《第2讲 细胞的能量通货-ATP》（解析版）能力提升与真题过关

学而优·教有方学而优·教有方PAGE2PAGE1第2讲细胞的能量通货-ATP一、单选题1．（2023秋·四川遂宁·高一射洪中学校考阶段练习）下图表示人体细胞中ATP和ADP相互转化的过程，相关叙述正确的是（

）

A．过程①中ADP需加上3个PiB．过程②中ATP可以连续脱下2个Pi，释放大量能量C．过程②释放的能量可用于主动运输、蛋白质合成等各项生命活动D．ATP与ADP相互转化的反应中物质和能量均可逆【答案】C【分析】据图分析，①表示ATP的合成，②表示ATP的水解．ATP和ADP转化过程中1、酶不同：酶①是合成酶，酶②是水解酶；2、能量来源不同：ATP水解释放的能量，并用于生命活动；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用；3、场所不同：ATP水解在细胞的各处．ATP合成在线粒体，叶绿体，细胞质基质。【详解】A、①表示ATP的合成，过程①ADP需加上1个Pi，A错误；B、②表示ATP的水解．过程②中ATP形成ADP，脱去1个Pi，释放大量的能量，B错误；C、②表示ATP的水解．ATP水解释放的能量可用于主动运输、蛋白质合成等各项生命活动，C正确；D、ATP与ADP的相互转化反应中物质是可逆的，能量是不可逆的，D错误。故选C。2．（2023秋·江苏南京·高三南京市第九中学校考阶段练习）下列关于细胞中化合物的叙述，正确的是（

）A．蛋白质是大多数植物体干重中含量最多的化合物B．细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关，与糖链无关C．组成DNA和ATP分子的元素种类相同D．胆固醇是构成动、植物细胞膜的重要成分【答案】C【分析】胆固醇是构成细胞膜的重要成分，与细胞膜的流动性有关。组成元素是C、H、O、N、P的物质有核酸、磷脂、ATP等。【详解】A、植物通过光合作用将二氧化碳和水合成糖类等有机物，并且植物细胞壁的结构成分也有糖类，因此大多数植物体干重中含量最多的化合物是糖类，A错误；B、细胞识别与糖蛋白中蛋白质和糖链都有关，B错误；C、组成DNA和ATP分子的元素种类相同，都是C、H、O、N、P，C正确；D、胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，但植物细胞膜不含胆固醇，D错误。故选C。3．（2023春·云南红河·高一校考开学考试）如图所示为ATP的结构及ATP与ADP之间的相互转化过程，下列说法正确的是（

）

A．图一中的a代表腺苷，A代表的是腺嘌呤B．ATP生成ADP时图一中的c键断裂释放的能量伴随着细胞内许多的吸能反应C．ATP与ADP相互转化过程中物质和能量是可循环利用的D．酶1和酶2若为蛋白质，从功能上属于调节蛋白【答案】B【分析】据图一分析，a表示腺嘌呤核糖核苷酸，bc表示特殊化学键；图二ATP的水解释放能量供给细胞内吸能反应，以及生命活动的能量消耗，ATP的合成所需能量主要来自细胞呼吸，绿色植物还可来自光合作用。【详解】A、图一中的a代表腺嘌呤核糖核苷酸，不是腺苷，A错误；B、ATP生成ADP为ATP的水解过程，图一中的c键不稳定，容易断裂水解并释放能量，所释放的能量常用于吸能反应，B正确；C、ATP与ADP相互转化过程中，物质是可循环利用的，能量是不可逆的，ATP水解释放能量供给细胞内吸能反应，以及生命活动的能量消耗，ATP合成所需能量主要来自细胞呼吸，绿色植物还可来自光合作用。C错误；D、酶1和酶2若为蛋白质，从功能上属于催化作用，D错误。故选B。4．（2023春·云南红河·高一校考开学考试）盐碱地中生活的某种植物，细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质中的Na+逆浓度梯度运入液泡，减轻Na+对细胞质中酶的伤害。下列叙述错误的是（

