2020-2021学年高中生物-第5章-细胞的能量供应和利用-2-细胞的能量“通货”-ATP课时分

PAGE10-细胞的能量“通货”——ATP(15分钟50分)一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分)1.下列关于ATP的叙述正确的是 ()A.结构简式是A—P—P～PB.A表示腺嘌呤脱氧核苷C.远离腺苷的高能磷酸键易水解D.化学性质稳定,在细胞中含量很少【解析】选C。ATP的结构简式是A—P～P～P,A错误;A代表腺苷,即腺嘌呤核苷,B错误;远离腺苷的高能磷酸键更易水解,C正确;ATP的化学性质不稳定,易水解和合成,D错误。2.(2019·安庆高一检测)图为ATP的结构模式图,下列叙述中正确的是()A.图中字母A表示腺苷B.a、b、c表示高能磷酸键C.ATP供能时b、c同时断裂D.虚线框部分是RNA的组成单位之一【解题指南】熟悉ATP和RNA的分子结构组成是判断各选项的关键。【解析】选D。根据分析可知,图中A为腺嘌呤,而腺苷包括腺嘌呤和核糖,A错误;图中b、c表示高能磷酸键,B错误;ATP水解供能时通常是远离腺苷的高能磷酸键(c)断裂,C错误;虚线框部分表示腺嘌呤核糖核苷酸,它是RNA的组成单位之一,D正确。3.(2018·山东学考真题)ATP能直接给细胞的生命活动提供能量。下列生命活动中,不需要消耗ATP的是 ()A.肌细胞收缩 B.萤火虫发光C.甘油进入细胞 D.大脑思考【解析】选C。肌细胞收缩需要消耗能量,消耗ATP,A不符合题意;生物的发电、发光需要消耗能量,消耗ATP,B不符合题意;甘油进入细胞属于自由扩散,不需要消耗能量,C符合题意;大脑思考需要消耗能量,消耗ATP,D不符合题意。4.下图为某种化学反应,下列叙述正确的是 ()A.ADP被释放后,X还能结合ATPB.X也可结合ADP和Pi合成ATPC.线粒体内有X的分布D.能量来自ATP中离腺苷较近的高能磷酸键水解释放的能量【解题指南】(1)分清图示所表示的过程是ATP的合成还是ATP的水解。(2)明确ATP与ADP相互转化的过程及能量的来源和去路。【解析】选A。图中体现的是ATP的水解过程,该过程需要ATP水解酶即X的催化,酶可以多次利用,本次反应完成后可以继续催化下次反应。酶具有专一性,X物质不能催化ATP的合成。ATP的水解与吸能反应相伴随,线粒体进行呼吸作用放出能量,应是ATP的合成。远离腺苷的高能磷酸键水解释放能量,同时ATP转化为ADP、Pi。5.如图表示植物叶肉细胞内ATP和ADP相互转化的过程,下列相关叙述正确的是()A.过程①和②使用的是同一种酶B.过程①和②一直处于动态平衡之中C.过程①所需的能量都来源于细胞呼吸D.过程②中ATP的三个磷酸键均打开释放其中所储存的能量【解析】选B。过程①和②使用的酶分别是合成酶和水解酶,两者不是同一种酶,A错误;过程①和②一直处于动态平衡之中,B正确;过程①所需的能量来源于细胞呼吸氧化分解有机物释放的能量和光合作用利用的光能,C错误;ATP水解时只有远离腺苷的高能磷酸键断裂释放能量,D错误。6.ATP(甲)是生命活动的直接能源物质,据图判断下列叙述正确的是 ()A.在主动运输过程中,乙的含量会减少B.丙中不含磷酸键,是RNA的基本组成单位之一C.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成D.甲→乙和乙→丙过程中,起催化作用的酶空间结构相同【解析】选C。在主动运输过程中,乙的含量会增加;丙中也含有磷酸键,但不是高能磷酸键,丙为腺嘌呤核糖核苷酸;丁由腺嘌呤和核糖组成,戊为磷酸,可用于甲的合成;甲→乙和乙→丙过程中,底物分别是甲和乙,底物不同起催化作用的酶空间结构也不相同。7.细胞中RNA与ATP的共性中,不包括 ()A.元素组成相同 B.均含有磷酸基团C.均含有高能磷酸键 D.均含有腺嘌呤【解析】选C。RNA和ATP均由C、H、O、N和P组成,即二者元素组成相同;RNA的基本单位为核糖核苷酸,由含氮碱基、磷酸和核糖构成,RNA和ATP中均含有腺嘌呤和磷酸基团;ATP为高能磷酸化合物,含有高能磷酸键,而RNA不含有高能磷酸键。8.下面有关ATP和ADP的描述中,哪一项是正确的 ()A.ATP在酶的作用下,可以连续脱下3个Pi,释放大量能量B.ATP在酶的作用下,可以加上一个Pi,储存能量C.ATP与ADP的转化都需要酶参加D.ATP与ADP的相互转化反应中物质和能量都是可逆的【解析】选C。在ATP水解酶的作用下,ATP末端的高能磷酸键断裂,释放出其中的能量,A错误;ADP在ATP合成酶的作用下,可以加上一个Pi,储存能量,B错误;ATP水解需要水解酶,ATP合成需要合成酶,C正确;ATP与ADP的相互转化过程中物质是可逆的,能量是不可逆的,D错误。二、非选择题(共10分)9.(2019·肇庆高一检测)在生物体内能量的转换和传递中,ATP是一种关键的物质,其分子结构式如图1:(1)从ATP的分子结构式可知,去掉两个磷酸基团后的剩余部分是__________________。

