2023新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用第2节细胞的能量“货币”ATP对点训练新人教版必修1

第2节细胞的能量“货币”ATP知识点一ATP是一种高能磷酸化合物1．一分子ATP中含有腺苷、磷酸基团的数目依次是()A．1、2B．1、3C．2、3D．2、2答案B解析ATP结构简式为A－P～P～P，所以一分子ATP中腺苷、磷酸基团的数目依次为1、3。2．科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩。这说明()A．葡萄糖是能源物质B．ATP不是能源物质C．葡萄糖是直接能源物质D．ATP是直接能源物质答案D解析根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量；“向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是直接能源物质。3．如图是ATP的结构示意图，其中能作为RNA的基本单位的是()A．①B．②C．③D．④答案B解析图中①②③④分别表示腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、ADP和ATP，其中腺嘌呤核糖核苷酸是组成RNA的基本单位之一。4．萤火虫尾部发光，是荧光素接受ATP中的能量后，将化学能转化成光能所致，这个化学能来自Aeq\o(—,\s\up6(①))Peq\o(～,\s\up6(②))Peq\o(～,\s\up6(③))P中的哪个化学键()A．①②B．②③C．①D．③答案D解析ATP的化学性质不稳定，在有关酶的作用下，ATP末端的那个特殊化学键很容易水解且水解时能释放出大量的能量供给生命活动利用。在萤火虫体内，给荧光素提供能量的是远离腺苷的那个特殊化学键。5．ATP在细胞中能够释放能量，下列关于ATP的说法错误的是()A．ATP能释放能量的原因是其特殊化学键容易断裂B．由于两个相邻的磷酸基团都带有正电荷而相互排斥等原因，使得该特殊化学键不稳定C．ATP末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能D．1molATP水解释放的能量高达30.54kJ答案B解析两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥。知识点二ATP与ADP可以相互转化6．ATP转化为ADP的过程可用如图表示，式中X和Y分别代表()A．H2O、[H] B．Pi、H2OC．H2O、Pi D．能量、Pi答案C解析ATP在水解时，远离A的那个磷酸基团就脱离下来，形成Pi，同时释放能量。7．ATP和ADP在细胞中的含量都很少。但一个成年人在安静状态下，24h内竟有40kg的ATP发生转化，这说明()A．ATP在人体细胞中分布广泛B．ATP容易分解成ADPC．ATP容易合成ADP而储存起来D．ATP和ADP的相互转化十分迅速答案D8．高等动物体内产生ATP的生理过程有()A．光合作用 B．细胞呼吸C．细胞呼吸，渗透作用 D．光合作用，细胞呼吸答案B解析高等动物体内产生ATP的过程仅有细胞呼吸，而绿色植物产生ATP的过程有光合作用和细胞呼吸。9．关于ATPeq\o(,\s\up17(酶1),\s\do15(酶2))ADP＋Pi＋能量的反应式的叙述，错误的是()A．上述过程存在能量的释放和储存B．细胞内ATP与ADP的相互转化是可逆反应C．这一反应无休止地在活细胞中进行D．这一过程保证了生命活动的顺利进行答案B解析细胞内ATP与ADP的相互转化，物质可逆，能量和酶不可逆，故认为细胞内ATP与ADP的相互转化不是可逆反应，B错误。知识点三ATP的利用10．关于ATP的叙述，错误的是()A．可为葡萄糖合成麦芽糖提供能量B．细胞内的放能反应一般与ATP水解反应相联系C．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通D．葡萄糖氧化分解过程中有ATP生成答案B11．动物细胞内ATP水解所释放的能量不可能用于()A．物质的吸收 B．物质的合成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是放能反应，不需要ATP供能。12．ATP为主动运输提供能量，下列关于ATP的说法叙述错误的是()A．主动运输过程中，ATP只提供了能量B．脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸C．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，使这些分子的空间结构发生改变，活性也被改变D．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白能催化ATP水解答案A解析主动运输过程中，ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟带能量与载体蛋白结合，使载体蛋白磷酸化，从而使其结构发生变化。13．如图所示为ATP—ADP相互转化示意图，请回答：(1)ATP的中文名称是____________，ATP的结构简式为____________。ATP水解的反应式为____________________。