）A．Na+进入液泡的过程属于主动运输B．Na+进入液泡的过程体现液泡膜的选择透过性C．该载体蛋白作用的结果有助于提高植物的耐盐性D．该载体蛋白无需发生磷酸化就可完成对Na+的转运【答案】D【分析】被动运输包括自由扩散和协助扩散，二者均是顺浓度梯度运输，不消耗能量，协助扩散需要转运蛋白的协助；主动运输是逆浓度梯度运输，需要转运蛋白的协助，消耗能量。【详解】A、Na+逆浓度梯度进入液泡的方式属于主动运输，该过程需要载体蛋白，其消耗能量，A正确；B、Na+进入液泡的过程需要液泡膜上有载体蛋白，体现了液泡膜的选择透过性，B正确；C、根据题干信息：盐碱地中生活的某种植物，细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质中的Na+逆浓度梯度运入液泡，减轻Na+对细胞质中酶的伤害，该载体蛋白作用的结果有助于提高植物的耐盐性，C正确；D、Na+逆浓度梯度进入液泡的方式属于主动运输，需要消耗化学反应产生的能量，若以ATP供能，载体蛋白发生磷酸化，载体蛋白的空间结构发生变化，完成离子的转运，D错误。故选D。一、单选题1．（2023秋·高一课时练习）蛋白质的磷酸化在信号传递过程中起着重要作用，而很多转化过程都需要ATP的参与，蛋白质磷酸化后，空间结构发生了变化，活性也发生了变化，进而使Ca2＋释放到膜外。蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程如图所示。下列相关叙述错误的是（

）A．蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP，使ATP的含量明显下降B．蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点C．蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应D．蛋白质的磷酸化属于吸能反应，其能量来自ATP中活跃的化学能【答案】A【分析】据图分析可知，在信号的刺激下，蛋白激酶催化蛋白质形成磷酸化的蛋白质，使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去磷酸化的蛋白质，从而使蛋白质空间结构恢复。【详解】A、蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP，同时细胞内也有ATP合成，细胞内ATP含量基本不变，A错误；B、通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，B正确；C、据图可知，蛋白质的磷酸化过程要用蛋白激酶，去磷酸化过程要用蛋白磷酸酶，所以蛋白质的磷酸化和去磷酸化属于不可逆反应，C正确；D、据图可知，蛋白质磷酸化过程伴随ATP的水解，ATP水解释放能量，故该过程属于吸能反应，能量来自ATP中活跃的化学能，D正确。故选A。2．（2022秋·河北唐山·高三开滦第一中学校考期中）下列有关酶与ATP的叙述中，正确的是（

