《第一节 ATP是细胞内的“能量通货”》（同步训练）高中生物必修 1 分子与细胞

《第一节ATP是细胞内的“能量通货”》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有12小题，每小题2分，共24分）1、下列关于ATP的描述，正确的是：A.ATP是细胞内唯一的能量载体B.ATP的合成与分解过程不需要酶的参与C.ATP的分子式为C10H16N5O13P3D.ATP的水解过程中，能量释放主要用于合成糖类2、关于ATP在细胞内的作用，以下说法不正确的是：A.ATP是细胞内能量的直接来源B.ATP的水解是细胞内能量代谢的中心环节C.ATP的合成需要消耗能量D.ATP的合成与分解速度在细胞内保持相对平衡3、下列关于ATP的描述，正确的是：A.ATP在细胞内只存在一种形式B.ATP是细胞内唯一的能量分子C.ATP的合成和分解过程都是不可逆的D.ATP的水解反应不需要消耗能量4、以下关于ATP的化学性质描述不正确的是：A.ATP分子含有三个磷酸基团B.ATP的磷酸基团之间存在高能磷酸键C.ATP的水解反应可以释放能量D.ATP的合成反应是吸能反应5、在细胞中，ATP水解时释放的能量直接用于各种生命活动。下列哪一项不是ATP能量的直接用途？A.肌肉收缩B.神经冲动传导C.光合作用中的光反应D.主动运输6、关于ATP的描述，下列哪一项是错误的？A.ATP分子由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成。B.ATP是生物体内最直接的能量来源。C.ATP转化为ADP时会释放大量的能量。D.细胞内储存大量ATP以备不时之需。7、ATP分子中含有几个磷酸基团？A.2个B.3个C.4个D.5个8、下列哪个过程不需要消耗ATP？A.蛋白质的合成B.细胞膜的磷脂合成C.细胞内物质的主动运输D.细胞呼吸中的第三阶段9、ATP在细胞内被称为“能量通货”，以下关于ATP的描述，正确的是：A.ATP分子中含有三个磷酸基团和一个腺嘌呤基团B.ATP的合成过程需要消耗能量C.ATP水解成ADP和无机磷酸时，释放的能量可以用于各种生命活动D.ATP在细胞内的含量很少，但合成速度很快10、以下关于ATP与ADP相互转化的过程，错误的是：A.ATP转化为ADP和无机磷酸的过程称为ATP的水解B.ADP和无机磷酸转化为ATP的过程称为ATP的合成C.ATP的水解和合成过程都发生在线粒体内D.ATP的水解和合成过程都需要酶的催化11、下列关于ATP的描述，正确的是：A.ATP是一种蛋白质，在细胞内起到能量传递的作用。B.ATP的化学键能比ADP的化学键能要低，因此ATP更容易分解。C.ATP在水解过程中，释放的能量可以用于细胞的各种生命活动。D.ATP在细胞内只能通过光合作用合成。12、在细胞内，ATP的合成途径主要包括：A.光合作用和细胞呼吸。B.光合作用和蛋白质合成。C.细胞呼吸和蛋白质合成。D.光合作用和核糖体合成。二、多项选择题（本大题有4小题，每小题4分，共16分）1、关于ATP的描述，下列哪些选项是正确的？A.ATP代表三磷酸腺苷，是细胞直接利用的能量形式。B.ATP在细胞内的浓度非常高，以确保能量供应。C.ATP通过水解高能磷酸键释放能量。D.ATP合成的主要途径包括光合作用和呼吸作用。2、以下关于细胞内能量转换的说法，哪些是准确的？A.细胞内的能量转换总是伴随着ATP的合成或水解。B.在无氧条件下，细胞无法合成ATP。C.植物叶绿体中的光合作用可以合成ATP。D.动物细胞线粒体中的有氧呼吸过程能够大量合成ATP。3、以下哪些物质是细胞合成ATP的直接原料？A.葡萄糖B.脂肪酸C.氨基酸D.ADP和磷酸E.氧气4、以下哪些生理活动需要ATP直接供能？A.细胞膜的物质运输B.细胞内物质的合成C.细胞的分裂过程D.光合作用的光反应E.细胞的信号传递三、非选择题（本大题有5小题，每小题12分，共60分）第一题：请根据以下信息，回答问题：某细胞在进行有氧呼吸时，消耗了1mol葡萄糖，产生了38molATP。