(2)人体骨骼肌细胞中,ATP的含量仅够剧烈运动时3秒钟内的能量供给,在校运动会上,某同学参加100m短跑过程中,其肌细胞中ATP相对含量变化如图2所示,①由A到B的变化过程中,说明ATP被水解,释放的能量用于____________________________________________。

②由整个曲线来看,肌细胞中ATP的含量不会降为零,说明_____________________________________________。

(3)某同学进行一项实验,目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象,说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。①必须待离体肌肉自身的____________消耗之后,才能进行实验。

②在程序上,采取自身前后对照的方法,先滴加____________(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”),观察____________与否以后,再滴加____________(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)。

③如果将上述顺序颠倒一下,实验结果是否可靠?____________,原因是__________________________________________________________。

【解析】(1)ATP分子去掉两个磷酸基团后的剩余部分是一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基(腺嘌呤)组成的化合物,即腺嘌呤核糖核苷酸。(2)ATP是直接供能物质,在剧烈运动时会用于肌肉收缩等生命活动,ATP在细胞内含量少,但可与ADP之间快速相互转化。(3)由于实验的目的是证明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源,所以实验时应以是否提供ATP为自变量,但实验前必须要耗尽肌肉自身原有的ATP,同时要注意实验步骤的先后顺序,否则会影响实验结果的准确性。答案:(1)腺嘌呤核糖核苷酸(2)①肌肉收缩等生命活动②ATP的生成和分解是同时进行的(3)①ATP②葡萄糖溶液肌肉收缩ATP溶液③不可靠如果外源ATP尚未耗尽,会出现滴加葡萄糖溶液后肌肉也会收缩的现象,造成葡萄糖也被肌肉直接利用的假象【补偿训练】用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研成粉末状,取两等份分别装入两只小玻璃管中,各加入少量的水,使之混合,可见到玻璃管中发出淡黄色荧光,大约15min荧光消失。这时,再将ATP溶液加入其中一只玻璃管中,将葡萄糖溶液加入另一只玻璃管中,发现加ATP溶液的玻璃管中发出荧光,而加葡萄糖溶液的管中不发荧光。(1)向A、B两管加水后,两管均发光,这说明水对生物正常的生命活动有何重要意义?________________________________________。(2)这也说明了发光器研磨成的粉末中含有哪种物质?____________________。

(3)以上现象说明的问题: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__________________提供;③____________不是生命活动的直接能源物质。(4)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?________________________________。【解析】(1)加入水后才发光,说明了水对生物化学反应很重要,可以说明生物体内许多重要的生化反应均要在水中才能进行。(2)发光器粉末加入水后会先发光,随后证明发光需要ATP,说明粉末中含有少量的ATP。(3)发光是将化学能转变成光能。这个生命活动需要的能量是由直接能源物质ATP提供的。加入葡萄糖后不会发光说明葡萄糖不是直接的能源物质。(4)向刚切下的发光器上滴加葡萄糖溶液,会发光,是因为发光器中仍含有少量的ATP,同时发光器中的细胞能利用葡萄糖进行细胞呼吸产生ATP。答案:(1)生物体内许多重要的生化反应均要在水中才能进行(2)粉末中含有少量的ATP(3)①化学光②ATP③葡萄糖(4)会因为发光器中仍有少量的ATP,同时发光器中的细胞能利用葡萄糖进行细胞呼吸产生ATP