）A．能够水解唾液淀粉酶的酶是淀粉酶B．将唾液淀粉酶从100℃的环境转移到37℃的环境中，它的活性会升高C．ATP合成需要的能量由磷酸提供D．ATP脱掉两个磷酸基团后，可作为合成RNA的原料【答案】D【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA。2、酶的特性：高效性、专一性和作用条件温和。影响酶活性的因素：温度、pH、酶的抑制剂等。3、合成ATP所需能量来源于光合作用和呼吸作用。吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，放能反应一般与ATP的合成反应相联系。【详解】A、唾液淀粉酶是蛋白质，能够水解唾液淀粉酶的酶是蛋白酶，A错误；B、唾液淀粉酶在100℃的环境中变性失活，不可恢复。因此将唾液淀粉酶从100℃的环境转移到37℃的环境中，它的活性不变，B错误；C、ATP合成需要的能量由细胞内的放能反应提供，如细胞呼吸，C错误；D、ATP脱掉两个磷酸基团后，为腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，可作为合成RNA的原料，D正确。故选D。3．（2023秋·高一课时练习）相对于细胞外液而言，大部分动物细胞内部的Na＋浓度很低，而K＋浓度很高，细胞通过主动地泵出Na＋和泵入K＋，来维持这种浓度差异。运输这两种离子跨膜的是钠钾泵，运输过程如图所示。下列相关叙述错误的是（）A．钠钾泵的化学本质是蛋白质，且具有ATP水解酶的作用B．在转运Na＋和K＋的过程中，钠钾泵的空间结构会发生变化C．钠钾泵既能运输Na＋又能运输K＋，所以没有特异性D．低温、低氧会影响钠钾泵运输钠钾离子【答案】C【分析】据图分析可知，Na+由细胞运输到细胞外时，需要载体蛋白的协助，同时需要消耗能量，故为主动运输。K+运输进细胞需要载体蛋白的协助，同时需要消耗能量，故也为主动运输。【详解】A、钠钾泵的化学本质是蛋白质，据图可知钠钾泵能水解ATP，故具有ATP水解酶的作用，A正确；B、钠钾泵在转运Na+和K+的过程中，会发生磷酸化和去磷酸化，空间结构都会发生变化，B正确；C、钠钾泵运输Na+和K+都依靠特异性的空间结构，具有特异性，C错误；D、钠钾泵运输钠钾离子属于主动运输，需要消耗能量，低温、低氧会影响呼吸作用，使能量释放减少，因此低温、低氧会影响钠钾泵运输钠钾离子，D正确。故选C。4．（2022秋·福建漳州·高二校考期中）痛风是指人体内长期嘌呤代谢异常或尿酸排泄减少，使血液中尿酸含量持续偏高所引起的疾病。下列有关叙述正确的是（）A．人体内含有嘌呤的物质有DNA、RNA、ATP、核糖等B．人体肾脏功能异常可能导致痛风C．当人体内尿酸含量过高不属于稳态失调现象D．正常人体输尿管中的尿素可维持内环境pH相对稳定【答案】B【分析】ATP的中文名称是腺苷三磷酸，其结构简式为A-P~P~P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖构成，P代表磷酸基团，~代表一种特殊的化学键。体液包括细胞外液和细胞内液，细胞内液指细胞内的液体，细胞外液包括血浆、组织液和淋巴液。由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。内环境稳态是机体生命活动的必要条件，内环境稳态一旦失调机体生命活动受影响，细胞代谢紊乱，从而表现出相应的内环境稳态失调症。【详解】A、核糖中不含有嘌呤，A错误；B、由题干可知，通风可能由尿酸排泄减少引起，若肾脏功能异常可能导致尿酸排泄减少，进而引发痛风，B正确；C、血液中尿酸含量过高易引发痛风，属于稳态失调现象，C错误；D、根据内环境的定义，输尿管与外界环境相通，因此输尿管中的物质不属于内环境，因此输尿管中的尿素不能维持内环境pH相对稳定，D错误。故选B。5．（2023春·山东济南·高一统考期末）哺乳动物体内的某种Rab8蛋白由207个氨基酸组成，可分为“活性”与“非活性”两种状态，这两种状态在一定的条件下可以相互转换，其转换过程如下图所示，GTP是指鸟苷三磷酸。该种“活性”Rab8与EHBP1蛋白部分结构发生相互作用，进而使其与肌动蛋白相互作用，参与囊泡运输。下列相关表述正确的是（

）

A．该种Rab8蛋白中最多有一个游离的氨基和一个游离的羧基B．Rab8蛋白的合成在核糖体上，其空间结构的改变不一定会导致蛋白质变性C．该种Rab8蛋白从“非活性”状态转化到“活性”状态时，接受GTP提供的磷酸使蛋白质结构磷酸化D．该种Rab8蛋白通过与肌动蛋白部分结构相互作用，转变成“活性”状态，参与囊泡的运输【答案】B【分析】构成蛋白质的基本单位是氨基酸，每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，氨基酸的不同在于R基的不同。【详解】A、由题意可知，Rab8蛋白由207个氨基酸组成，至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，A错误；B、Rab8蛋白存在“活性”与“非活性”两种状态，这两种状态在一定的条件下可以相互转换，说明其空间结构的改变会导致蛋白质变性，B正确；C、由图示可知，Rab8蛋白从“非活性”状态转化到“活性”状态时，GDP接受GTP提供的磷酸和能量形成GTP，然后GTP使Rab8蛋白质结构磷酸化，C错误；D、Rab8与EHBP1蛋白部分结构首先发生相互作用，进而使其再与肌动蛋白相互作用，参与囊泡运输，D错误。故选B。6．（2023春·湖北·高一校联考阶段练习）下图表示植物的某种细胞依靠H浓度差，将蔗糖分子运入细胞的示意图，有关说法正确的是（）