(2)动物体细胞合成ATP的能量来源于________作用；绿色植物细胞合成ATP的能量来源于________作用与________作用。(3)与葡萄糖相比，每分子ATP中蕴含的能量较少，但两者中只有ATP能为细胞的生命活动直接提供能量，原因是__________________________。(4)ATP在生物体内含量较少，但生物体对ATP的需求量很大，生物体是如何解决该矛盾的？________________________________________。答案(1)腺苷三磷酸A—P～P～PATPeq\o(→,\s\up17(酶))ADP＋Pi＋能量(2)呼吸呼吸光合(3)ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的特殊化学键易水解也易合成(4)细胞内ATP与ADP之间转化速率较快解析(1)ATP是腺苷三磷酸的简称，其结构简式为A—P～P～P；ATP水解产生ADP和Pi，并释放能量，反应式为：ATPeq\o(→,\s\up17(酶))ADP＋Pi＋能量。(2)不同的生物合成ATP的能量来源不同，动物来自呼吸作用，植物来自光合作用和呼吸作用。(3)与葡萄糖相比，ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的特殊化学键易水解也易合成，ATP与ADP之间可以快速的大量转化，ATP水解可以释放大量能量等特性可以满足生物体对直接能源物质的需要。(4)ATP在生物体内含量较少，但是细胞内ATP与ADP之间的转化速率较快，因此能够满足生物体对ATP的需求量。14．如图所示为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________个特殊化学键。(2)图中的a、b分别代表________、________。(3)c指______________。(4)①②反应进行时所需要的酶一样吗？________。为什么？_____________。(5)进行①反应时能量用于________，而②过程释放的能量应用于______________，由此可见能量是________(填“可逆”或“不可逆”)的，物质是________(填“可逆”或“不可逆”)的。(6)在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于各种________反应；ADP合成为ATP所需的能量来自各种________反应，所以ATP是细胞内的________。答案(1)2(2)呼吸作用光合作用(3)各项生命活动(4)不一样因为①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性(5)合成ATP各项生命活动不可逆可逆(6)吸能放能能量“货币”解析(1)ATP的结构式可简写为A—P～P～P,1分子ATP中含有2个特殊化学键。(2)在ADP转化成ATP的过程中，对动物和人来说，所需要的能量来自呼吸作用；对绿色植物来说，所需要的能量来自呼吸作用和光合作用。(3)ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。(4)由于酶具有专一性，对于不同的反应，所需酶的种类不同。15．“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，想象夜空中与星光媲美的点点流萤，思考有关的生物学问题。注：A、B中为萤火虫的发光器研成的粉末。(1)向A、B两管中加水后，两管均发荧光，这能说明水对生物正常的生命活动有何重要意义？这也说明了发光器研磨成的粉末中含有哪些物质？____________________________________________________________。(2)上述对照实验说明：①萤火虫发光是将________能转变成________能的过程；②这一过程所需的能量由________直接提供；③________不是生命活动的直接能源物质。(3)若向刚切下的萤火虫的发光器上滴加葡萄糖溶液，你认为会发荧光吗？为什么？____________________________________________。答案(1)生物体内许多重要的生物化学反应均要在水中才能进行。粉末中含有少量的ATP(2)①化学光②ATP③葡萄糖(3)会发荧光。因为葡萄糖进入组成发光器的细胞中后可被氧化分解，使细胞中生成ATP供发光用解析发光器之所以发光是因其内有荧光素和荧光素酶，该过程需要ATP作为直接供能物质提供能量，而葡萄糖不是直接供能物质。刚切下的萤火虫发光器，构成它的细胞可利用葡萄糖氧化分解释放能量，合成ATP，以供发光利用，这一系列反应能够发生，还必须提供一个液体环境。易错题型混淆不同物质中A所代表的含义16．在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是()A．①和②B．①和③C．③和④D．⑤和⑥答案D解析根据题意知，“○”中所对应的含义分别为：①腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。①和④、⑤和⑥“○”中对应的含义最接近，故选D。