(20分钟50分)一、选择题(共6小题,每小题5分,共30分)1.(2019·宣城高一检测)ATP是细胞的能量“通货”,下列叙述正确的是()A.ATP中的“A”代表腺嘌呤,是组成核酸的成分之一B.ATP水解反应一般与放能反应相联系C.ATP中的糖和RNA中的五碳糖是相同的D.人在剧烈运动的状态下,细胞中ATP含量远低于ADP【解析】选C。ATP的结构简式是A—P～P～P,其中A代表腺苷,A错误。ATP水解反应一般与吸能反应相联系,ATP的合成反应一般与放能反应相联系,B错误。ATP由腺苷和三个磷酸基团组成,其中腺苷是由腺嘌呤和核糖组成的;RNA由含氮碱基、核糖和磷酸基团组成,因此ATP中的糖和RNA中的五碳糖是相同的,C正确。在人体内,ATP的含量都是在一定的范围内维持恒定的,人在剧烈运动时,体内的ATP合成速率加快,同时ATP的水解速率也会加快,二者处于动态平衡,D错误。2.用α、β、γ表示ATP中的三个磷酸基团所处的位置(A-Pα～Pβ～Pγ),下列叙述正确的是 ()A.ATP彻底水解能得到5种不同的化合物B.ATP的β、γ位磷酸基团脱离,剩余部分可用于合成RNAC.ATP含有3个高能磷酸键,3个磷酸基团D.ATP的化学性质非常稳定,释放的能量可用于各项生命活动【解析】选B。ATP彻底水解能得到3种不同的化合物,A错误;ATP的β、γ位磷酸基团脱离,剩余部分为腺嘌呤核糖核苷酸,可用于合成RNA,B正确;ATP含有2个高能磷酸键,3个磷酸基团,C错误;ATP的化学性质不稳定,很容易分解,释放的能量可用于各项生命活动,D错误。3.ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内的四种高能磷酸化合物,它们彻底水解的产物只有碱基不同,下列叙述错误的是 ()A.ATP不是细胞内唯一的直接能源物质B.一分子GTP中含有2个高能磷酸键C.CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的D.UTP彻底水解的产物中有碱基尿嘧啶【解题指南】掌握ATP的分子结构和分子组成,并根据题干信息判断另外三种高能磷酸化合物的分子组成,进而根据题干要求分析答题。【解析】选C。ATP是细胞内直接能源物质,但不是唯一的能源物质,题干信息显示GTP、CTP和UTP也可以直接提供能量,A正确;根据分析可知,一分子GTP中含有2个高能磷酸键,B正确;CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的,C错误;UTP彻底水解的产物有尿嘧啶、磷酸和核糖,D正确。4.(2019·荆州高一检测)萤火虫尾部发光器能发光的机理如图所示。ATP快速荧光检测仪中含有荧光素、荧光素酶等物质,用来快速检测食品表面的微生物。下列说法正确的是 ()A.ATP是细胞中的能量货币,细胞中储存大量ATP为生命活动供能B.微生物残留量越多,产生的ATP越多,所发荧光强度越强C.ATP快速荧光检测仪只能检测残留的需氧型微生物D.ATP快速荧光检测仪直接检测葡萄糖溶液也可发荧光【解题指南】理解ATP快速荧光检测仪的原理,根据题图弄清楚ATP快速荧光检测仪中含有的三个成分与发光的关系。【解析】选B。ATP是细胞中的能量货币,但细胞中储存的ATP较少,其通过快速转化为生命活动供能,A错误;根据分析可知,微生物残留量越多,产生的ATP越多,所发荧光强度越强,B正确;ATP快速荧光检测仪能检测残留的所有能产生ATP的微生物,C错误;葡萄糖不能直接提供能量,所以用ATP快速荧光检测仪检测葡萄糖溶液不会发荧光,D错误。【补偿训练】1.如图是ATP的结构示意图,图中标号与名称对应正确的是 ()A①脱氧核糖B②高能磷酸键C③腺苷D④RNA【解析】选B。由题图可知①到④依次是核糖、高能磷酸键、腺嘌呤、腺嘌呤核糖核苷酸,故B正确。2.ATP分子结构如图所示,ATP分子中,水解时释放能量最多的键是A、B、C、D中的 ()【解析】选A。ATP水解释放能量断裂的是末端的那个高能磷酸键,即A。5.下列有关人体细胞内ATP的叙述中,正确的是 ()A.寒冷时,细胞产生ATP的速率增大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的速率无明显变化D.饥饿时,细胞内ATP的合成速率大大超过分解速率【解析】选A。为维持体温,寒冷时,细胞产生ATP的速率增大,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错误。6.在某细胞培养液中加入被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末端的P已带上放射性标记(32P),该现象能够说明 ()①ATP中远离A的P容易脱落②部分被32P标记的ATP是重新合成的③ATP是细胞内的直接能源物质④该过程中ATP既有合成又有分解A.①②③④ B.①②③C.①②④ D.②③④【解析】选C。在这个实验前后ATP的含量变化不大,说明ATP在细胞中是不断地被消耗并不断地合成的,因此含量基本不会发生太大的改变。因为部分ATP末端的P被标记(32P),说明这部分ATP是新合成的;同时只有末端的P被标记(32P),说明ATP的消耗和合成过程就是远离A的P脱落和连接的过程。题干中没有涉及能量,不能说明ATP是直接能源物质。二、非选择题(共20分)7.(能力挑战题)(2019·福州高一检测)在有氧气和ATP的条件下,荧光素酶能催化荧光素的氧化而发出荧光。请根据以下提供的实验材料,完善实验思路,并回答有关问题。实验材料:荧光素甲溶液,荧光素乙溶液,荧光素酶A溶液,荧光素酶B溶液,ATP溶液。(1)现欲探究不同的荧光素酶是否都能催化不同的荧光素氧化。请完善