A．H+以主动运输的方式进出该细胞B．图示的质子泵既可转运H+，又能水解ATPC．若降低膜外的pH，蔗糖分子的转运速率降低D．若加入细胞呼吸抑制剂，该细胞对蔗糖分子的吸收不受影响【答案】B【分析】1、据题分析，细胞内的运H+出细胞，为逆浓度运输，借助了转运蛋白的协助，需要消耗ATP水解释放的能量，故为主动运输方式。2、能够依靠H+浓度差产生的势能把蔗糖分子运入细胞，故蔗糖进入细胞为主动运输。【详解】AB、据图可知，质子泵可以催化ATP水解释放能量，释放出的能量用于转运H+，则H+以主动运输的方式运出该细胞，通过H+蔗糖转运蛋白顺浓度梯度将H+运入细胞，属于协助扩散，同时说明质子泵既可转运H+，又能水解ATP，A错误，B正确；C、若降低膜外的pH，则H+浓度升高，H+驱动蔗糖分子的转运速率升高，C错误；D、图中H+出细胞的过程依靠ATP供能，若加入细胞呼吸抑制剂，细胞产生的ATP减少，则该细胞对蔗糖分子的吸收减少，D错误。故选B。7．（2023秋·江苏南京·高三南京市第九中学校考阶段练习）将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，如图代表ATP的结构。下列叙述错误的是（