易错提醒ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但表示的含义不同，如图所示：ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；DNA分子结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；RNA分子结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；核苷酸结构中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。一、单项选择题1．下图表示ATP的结构，相关叙述正确的是()A．b键断裂后形成ADP和PiB．图中的3表示ATP中的字母AC．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和2个Pi，A错误；图中3是腺嘌呤，ATP中的字母A表示腺苷，B错误；图中1、2、3即一分子磷酸、一分子核糖和一分子腺嘌呤组成RNA的基本单位，C错误。2．如图是ATP的分子结构式，下列叙述错误的是()A．ATP分子结构简式中的A就是图中虚线框中部分B．ATP分子中相邻的磷酸基团因带负电荷而相互排斥C．ATP分子中①的断裂与形成是其与ADP相互转化的基础D．ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化而改变结构答案C解析ATP分子结构简式中的A代表腺苷，包括腺嘌呤和核糖，就是图中虚线框中部分，A正确；ATP分子中相邻的磷酸基团因带负电荷而相互排斥，同性相斥，异性相吸，B正确；ATP分子中特殊化学键②的断裂与形成是其与ADP相互转化的基础，C错误；ATP水解释放的磷酸基团挟带能量与蛋白质等分子结合，可使蛋白质等分子磷酸化而改变结构，D正确。3．ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是()①腺苷很容易吸收能量和释放能量②第三个特殊化学键很容易断裂和再结合③第三个磷酸基团(远离腺苷的那个)很容易从ATP上脱离，使ATP转化为ADP，同时释放能量④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个特殊化学键(远离腺苷的那个)，使ADP转变成ATPA．①③B．②④C．③④D．①④答案C解析腺苷二磷酸很容易吸收能量和储存能量，并非腺苷，①错误；ATP只含有2个特殊化学键，②错误；离腺苷较远的特殊化学键易发生断裂，从而形成ADP，同时释放能量，③正确；ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个特殊化学键，使ADP转变成ATP，④正确，故答案为C。4．下列有关“ATPeq\o(,\s\up17(酶1),\s\do15(酶2))ADP＋Pi＋能量”的叙述，正确的是()A．反应中物质和能量都可以循环利用B．反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量C．两个过程是可逆反应D．植物细胞和动物细胞中发生这种反应的生理过程都一样答案B解析上述反应中能量的来源和去路不同，不是循环利用的，A错误；生物体进行的“ATPeq\o(→,\s\up17(酶1))ADP＋Pi＋能量”的过程和“ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up17(酶2))ATP”的过程是两个截然不同的生理过程，它们发生的场所、所需的酶是不同的，也正是因为两个过程是在不同的场所、不同酶的作用下完成的，所以两个过程不是可逆反应，C错误；植物细胞可以通过光合作用产生ATP和消耗ATP，也可以通过细胞呼吸产生ATP，而动物细胞不能进行光合作用，D错误。5．下列生理过程中，需要消耗ATP的有()①细胞通过主动运输吸收K＋②肌肉收缩③蛋白质的分泌④萤火虫发光⑤大脑思考⑥叶肉细胞中蔗糖的合成⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑥C．①②③④⑤⑥ D．①②④⑤⑦答案C解析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、大脑思考、合成蔗糖等。渗透吸水、失水过程不需要消耗能量。6．下图是ATP为主动运输供能示意图，以下说法不合理的是()A．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种催化ATP水解的酶B．该载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变C．由于ATP分子中磷酸基团的相互吸引，使得ATP的结构非常稳定D．ATP在酶的作用下水解时，脱离的磷酸基团挟能量与该载体蛋白结合答案C7．以下关于酶和ATP相互关系的叙述，正确的是()A．ATP的合成与分解需要的酶相同B．少数酶的元素组成与ATP相同C．酶的催化作用需要ATP提供能量D．酶的合成过程不消耗ATP答案B解析ATP的合成和分解过程需要的酶不同，A错误；少数酶是RNA，其元素组成与ATP相同，B正确；酶催化的化学反应，有吸能反应和放能反应，放能反应不需要ATP提供能量，C错误；酶的合成需要ATP供能。二、不定项选择题8.如图表示ATP与ADP之间的转化图，下列分析正确的是()A．A为ATP，B为ADPB．