人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞的能量“货币”ATP同步测试题

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞的能量“货币”ATP同步测试题，共8页。试卷主要包含了ATP的功能，ATP与ADP的相互转化， 能源相关知识归纳，97等内容，欢迎下载使用。
1.ATP的功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，即直接给细胞生命活动提供能量_；1 ml ATP 水解释放的能量高达30.54 kJ/ml，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。（提醒：ATP并不是唯一的直接能源物质）
2．ATP的结构：
（1）ATP的结构简式：A－P～P～P，A 代表腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)，P 代表磷酸基团，－代表普通磷酸键，～代表特殊化学键。
（2）ATP的组成元素：C、H、O、N、P 。(注：DNA、RNA、磷脂、ATP组成元素都是C、H、O、N、P)
（3）特点：ATP在细胞中含量 少，化学性质不稳定，远离A的高能磷酸键容易水解。
3.ATP与ADP的相互转化
（1）图中的M为腺嘌呤（A），N为核糖，物质乙为Pi，物质甲为Pi，“能量1”对于绿色植物来说，可以来自光能，也可以来自细胞呼吸作用释放的能量，对于其他的大多数生物来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。“能量2”可用于肌肉收缩、物质运输、物质合成等 。对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停发生并且处于动态平衡中的，这种能量供应机制在不同生物的细胞内是一样的，这体现了生物界的统一性。
（2）ATP水解去掉1个磷酸基团后叫ADP(腺苷二磷酸)；ATP水解去掉2个磷酸基团后叫AMP(腺苷一磷酸/腺嘌呤核糖核苷酸)，是组成RNA的基本单位之一。
（3）动物、人、真菌和大多数细菌合成ATP的生理过程是呼吸作用。
绿色植物叶肉细胞中合成ATP的生理过程是呼吸作用、光合作用。
绿色植物根尖细胞中合成ATP的生理过程是呼吸作用。
（4）动物细胞中能合成ATP的细胞器是线粒体。
绿色植物叶肉细胞中能合成ATP的细胞器是线粒体、叶绿体。
绿色植物根尖细胞中能合成ATP的细胞器是线粒体。
4．吸能反应和放能反应：
（1）吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。
放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。
（2）主动运输、胞吞、胞吐、生物发电、生物发光、肌细胞收缩、物质合成、大脑思考所需能量的直接来源都是ATP。
5. 能源相关知识归纳
（1）能量的最终来源：太阳能。 （2）细胞中的三大能源物质：糖类、脂肪、蛋白质。
（3）生物体生命活动的主要能源物质：糖类。 （4）细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
（5）植物细胞中的储能物质：淀粉；动物细胞中的储能物质：糖原。
（6）细胞内良好(主要)的储能物质脂肪。 （7）细胞生命活动的直接能源物质：ATP。
【基础练】
核心点一 ATP的结构和功能
1．下图为ATP分子的结构式，下列相关叙述错误的是( )
A．图中五碳糖为核糖 B．图中虚线框中的基团是腺苷
C．该分子中有两个特殊的化学键 D．该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸
【答案】B
2．下列关于ATP的叙述，正确的是( )
A．ATP中的五碳糖与DNA、RNA中的五碳糖相同
B．ATP分子中，其相邻的两个磷酸基团之间的化学键为特殊的化学键
C．ATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤脱氧核苷酸
D．ATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成
【答案】B
【解析】ATP与RNA中含有核糖，而DNA中含有脱氧核糖；ATP中共含有两个特殊的化学键，位于磷酸基团之间；ATP分子除去两个磷酸基团之后的结构称为腺嘌呤核糖核苷酸；ATP分子是由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成的。
3．天宫二号与神舟十一号飞船成功对接，宇航员在轨完成“太空养蚕”。下图表示太空蚕——“秋丰白玉”体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法正确的是( )
A．ATP中的“A”由脱氧核糖和腺嘌呤组成
B．ATP中的能量可以来源于化学能，也可以转化为化学能
C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D．乳酸菌细胞中不存在图中ATP与ADP间相互转化的能量供应机制
【答案】B
【解析】ATP中的“A”代表腺苷，1分子腺苷由1分子核糖和1分子腺嘌呤组成，A错误。ATP中的能量可以来源于化学能(呼吸作用)，也可以转化为化学能，B正确。细胞中的吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP的合成相联系，C错误。细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，因此乳酸菌细胞中也会发生它们之间的转化，D错误。
核心点二 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
1.下图是ATP与ADP之间的转化图，由此可确定( )
