高中生物第2节 细胞的能量“通货”──ATP课后复习题

第2节综合拔高练

五年选考练

考点1　ATP的结构和功能

1.(2020广东高二学业水平测试,1,3分,★★☆)萤火虫发光是由于发光细胞内荧光素被氧化成氧化荧光素。该过程需要的能量直接来源于(　　)

A.ATP B.葡萄糖

C.DNA D.氨基酸

2.(2015海南单科,3,2分,★★☆)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述,错误的是　(　　)

A.酒精发酵过程中有ATP生成

B.ATP可为物质跨膜运输提供能量

C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量

D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成

3.(2016课标全国Ⅰ,29节选,★★☆)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ)。回答下列问题:

(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的　　　　　(填“α”、“β”或“γ”)位上。 

(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的　　　　　　(填“α”、“β”或“γ”)位上。 

考点2　ATP与ADP的相互转化

4.(2018浙江4月选考,10,2分,★★☆)ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是(　　)

A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量

B.ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP

C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团

D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解

三年模拟练

一、选择题

1.(2019福建五校联考,★★☆)如图为ATP—ADP的循环图解。下列叙述正确的是(　　)

A.①属于放能反应,在细胞内与其他吸能反应密切联系

B.溶酶体中蛋白质水解为氨基酸需要②过程提供能量

C.人在饥饿时,细胞内的过程①和②也能达到平衡

D.各种生物均能独立完成ATP—ADP循环

2.(2020河北唐山一中高一期末,★★☆)图甲为ATP的结构,图乙为ATP与ADP相互转化的关系式,下列说法正确的是　(　　)

　ATPADP+Pi+能量

甲　　　　　　　　　　乙

A.图甲中的五碳糖为脱氧核糖

B.图甲中A代表腺苷,b、c为高能磷酸键

C.图乙中反应向右进行时,图甲中c键断裂并释放能量

D.图乙中反应向左进行时,能量只能来自呼吸作用

3.(2020福建厦门高三期末,★★☆)下列关于ATP的叙述,正确的是(　　)

A.ATP合成时所需的能量均来自有机物氧化分解释放的能量

B.细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系

C.ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性

D.剧烈运动时细胞内ATP的分解量明显多于合成量

4.(2020山西长治二中高一期末,★★☆)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[磷酸肌酸(C~P)+ADPATP+肌酸(C)]。下列相关叙述错误的是(　　)

A.磷酸肌酸是能量的一种储存形式,但不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,ATP由于不断消耗而含量减少

D.据ATP的结构推测生物体内还存在着其他高能磷酸化合物

5.(2020吉林东北师大附中高三期末,★★☆)临床上用于心绞痛、急性心肌梗死的治疗药主要成分是cAMP,它是ATP经过一系列转变而成的,ATP是生物体内最直接的能量来源,如图是ATP和cAMP的分子结构简式,相关叙述正确的是(　　)

A.ATP水解供能时①、②、③之间的高能磷酸键都将断裂

B.ATP在细胞中能与ADP相互转化实现储能和放能,从而实现能量的循环利用

C.②和③之间的高能磷酸键断裂后所释放的能量主要以热能形式散失

D.水解①和②之间的高能磷酸键后的产物之一可作为RNA分子的合成原料

6.(2020河北沧州高三月考改编,★★☆)下列涉及ATP的相关叙述,错误的是(　　)

A.苯和乙醇的跨膜运输都不需要消耗ATP

B.ATP与ADP的相互转化,保证了细胞代谢对能量的需求

C.参与ATP形成的元素包括C、H、O、N、P

D.葡萄糖和果糖合成蔗糖为放能反应,此反应正常进行需要ATP提供能量

二、非选择题

7.(★★☆)下列为有关哺乳动物成熟红细胞的研究,请回答相关问题:

(1)人红细胞中K+浓度比血浆中高30倍,而Na+浓度却只有血浆的1/6。红细胞维持膜内外K+、Na+不均匀分布　　　　　(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。 

(2)科学家用丙酮从人的成熟红细胞中提取所有磷脂并铺成单分子层,其面积正好为红细胞细胞膜面积的两倍,其原因是①　　　　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)氟中毒会影响细胞膜的通透性和细胞代谢。科学家用含不同浓度NaF的饮用水喂养小白鼠,一段时间后,培养并测量小白鼠红细胞代谢产热及细胞内的ATP浓度,分别获得产热曲线和细胞内的ATP浓度数据,请回答:

①根据实验设计及结果判断,该实验的目的是　　　　　　　　　　　　　　　,设置A组的目的是　　　　　　　　　　　。  

②分析细胞产热量及ATP浓度:B组产热量峰值和ATP浓度均低于A组,原因可能是低浓度的NaF　　　　　(填“抑制”或“促进”)了细胞代谢中有关酶的活性; C组产热量峰值高于A组,而ATP浓度低于A组,原因可能是高浓度的NaF　　　　　(填“抑制”或“促进”)了细胞代谢中有关酶的活性,同时,由于损伤了细胞膜结构,细胞为维持正常的功能,需要消耗更多　　　　　。 

8.(2019山西应县一中高一期末,★★★)利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”可以对食品中细菌的含量进行检测:①将待测样品研磨后离心处理,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　　　　　提供的能量后就被激活,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”)。根据ATP含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中ATP含量　　　　　　　　。 

(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是　　　　　　　　;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,测定荧光素酶浓度与发光强度的关系如下图所示。

其中经　　　　　　(填“高浓度盐溶液”“Hg2+”或“高温”)处理后的酶活性可以恢复,Hg2+处理后酶活性降低可能是因为　　　　　　　　　　。若要节省荧光素酶的用量,可以使用　　　　处理。 