能量1和能量2来源不同C．酶1和酶2是同一种酶D．C1和C2是同一种物质答案ABD解析在水解酶的作用下，ATP中远离腺苷A的那个磷酸基团脱离，同时储存的能量释放出来，ATP转化成ADP；在另一种酶的催化作用下，ADP可以吸收能量，与磷酸结合形成ATP。分析图示可知，A为ATP，B为ADP，C1、C2都为磷酸。9．下列ATP适合作为直接能源物质的理由正确的是()A．ATP与ADP的相互转化时刻不停地进行B．ATP分子在细胞中含量高C．ATP分子中的能量较活跃，易于释放D．ATP是一种高能磷酸化合物答案ACD解析ATP属于高能磷酸化合物，其含有的能量高且活跃，易于释放，且ATP与ADP间存在相互转化，可维持细胞中ATP含量的相对稳定，所以ATP适合作为直接能源物质。ATP在细胞中的含量并不高，但是ATP与ADP之间可以迅速地进行相互转化。10．下列有关人体细胞内ATP的叙述，正确的是()A．寒冷时，细胞产生ATP的速率上升B．紧张状态下，细胞内ATP的合成速率大大超过分解速率C．剧烈运动时，肌肉细胞产生ATP的速率迅速加快D．饥饿时，细胞内ATP的合成速率大大超过分解速率答案AC解析为维持体温，寒冷时，细胞产生ATP的速率上升，A正确；ATP和ADP的转化处于动态平衡中，细胞内ATP的合成速率不会大大超过分解速率，B、D错误；剧烈运动时，消耗能量增加，肌肉细胞产生ATP的速率迅速加快，C正确。11．下列关于ATP的叙述，正确的是()A．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在所有生物体内，体现生物界的统一性B．乳酸菌生命活动所需能量由乳酸分解提供C．吸能反应一般与ATP的水解反应相联系D．ATP水解释放的能量可以用于各项生命活动，包括ATP的合成答案C解析ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在所有细胞生物体内，不发生在病毒体内，A错误；乳酸菌生命活动所需能量由葡萄糖氧化成乳酸提供，B错误；ATP的水解反应释放能量，供吸能反应所需，C正确；ATP的合成所需能量来自光合作用或呼吸作用，不来自ATP水解，D错误。12．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的末端磷酸基团已带上放射性标记。该现象能说明()A．ATP是细胞的直接能源物质B．部分32P标记的ATP是重新合成的C．ATP中远离A的磷酸基团容易脱离D．该过程中ATP既有合成又有分解答案BCD解析该现象只能说明ATP与ADP的相互转化，不能说明ATP是直接能源物质，A不符合题意；带有32P标记的ATP是加入放射性32P标记的磷酸分子后新产生的，B符合题意；由题意可知，细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，并且细胞中ATP含量变化不大，说明ATP末端的磷酸基团很容易水解脱离，也很容易结合，该过程存在ATP水解形成ADP的过程同时存在ADP与磷酸形成ATP的过程，C、D符合题意。13．当你品尝各种美味佳肴时，你可能不得不感谢ATP这种化学物质。新的研究显示，ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用。据以上信息我们能推出的结论是()A．ATP与能量供应相关B．作为信息分子的ATP不能提供能量C．ATP也可作为信息传递分子D．神经细胞膜外表面可能有ATP的受体答案ACD解析由题意可知，ATP既可供能，又与信息传递有关，说明其可作为信息传递分子，接收信息的神经细胞上有ATP的受体。三、非选择题14．请回答下列有关ATP的问题：(1)人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。图中a→b的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于____________________；b→c过程中，ATP含量增加说明________加强，释放更多________，供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明________________________。(2)纯净的ATP呈白色粉末状，能够溶于水，作为一种药物常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。ATP片剂可以口服，注射液可供肌肉注射或静脉滴注。据此，你认为在人体消化道中________(填“存在”或“不存在”)ATP水解酶；ATP的药用效果是________________________；生物体内合成ATP的生理过程有________、________。答案(1)肌肉收缩等生命活动呼吸作用能量ATP的生成和分解是同时进行的(2)不存在直接为生命活动提供能量光合作用呼吸作用解析(1)由题图可知，0～3s内ATP含量下降是由于短跑过程中肌肉收缩等生命活动过程快速消耗ATP，而b→c过程中，ATP含量增加是由于细胞呼吸产生的能量一部分用于形成ATP。生物体内ATP的含量很少，但能通过和ADP的相互转化维持含量的动态平衡，所以肌细胞中ATP的含量不会降为零。(2)由题干信息“ATP片剂可以口服”可知，人体消化道内没有使ATP水解的酶。由题干ATP可以治疗的