已知该细胞线粒体基质中ATP合成酶可以将ADP和无机磷酸（Pi）合成ATP，合成1molATP需要消耗1mol能量，该能量来源于质子梯度。请计算：（1）该细胞通过有氧呼吸合成ATP的总能量是多少？（2）假设该细胞线粒体基质中ATP合成酶的转换效率为100%，则该细胞最多可以合成多少molATP？（3）如果该细胞线粒体基质中的ADP和Pi的浓度均为0.01mol/L，而ADP和无机磷酸进入线粒体的速率相同，则理论上该细胞线粒体基质中ADP和Pi的浓度降低到多少时，ATP合成酶将停止工作？第二题：ATP在细胞内的作用主要表现在以下几个方面，请根据所学知识，判断以下说法的正误，并简要说明理由。（1）ATP是细胞内唯一直接供能的物质。（2）ATP的水解和合成过程可以在细胞内的任何部位进行。（3）ATP的合成过程是一个放能过程，而ATP的水解过程是一个吸能过程。（4）细胞内ATP和ADP的相互转化是一个动态平衡过程，受到多种因素的调控。第三题：题目：假设某细胞内存在以下四种化合物：（1）腺苷三磷酸（ATP）（2）腺苷二磷酸（ADP）（3）磷酸（4）无机磷酸盐请根据以下条件，判断哪些化合物属于高能化合物？A.ATPB.ADPC.磷酸D.无机磷酸盐第四题：题目：ATP在细胞内的能量转化过程中，其磷酸键的断裂和形成分别对应什么生理过程？请结合ATP的结构简式和酶的作用，简要说明ATP如何参与细胞内的能量转换。第五题：题目：请简述ATP在细胞内的作用及其重要性，并举例说明细胞内哪些生理过程需要ATP的参与。《第一节ATP是细胞内的“能量通货”》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有12小题，每小题2分，共24分）1、下列关于ATP的描述，正确的是：A.ATP是细胞内唯一的能量载体B.ATP的合成与分解过程不需要酶的参与C.ATP的分子式为C10H16N5O13P3D.ATP的水解过程中，能量释放主要用于合成糖类答案：C解析：ATP的分子式为C10H16N5O13P3，这是ATP的化学结构式。选项A错误，因为还有其他分子如NADH、FADH2等也参与能量代谢。选项B错误，ATP的合成和分解都需要酶的催化作用。选项D错误，ATP的水解过程中释放的能量主要用于直接供能，如肌肉收缩、神经传导等，而不是用于合成糖类。2、关于ATP在细胞内的作用，以下说法不正确的是：A.ATP是细胞内能量的直接来源B.ATP的水解是细胞内能量代谢的中心环节C.ATP的合成需要消耗能量D.ATP的合成与分解速度在细胞内保持相对平衡答案：D解析：选项A、B、C都是正确的。ATP是细胞内能量的直接来源，其水解提供能量用于细胞的各种生命活动；ATP的水解是细胞内能量代谢的中心环节，因为许多生物化学反应都需要ATP提供能量；ATP的合成需要消耗能量，通常是通过细胞呼吸过程中的氧化磷酸化反应来实现的。选项D不正确，因为ATP的合成与分解速度在细胞内是动态调节的，以适应细胞对能量的需求，而不是保持绝对的平衡。3、下列关于ATP的描述，正确的是：A.ATP在细胞内只存在一种形式B.ATP是细胞内唯一的能量分子C.ATP的合成和分解过程都是不可逆的D.ATP的水解反应不需要消耗能量答案：D解析：ATP（三磷酸腺苷）是细胞内的一种高能化合物，它在细胞内的能量代谢过程中扮演着“能量通货”的角色。选项A错误，因为ATP在细胞内存在多种形式，如ADP（二磷酸腺苷）和无机磷酸；选项B错误，因为细胞内还有其他能量分子，如GTP（鸟苷三磷酸）等；选项C错误，ATP的合成和分解过程实际上是可逆的，只不过在细胞内条件控制下，分解反应比合成反应更为常见；选项D正确，ATP的水解反应（即ATP分解成ADP和无机磷酸）是放能反应，不需要消耗能量。4、以下关于ATP的化学性质描述不正确的是：A.ATP分子含有三个磷酸基团B.ATP的磷酸基团之间存在高能磷酸键C.ATP的水解反应可以释放能量D.ATP的合成反应是吸能反应答案：B解析：ATP（三磷酸腺苷）是一种含有三个磷酸基团的核苷酸，它在细胞内储存和传递能量。