第2节综合拔高练

五年选考练

1.A　萤火虫发光是因为细胞内荧光素被氧化,该过程需要能量,生物体内的直接能源物质是ATP,A符合题意。

2.D　ATP的形成途径有光合作用和呼吸作用,酒精发酵属于无氧呼吸(注:酒精发酵、无氧呼吸将于第5章第3节涉及),A正确;ATP可为主动运输、胞吞和胞吐提供能量,B正确;ATP分子中含有2个高能磷酸键,高能磷酸键水解会释放大量能量,C正确;ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成,D错误。

3.答案　(1)γ　 (2)α

解析　(1)ATP水解时,远离腺苷的高能磷酸键断裂,形成ADP和Pi,同时释放能量,因此,带有32P的磷酸基团应在ATP的γ位上。(2)DNA的基本组成单位脱氧核糖核苷酸只含有1个磷酸,则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。

4.C　ATP的形成途径有光合作用和呼吸作用,A错误;ATP在细胞内的含量很少,ATP—ADP循环使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,B错误;ATP水解时,远离腺苷的高能磷酸键断裂,形成ADP和Pi,同时释放能量,C正确;ATP分子中含有2个高能磷酸键,远离腺苷的高能磷酸键很容易水解,D错误。

三年模拟练

一、选择题

1.C　①ADP+Pi→ATP,ATP的合成属于吸能反应,①在细胞内与其他放能反应密切联系,故A项错误;溶酶体中蛋白质水解为氨基酸为放能反应,不需要ATP水解提供能量,故B项错误;对细胞的正常生活来说,ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,故人在饥饿时,细胞内的过程①和②也能达到平衡,故C项正确;病毒不能独立完成ATP—ADP循环,故D项错误。

2.C　题图甲为ATP,其中的A代表腺嘌呤,其中的五碳糖为核糖,b、c为高能磷酸键,A、B两项错误;题图乙中反应向右进行时,表示ATP水解成ADP和Pi,远离A的高能磷酸键即图甲中的c键断裂并释放能量,C项正确;图乙中ADP转化为ATP的能量可来自光合作用吸收的光能或呼吸作用释放的有机物中的化学能,D项错误。

3.C　绿色植物在叶绿体内进行光合作用时,ADP转化为ATP利用了光能,A错误;细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系,B错误;ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性,可以保证机体对能量的需求,C正确;剧烈运动时细胞内ATP的分解量等于合成量,D错误。

4.C　根据题意可知,磷酸肌酸是能量的一种储存形式,但不是细胞内的直接能源物质,ATP是细胞内的直接能源物质,A正确;据题干可知,磷酸肌酸(C~P)+ADPATP+肌酸(C),故磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联,B正确;肌肉收缩时,在磷酸肌酸的作用下,ATP的含量保持相对稳定,C错误;据ATP的结构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,D正确。

5.D　ATP水解供能时,一般只②、③之间的高能磷酸键断裂,A错误;能量不能循环利用,ATP中的能量转换成其他各种形式的能量,用于各项生命活动,B错误;②和③之间的高能磷酸键断裂后所释放的能量用于各项耗能的生命活动,C错误;水解①和②之间的高能磷酸键后的产物之一为腺嘌呤核糖核苷酸,可作为RNA分子的合成原料,D正确。

6.D　苯和乙醇通过自由扩散出入细胞,其跨膜运输都不需要消耗ATP,A正确;与ADP的相互换化保证了细胞代谢对能量的需求,B 正确;ATP的化学组成元素包括C、H、O、N、P,C正确;葡萄糖和果糖合成蔗糖为吸能反应,D错误。

二、非选择题

7.答案　(1)需要　(2)①人的成熟红细胞中没有细胞核及各种具膜细胞器　②细胞膜由磷脂双分子层构成　(3)①探究不同浓度的NaF对能量代谢(或细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度)的影响　作为对照　②抑制　促进　ATP

解析　(1)人红细胞是靠主动运输来维持膜内外K+、Na+不均匀分布的,主动运输需要消耗ATP。(2)由于人的成熟红细胞中没有细胞核及各种具膜细胞器,且细胞膜是由磷脂双分子层构成的,所以科学家用丙酮从人的成熟红细胞中提取所有磷脂并铺成单分子层,其面积正好为红细胞细胞膜面积的两倍。(3)①题述实验的自变量是不同浓度NaF的饮用水,因变量是小白鼠红细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度变化,故该实验的目的是探究不同浓度的NaF对能量代谢(或细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度)的影响。设置A组的目的是作为对照。 ②由题图和表可知:B组产热量峰值和ATP浓度均低于A组,说明低浓度的NaF可能抑制了细胞代谢中有关酶的活性; C组产热量峰值高于A组,而ATP浓度低于A组,有可能高浓度的NaF促进了细胞代谢中有关酶的活性,同时损伤了细胞膜结构,细胞为维持正常的功能,需要消耗更多ATP。

8.答案　(1)ATP　正比　大致相同且相对稳定　(2)(ATP中活跃的)化学能→光能　吸能反应　(3)高浓度盐溶液　破坏了酶的空间结构　Mg2+

解析　(1)ATP是生命活动的直接能源物质,所以荧光素接受ATP提供的能量后就被激活,在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。ATP数量越多,提供能量越多,发光强度越大,故发光强度与ATP含量成正比。每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定,故可以根据ATP含量测算出细菌数量。(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是ATP中活跃的化学能转化为光能。ATP水解可为生命活动提供能量,生物细胞中ATP的水解一般与吸能反应相联系。(3)过酸、过碱、重金属、高温等都能破坏酶的空间结构,Hg2+为重金属,处理后会破坏荧光素酶(蛋白质)的空间结构,导致酶活性下降。据图分析,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,所以若要节省荧光素酶的用量,可以使用Mg2+处理。