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】由题图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP；能量1来自ATP水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2是催化不同化学反应的不同的酶；X1和X2表示的是Pi。
2．下图中能正确表示动物细胞内ATP生成量与O2供给量之间的关系的是( )
【答案】B
【解析】动物细胞内ATP产生于细胞呼吸。①当O2供给量为零时，动物细胞可通过无氧呼吸产生少量的ATP；②当O2供给量大于零时，在一定范围内，随O2供给量的逐渐增多，有氧呼吸逐渐加强，ATP生成量逐渐增多，当超过一定范围时，有氧呼吸的强度不再随O2供给量的增加而增加，ATP生成量在达到最大值时，保持相对稳定。综上分析，B项符合题意。
3． 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供能，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RNA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＋的跨膜运输是由ATP水解提供能量的主动运输，而ATP水解总是跟放能反应有关
【答案】D
【解析】ATP中的“～”代表一种特殊的化学键，断开两个这种化学键，就形成A—P，又叫AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，它是组成RNA的一种基本单位，A正确；如图所示，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，酶就被激活了，B正确；在运输Ca2＋的载体蛋白这种酶的作用下，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，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，而细胞内许多吸能反应与ATP水解的反应有关，D错误。
4．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)。下列说法不正确的是( )
A．ATP推动细胞做功，存在吸能反应与放能反应过程
B．磷酸化的蛋白质做功释放的能量基本上以热能形式散失
C．ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于吸能反应
D．肌肉在收缩过程中，肌肉中的能量先增加后减少
【答案】C
【解析】由题图可知，ATP推动细胞做功，首先需ATP水解释放能量，这是一种放能反应，能量用于蛋白质的磷酸化(吸能反应)，磷酸化的蛋白质通过做功释放能量，这是放能反应，通过两者的结合推动细胞做功；磷酸化的蛋白质做功失去能量是一种放能反应，所释放的能量基本上以热能形式散失，绿色植物合成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸和光合作用，动物、人、真菌和大多数细菌合成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸；肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸能反应，然后肌肉做功，失去能量，恢复原状，这是放能反应。
【提升练】
1．腺苷酸激酶(AK)是生物体内普遍存在的一种单体酶，广泛存在于微生物、植物和动物体内，在维持细胞能量平衡中起重要作用。AK存在于线粒体内、外膜间隙，可耐100 ℃高温而不失活，AK催化的反应为MgATP2－＋AMP2－eq \(――→,\s\up7(AK))MgADP－＋ADP3－。下列叙述错误的是( )
A．AK能专一性地将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上形成ADP
B．AK经胰蛋白酶处理会失活，它能直接为ADP的合成提供能量
C．AK的热稳定性与其分子的特定空间结构有密不可分的关系
D．AMP转化为ADP没有破坏ATP与ADP相互转化的能量供应机制
【答案】B
【解析】酶具有专一性，据反应式“MgATP2－＋AMP2－eq \(――→,\s\up7(AK))MgADP－＋ADP3－”可知，AK能专一性地将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上形成ADP，A正确；AK是一种酶，其作用是催化，不能为反应提供能量，B错误；据题干信息可知，AK可以耐100 ℃ 高温而不失活，其化学本质为蛋白质，蛋白质的特性与其空间结构密不可分，C正确；据题干信息可知，AK在维持细胞能量平衡中起重要作用，故AK催化AMP转化为ADP的过程没有破坏ATP与ADP相互转化的能量供应机制，D正确。
2．科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫体内的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫体内的ATP含量会下降。下列有关叙述正确的是( )
A．蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自细胞呼吸
B．类胡萝卜素的含量不仅会影响蚜虫的体色，还会影响蚜虫个体的生存机会
C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样
D．蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定
【答案】B
【解析】由题干信息可知，蚜虫合成ATP所需能量还可来自类胡萝卜素吸收的光能，A错误；由题干信息可知，类胡萝卜素可以吸收、传递光能，影响ATP的合成量，因此类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会，B正确；蚜虫在阳光下和黑暗中做同一强度的运动时消耗ATP的量是一样的，C错误；蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多，但白天ATP消耗量也比黑暗时多，ATP含量处于动态平衡中，故蚜虫体内的ATP含量稳定，D错误。