选项A正确，因为ATP分子确实含有三个磷酸基团；选项C正确，因为ATP的水解反应可以释放能量，这是细胞利用ATP作为能量来源的基础；选项D正确，ATP的合成反应确实是一个吸能反应，需要能量输入（如通过光合作用或细胞呼吸）来合成ATP。选项B不正确，因为ATP的磷酸基团之间存在两个高能磷酸键，而不是一个。5、在细胞中，ATP水解时释放的能量直接用于各种生命活动。下列哪一项不是ATP能量的直接用途？A.肌肉收缩B.神经冲动传导C.光合作用中的光反应D.主动运输答案：C解析：ATP是细胞内的主要能量载体，其水解释放的能量被用来驱动许多需要能量的生命过程，包括肌肉收缩、神经信号传递和物质的主动运输等。然而，在光合作用的过程中，光反应阶段主要是利用光能将水分解为氧气和氢离子，并合成ATP和NADPH，而不是直接使用ATP水解释放的能量。因此，选项C描述的过程不是ATP能量的直接用途。6、关于ATP的描述，下列哪一项是错误的？A.ATP分子由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成。B.ATP是生物体内最直接的能量来源。C.ATP转化为ADP时会释放大量的能量。D.细胞内储存大量ATP以备不时之需。答案：D解析：ATP（三磷酸腺苷）确实是细胞的主要能量货币，它由一个腺嘌呤碱基、一个核糖和三个相连的磷酸基团构成。当ATP失去一个磷酸基团变成ADP（二磷酸腺苷）时，会释放出大量的能量，这些能量可以立即被细胞用来进行各种代谢活动。然而，细胞并不储存大量的ATP；相反，ATP是在需要时通过细胞呼吸等途径迅速生成的。这是因为ATP的高能量状态使其相对不稳定，不适合长期储存。因此，选项D的说法是错误的。7、ATP分子中含有几个磷酸基团？A.2个B.3个C.4个D.5个答案：B解析：ATP（腺苷三磷酸）分子由一个腺嘌呤核苷和三个磷酸基团组成，因此正确答案是B，即3个磷酸基团。8、下列哪个过程不需要消耗ATP？A.蛋白质的合成B.细胞膜的磷脂合成C.细胞内物质的主动运输D.细胞呼吸中的第三阶段答案：B解析：蛋白质的合成、细胞内物质的主动运输以及细胞呼吸中的第三阶段都需要消耗ATP。然而，细胞膜的磷脂合成并不直接消耗ATP，而是通过其他能量形式（如热能）进行，因此正确答案是B。9、ATP在细胞内被称为“能量通货”，以下关于ATP的描述，正确的是：A.ATP分子中含有三个磷酸基团和一个腺嘌呤基团B.ATP的合成过程需要消耗能量C.ATP水解成ADP和无机磷酸时，释放的能量可以用于各种生命活动D.ATP在细胞内的含量很少，但合成速度很快答案：C解析：ATP（腺苷三磷酸）分子中含有三个磷酸基团和一个腺嘌呤基团，选项A正确。ATP的合成过程确实需要消耗能量，选项B正确。ATP水解成ADP和无机磷酸时，会释放能量，这个能量可以用于细胞内的各种生命活动，如肌肉收缩、物质运输等，选项C正确。ATP在细胞内的含量虽然不多，但其合成速度很快，可以满足细胞对能量的需求，选项D正确。因此，本题正确答案为C。10、以下关于ATP与ADP相互转化的过程，错误的是：A.ATP转化为ADP和无机磷酸的过程称为ATP的水解B.ADP和无机磷酸转化为ATP的过程称为ATP的合成C.ATP的水解和合成过程都发生在线粒体内D.ATP的水解和合成过程都需要酶的催化答案：C解析：ATP转化为ADP和无机磷酸的过程称为ATP的水解，选项A正确。ADP和无机磷酸转化为ATP的过程称为ATP的合成，选项B正确。ATP的水解和合成过程并不仅仅发生在线粒体内，还有叶绿体和细胞质基质等地方，选项C错误。ATP的水解和合成过程都需要酶的催化，选项D正确。因此，本题错误答案为C。11、下列关于ATP的描述，正确的是：A.ATP是一种蛋白质，在细胞内起到能量传递的作用。B.ATP的化学键能比ADP的化学键能要低，因此ATP更容易分解。C.ATP在水解过程中，释放的能量可以用于细胞的各种生命活动。D.ATP在细胞内只能通过光合作用合成。答案：C解析：ATP（三磷酸腺苷）是一种高能化合物，其化学键在断裂时会释放能量，这些能量可以用于细胞的各种生命活动。选项A错误，因为ATP不是蛋白质，而是一种核苷酸。