应，肌肉做功时失去能量恢复原状，属于放能反应，D正确。

9．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发生收缩

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及复原

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，A错误；在篮球比赛等运动过程中，骨骼肌的收缩需要消耗ATP，B错误；载体蛋白运输葡萄糖时可能不需要ATP，如葡萄糖通过协助扩散进入哺乳动物成熟的红细胞；也可能需要ATP，如葡萄糖通过主动运输进入小肠上皮细胞，C正确；植物细胞会通过主动运输吸收钾离子和硝酸根离子，需要ATP供能，当细胞液浓度增大后，会吸水而自动复原，D错误。

10．(2022·山东济南章丘区高一期末)“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，萤火虫尾部发光器的发光机理如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A．萤火虫尾部的发光细胞产生的荧光素酶在生物体外没有催化活性，不能被使用

B．荧光素接受ATP供能后被激活，O2不足时，可以由葡萄糖直接供能

C．萤火虫发光需要荧光素酶和ATP的参与，这两者都具有高效性和专一性

D．ATP和ADP相互转化的机制在所有生物的细胞内都一样，体现了生物界的统一性

答案　D

解析　在适宜条件下，荧光素酶可以在体外发挥催化作用，A错误；葡萄糖氧化分解释放能量生成的ATP才能用于生命活动，B错误；ATP不具有专一性，C错误。

11．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能说明(　　)

A．ATP中末端的P容易脱离

B．部分32P标记的ATP是重新合成的

C．ATP是细胞内的直接能源物质

D．该过程中ATP既有合成又有分解

答案　C

解析　依题干信息ATP的含量变化不大，说明该过程中ATP既有合成又有分解；部分ATP的末端P已带上放射性标记，说明ATP中末端的P容易脱离，且部分32P参与了ATP的重新合成。

12．ATP被喻为细胞的能量“货币”，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彻底水解后生成三个磷酸和一个腺苷，且释放能量

B．ATP的γ位磷酸基团脱离时，释放的能量可用于葡萄糖的氧化分解

C．ATP的α、β、γ位磷酸基团脱离剩余部分为腺苷

D．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

答案　C

解析　一分子的ATP彻底水解后生成三个磷酸、一个腺嘌呤和一个核糖，且释放能量，A错误；ATP的γ位磷酸基团脱离时，释放的能量可用于吸能反应，葡萄糖的氧化分解属于放能反应，B错误；失去β、γ位两个磷酸基团后，剩余部分可作为RNA的基本组成单位之一，D错误。

13．蛋白质的磷酸化在信号传递过程中起着重要作用，而很多转化过程都需要 ATP 的参与，蛋白质磷酸化后，空间结构发生了变化，活性也发生了变化，进而使 Ca2＋释放到膜外。蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)

A．蛋白质磷酸化的过程会消耗 ATP，使ATP的含量明显下降

B．蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点

C．蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应

D．蛋白质的磷酸化属于吸能反应，其能量来自ATP中活跃的化学能

答案　A

解析　蛋白质磷酸化的过程会消耗 ATP，同时细胞内也有ATP合成，细胞内ATP含量基本不变，A错误；据图可知，蛋白质的磷酸化过程要用蛋白激酶而去磷酸化过程要用蛋白磷酸酶，所以蛋白质的磷酸化和去磷酸化属于不可逆反应，C正确；据图可知，蛋白质磷酸化过程伴随ATP的水解，ATP水解释放能量，故该过程属于吸能反应，能量来自 ATP 中活跃的化学能，D正确。

14．(2022·天津蓟县一中高一月考)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___________________________。

(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：______________________________。

答案　(1)肌肉收缩等各项生命活动　(2)呼吸作用　(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　(4)ADP＋Pi＋能量ATP　ATPADP＋Pi＋能量

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，用于肌肉收缩等各项生命活动，来维持剧烈运动。(2)b→c段ATP含量增加，是由于呼吸作用的加强，释放了更多的能量，供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。(4)细胞内的放能反应伴随着ATP的合成，吸能反应伴随着ATP的水解。

15．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含量成________(填“正比”或“反比”)。

(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换的形式是______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_____________________________。

答案　(1)ATP　正比　(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是生命活动所需能量的直接来源。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的含量成正比，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变为光能；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)分析曲线图可知，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。