3．荧光素可在荧光素酶和ATP的参与下激活发出荧光，利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”可以检测熟制食品中细菌含量。下图是研究人员应用该方法在不同处理条件下检测食品中细菌含量时的实验结果。下列相关叙述错误的是( )
A．在荧光素—荧光素酶生物发光反应中化学能转换为光能
B．利用上述方法检测时，发光反应所需ATP来自细菌的细胞质基质
C．常温条件下，检测时加入Mg2＋可节省荧光素酶的用量
D．若提高Hg2＋的浓度，可使反应速度加快，发光强度增加
【答案】D
【解析】ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是ATP中活跃的化学能转换为光能，A项正确；利用题干所述方法检测时，发光反应所需ATP来自细菌的细胞质基质，B项正确；用Mg2＋处理荧光素酶后，在较低荧光素酶浓度下就能达到较高发光强度，若要节省荧光素酶的用量，可以使用Mg2＋处理，C项正确；Hg2＋处理后会破坏荧光素酶的空间结构，导致酶活性下降，故提高Hg2＋的浓度会使反应速度减慢，D项错误。
4．“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句。萤火虫发光的相关化学变化如下图所示，下列有关叙述不正确的是( )
A．催化荧光素氧化反应的酶与催化ATP水解的酶不是同一种酶
B．萤火虫腹部后端(发光器官)细胞内含有大量的ATP，以保证其正常发光
C．萤火虫发光的过程实现了ATP中的化学能向光能的转化
D．荧光素发荧光的化学反应是吸能反应，该过程伴随着ATP的水解
【答案】B
【解析】荧光素酶催化荧光素氧化反应，ATP水解酶催化ATP水解，A正确；细胞中ATP含量少，但ADP和ATP的转化非常迅速并处于动态平衡之中，B错误；题图中荧光的产生过程体现了ATP中的化学能转变为光能，C正确；荧光素与O2发生化学反应的过程需要ATP水解提供能量，为吸能反应，D正确。
5．科学家用含不同浓度NaF的水溶液喂养小白鼠，一段时间后，培养并测量小白鼠红细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度，分别获得产热量曲线和细胞内的ATP浓度数据如下。下列分析错误的是( )
A．该实验的因变量是细胞产热量和细胞内的ATP浓度
B．高浓度的NaF组产热量峰值和ATP浓度均低于对照组
C．NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用
D．该实验采用了空白对照和相互对照
【答案】B
【解析】综合分析题表与题图曲线可知，该细胞产热量和细胞内的ATP浓度属于因变量，自变量是NaF浓度，A正确；该实验的对照组是A组，B组产热量峰值和ATP浓度均低于A组，C组产热量峰值高于A组而ATP浓度低于A组，B错误；题表中的数据显示，随着NaF浓度增加，ATP的生成量逐渐降低，说明NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用，C正确；实验中A组未做处理，作为空白对照，B组与C组处理的NaF浓度分别是50×10－4 g·mL－1和150×10－4 g·mL－1，二者互为对照，D正确。
6．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下图所示。请分析并回答下列问题：
(1)结合图示分析，下列相关说法正确的是________。
A．该细胞产生ATP的场所有线粒体、叶绿体、细胞质基质
B．ATP是直接能源物质，在细胞中含量很多
C．图中的AMP是构成RNA的基本单位之一
D．作为信号分子的ATP不能分解释放能量
(2)为了研究物质X对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的物质X将细胞处理24 h，然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次实验后，所得数据如下表所示。
①该实验的因变量是_______________________________________________________。
②实验数据表明，该实验的因变量之间有何联系？_________________________________。
③若用混有浓度为8 μg·mL－1的物质X的饮料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是__________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
【答案】
(1)C
(2)①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率 ②细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡的百分率增加 ③细胞内ATP的浓度下降，能量供应减少，消化酶的合成和分泌受到阻碍，影响小肠的消化功能；同时物质的主动运输也受到阻碍，影响小肠的吸收功能
【素养探究练】
智能生物药物成为治疗癌症等难以攻克疾病的首选，其中ATP控制的药物递送系统通常用靶向ATP的适体作为“生物闸门”来实现药物的按需快速释放，近些年，一系列的材料已经证明在细胞内高含量ATP条件下可以释放治疗药物。
试探究：
(1)(社会责任)文中“一系列的材料”可以是蛋白质纳米管，可用来包裹、保护药物，根据ATP、蛋白质的结构和功能推测ATP在药物释放中所起的作用。
(2)(科学思维)ATP控制的药物递送系统是否实现了药物的定向运输？
提示：(1)ATP水解释放的能量可使蛋白质纳米管结构发生改变，从而释放药物。NaF浓度/
(10－4g·mL－1)
ATP浓度/
(10－4 ml·L－1)
A组
0
2.97
B组
50
2.73
C组
150
1.40
实验组编号
A
B
C
D
E
F
物质X的浓度/(μg·mL－1)
0
2
4
8
16
32
细胞内ATP的浓度/(nml·mL－1)
80
70
50
20
5
1
细胞死亡的百分率/%
1
3
10
25
70
95