选项B错误，ATP的化学键能实际上比ADP的化学键能要高，因此ATP更稳定。选项D错误，ATP可以通过多种方式合成，包括细胞呼吸过程，而不仅仅是光合作用。12、在细胞内，ATP的合成途径主要包括：A.光合作用和细胞呼吸。B.光合作用和蛋白质合成。C.细胞呼吸和蛋白质合成。D.光合作用和核糖体合成。答案：A解析：ATP的合成主要通过两个途径：光合作用和细胞呼吸。在光合作用中，植物细胞利用光能将ADP和无机磷酸盐转化为ATP。在细胞呼吸中，无论是厌氧还是有氧条件下，细胞通过氧化有机物释放的能量来合成ATP。选项B、C和D都包含了与ATP合成无关的过程，因此不正确。二、多项选择题（本大题有4小题，每小题4分，共16分）1、关于ATP的描述，下列哪些选项是正确的？A.ATP代表三磷酸腺苷，是细胞直接利用的能量形式。B.ATP在细胞内的浓度非常高，以确保能量供应。C.ATP通过水解高能磷酸键释放能量。D.ATP合成的主要途径包括光合作用和呼吸作用。答案：A,C,D解析：选项A正确。ATP（AdenosineTriphosphate），中文名为三磷酸腺苷，是生物体内最直接的能量来源，参与众多能量需求反应。选项B不正确。实际上，ATP在细胞内的浓度并不高，因为细胞会快速使用掉生成的ATP，并且保持一个相对稳定的低浓度来驱动ATP的持续再生。选项C正确。ATP通过水解其末端的高能磷酸键，将化学能转化为其他形式的能量供细胞使用。选项D正确。光合作用发生在植物等光合生物中，通过光能固定二氧化碳并合成ATP；呼吸作用则是所有活细胞都进行的过程，通过分解有机物来合成ATP。2、以下关于细胞内能量转换的说法，哪些是准确的？A.细胞内的能量转换总是伴随着ATP的合成或水解。B.在无氧条件下，细胞无法合成ATP。C.植物叶绿体中的光合作用可以合成ATP。D.动物细胞线粒体中的有氧呼吸过程能够大量合成ATP。答案：A,C,D解析：选项A正确。细胞内的许多能量转换过程确实与ATP的合成（如光合作用和呼吸作用）或水解（用于驱动各种生命活动）相关联。选项B不正确。虽然有氧呼吸是在氧气存在下更高效的ATP生产方式，但在无氧条件下，细胞仍然可以通过无氧呼吸（如酵解）产生少量ATP。选项C正确。植物的叶绿体是进行光合作用的场所，在光反应阶段，光能被捕获并转换为化学能，其中一部分储存在ATP分子中。选项D正确。动物细胞的线粒体是细胞的动力工厂，它通过有氧呼吸过程中的一系列反应，特别是电子传递链和氧化磷酸化，大量合成ATP。3、以下哪些物质是细胞合成ATP的直接原料？A.葡萄糖B.脂肪酸C.氨基酸D.ADP和磷酸E.氧气答案：D解析：在细胞内，ATP的合成主要通过氧化磷酸化途径，其中ADP和磷酸是合成ATP的直接原料。葡萄糖、脂肪酸和氨基酸可以通过代谢途径转化为能量，但它们不是合成ATP的直接原料。氧气在氧化磷酸化过程中作为电子受体，参与能量传递，但也不是合成ATP的直接原料。因此，正确答案是D。4、以下哪些生理活动需要ATP直接供能？A.细胞膜的物质运输B.细胞内物质的合成C.细胞的分裂过程D.光合作用的光反应E.细胞的信号传递答案：ABCE解析：ATP是细胞内普遍的能量供应者，以下生理活动需要ATP直接供能：A.细胞膜的物质运输：如主动运输和胞吞、胞吐等过程。B.细胞内物质的合成：如蛋白质、核酸、脂质等生物大分子的合成。C.细胞的分裂过程：包括DNA复制、蛋白质合成、细胞器组装等。E.细胞的信号传递：如第二信使的生成和信号转导等。光合作用的光反应阶段虽然产生ATP，但这个过程并不需要ATP直接供能。因此，正确答案是ABCE。三、非选择题（本大题有5小题，每小题12分，共60分）第一题：请根据以下信息，回答问题：某细胞在进行有氧呼吸时，消耗了1mol葡萄糖，产生了38molATP。已知该细胞线粒体基质中ATP合成酶可以将ADP和无机磷酸（Pi）合成ATP，合成1molATP需要消耗1mol能量，该能量来源于质子梯度。请计算：（1）该细胞通过有氧呼吸合成ATP的总能量是多少？（2）假设该细胞线粒体基质中ATP合成酶的转换效率为100%，则该细胞最多可以合成多少molATP？（3）如果该细胞线粒体基质中的ADP和Pi的浓度均为0.01mol/L，而ADP和无机磷酸进入线粒体的速率相同，则理论上该细胞线粒体基质中ADP和Pi的浓度降低到多少时，ATP合成酶将停止工作？答案：（1）该细胞通过有氧呼吸合成ATP的总能量为38molATP×1mol能量/molATP=38mol能量。（2）假设该细胞线粒体基质中ATP合成酶的转换效率为100%，则该细胞最多可以合成38molATP。（3）理论上，当ADP和Pi的浓度降低到0.01mol/L时，ATP合成酶将停止工作，因为此时ADP和Pi的浓度与进入线粒体的速率相同，无法满足合成ATP的需求。解析：（1）由题意知，该细胞通过有氧呼吸消耗了1mol葡萄糖，产生了38molATP，因此该细胞通过有氧呼吸合成ATP的总能量为38molATP×1mol能量/molATP=38mol能量。（2）假设该细胞线粒体基质中ATP合成酶的转换效率为100%，则该细胞最多可以合成38molATP，因为消耗1mol葡萄糖产生的ATP数量就是最大合成量。（3）根据题意，ADP和无机磷酸进入线粒体的速率相同，当ADP和Pi的浓度降低到0.01mol/L时，说明进入线粒体的ADP和Pi的速率与消耗速率相等，此时ATP合成酶无法继续合成ATP，因此将停止工作。第二题：ATP在细胞内的作用主要表现在以下几个方面，请根据所学知识，判断以下说法的正误，并简要说明理由。（1）ATP是细胞内唯一直接供能的物质。（2）ATP的水解和合成过程可以在细胞内的任何部位进行。（3）ATP的合成过程是一个放能过程，而ATP的水解过程是一个吸能过程。（4）细胞内ATP和ADP的相互转化是一个动态平衡过程，受到多种因素的调控。答案：（1）正确。ATP是细胞内能量代谢的主要直接供能物质，几乎所有的生命活动都需要ATP提供能量。（2）错误。ATP的合成主要在细胞的线粒体内进行，而ATP的水解则发生在需要能量的细胞器或细胞结构中。（3）正确。ATP的合成通常与细胞呼吸过程中释放的能量有关，是一个放能过程；而ATP的水解则释放能量，用于细胞的各种生命活动，是一个吸能过程。（4）正确。细胞内ATP和ADP的相互转化通过ATP合酶和ATP水解酶的催化进行，这一过程受到多种酶的调控，以维持细胞内能量代谢的动态平衡。解析：本题考查学生对ATP在细胞内作用的掌握情况。第一小题涉及ATP作为直接供能物质的普遍性，这是ATP的基本功能之一，因此判断为正确。第二小题考查ATP合成和分解的部位，ATP的合成主要在线粒体，而分解则发生在需要能量的部位，因此判断为错误。第三小题涉及ATP合成和分解的能量变化，这是ATP功能的基本原理，因此判断为正确。第四小题考查ATP和ADP转化过程的动态平衡及调控，这是细胞能量代谢的复杂性体现，因此判断为正确。第三题：题目：假设某细胞内存在以下四种化合物：（1）腺苷三磷酸（ATP）（2）腺苷二磷酸（ADP）（3）磷酸（4）无机磷酸盐请根据以下条件，判断哪些化合物属于高能化合物？A.ATPB.ADPC.磷酸D.无机磷酸盐答案：A解析：在细胞内，高能化合物通常是指那些含有高能量键的化合物，这些键在水解时能够释放出较多的能量。ATP是一种高能化合物，因为它含有两个高能磷酸键，当其中一个磷酸键被水解时，可以释放出大量的能量，这些能量可以被细胞用来进行各种生物化学反应。而ADP、磷酸和无机磷酸盐则不含有高能磷酸键，因此它们不属于高能化合物。ADP是ATP水解失去一个磷酸后的产物，磷酸和无机磷酸盐是磷酸的基本形式，它们在水解时释放的能量较少，因此不能被细胞直接用来进行能量转换。第四题：题目：ATP在细胞内的能量转化过程中，其磷酸键的断裂和形成分别对应什么生理过程？请结合ATP的结构简式和酶的作用，简要说明ATP如何参与细胞内的能量转换。答案：ATP在细胞内的能量转化过程中，其磷酸键的断裂对应的是ATP的水解过程，而磷酸键的形成对应的是ATP的合成过程。ATP的结构简式为A-PPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。当ATP