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A．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联B．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变D．细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快【答案】B【分析】ATP的结构简式是A-P~P~P，其中A代表腺苷，T是三的意思，P代表磷酸基团。合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用.场所不同：ATP水解在细胞的各处.ATP合成在线粒体，叶绿体，细胞质基质。【详解】A、④和⑤之间的化学键储存着能量，其形成过程与放能反应相关联，A正确；B、①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，B错误；C、ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量基本不变，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，C正确；D、细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，ATP末端磷酸基团被取代的速率加快，D正确。故选ACD。8．（2022秋·安徽滁州·高三校考期中）科学家分别将细菌紫膜质（蛋白质）和ATP合成酶重组到脂双层（一种由磷脂双分子层组成的人工膜）上，在光照条件下，观察到如下图所示的结果。另外科学研究表明每个细菌内的ATP含量基本相同，可利用下图所示反应原理来检测样品中细菌数量。放线菌（原核生物）产生的寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成。根据以上内容，回答下列问题：(1)从ATP合成酶的功能来看，说明某些膜蛋白具有的功能(2)H+以的方式通过细菌紫膜质进入脂质体内部。图丙在停止光照后短时间内，脂质体（能/否）产生ATP，原因是。(3)利用图示反应原理来检测样品中细菌数量时，荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，原因是。(4)寡霉素（能/否）用来抑制细菌细胞的繁殖，原因是。【答案】(1)催化和运输(2)主动运输能ATP合成酶能将H+势能转化为ATP中的化学能，则黑暗条件下，只要脂双层内H+浓度高于外侧就可以产生ATP(3)每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关(4)否寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成，而细菌没有线粒体结构，所以寡霉素对细菌的生理过程不起作用【分析】1、生物膜的流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成了膜的基本支架，整个支架不是静止的，磷脂双分子层是轻油般的液体，具有流动性。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。2、ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子水解释放出大量的能量，ATP就转化成了ADP。3、根据图示分析可得，想要获得ATP，需要在脂双层上同时具备细菌紫膜质和ATP合成酶两种物质的存在。H+从膜外运送到膜内，从低浓度向高浓度运输，且在此过程中需要光提供能量，故其进入脂质体内部的方式属于主动运输，但从脂质体内部转移到外部没有消耗能量，是以协助扩散通过ATP合成酶完成的。【详解】（1）从ATP合成酶的功能来看，一方面它作为酶催化ATP的形成，另一方面它以一个载体的身份来转运H+，说明某些膜蛋白具有催化和运输的功能；（2）据图甲分析，H+跨膜运输需要细菌紫膜质（一种膜蛋白）的协助，且从低浓度向高浓度运输，为主动运输方式，具有逆浓度运输、需要载体、消耗能量的特点。ATP合成酶能将H+势能转化为ATP中的化学能，故图丙在停止光照后短时间内脂质体产生ATP；（3）每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关；（4）由题意可知，寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成，而细菌没有线粒体结构，所以寡霉素对细菌的生理过程不起作用。9．（2022秋·福建三明·高三三明市第二中学校联考期中）研究人员研究青年鼠和老年鼠心肌细胞ATP的合成能力，结果发现老年鼠ATP合成能力明显下降，推测心肌细胞衰老的过程中会发生线粒体损伤。心脏作为人体的重要器官，延缓心肌衰老对改善老年人生活质量具有非常重要的意义。(1)ATP可为细胞生命活动提供能量，ATP的三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ）中，（填“α”“β”或“γ”）位磷酸基团可使蛋白质磷酸化，导致蛋白质的发生变化，活性也被改变。心肌细胞代谢旺盛，每天能产生相当于自身重量70倍的ATP，但细胞中ATP含量却很低，对此现象合理的解释是。(2)在青年健康心肌细胞中，损伤线粒体可以通过自噬机制被清除（如图），a形成囊泡包裹损伤的线粒体并与b融合，b中的酸性水解酶可以将线粒体水解。图中a来源于（填细胞器名称），b代表的细胞器是。这种融合过程反映了生物膜在结构上具有特点。有研究表明心肌细胞线粒体自噬水平（填“升高”或“降低”）会导致受损线粒体堆积，进而产生炎症反应，加速心肌细胞衰老。

(3)适量运动可延缓心肌衰老，请基于上述研究提出一个合理的解释：。【答案】(1)γ空间结构A正常生活的细胞中ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，且ATP与ADP之间的转化十分迅速(2)内质网溶酶体（一定的）流动性降低(3)适量运动可以提高线粒体自噬水平从而延缓心肌衰老【分析】1、正常生活的细胞中ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，所以细胞中ATP的含量很少。2、细胞自噬通俗地说，细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用，这就是细胞自噬。处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量；在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。研究表明，人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。【详解】（1）ATP可为细胞生命活动提供能量，ATP的三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ）中，γ位磷酸基团可使蛋白质磷酸化，导致蛋白质的空间结构发生变化，活性也被改变。心肌细胞代谢旺盛，每天能产生相当于自身重量70倍的ATP，但细胞中ATP含量却很低，对此现象合理的解释是正常生活的细胞中ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，且ATP与ADP之间的转化十分迅速，从而保证了细胞能量的持续供应。（2）分析图可知，图中a来源于内质网，b代表溶酶体，溶酶体中有多种水解酶，可以将线粒体水解。这种融合过程反映了生物膜在结构上具有一定的流动性的特点。受损线粒体需要溶酶体清除，若心肌细胞线粒体自噬水平降低会导致受损线粒体堆积，进而产生炎症反应，加速心肌细胞衰老。（3）由（2）可知，心肌细胞线粒体自噬水平降低会导致受损线粒体堆积，进而产生炎症反应，加速心肌细胞衰老，因此推测适量运动可延缓心肌衰老的原因是适量运动可以提高线粒体自噬水平从而延缓心肌细胞衰老。1．（2022·浙江·统考高考真题）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（

）A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键C．在水解酶的作用下不断地合成和水解D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带【答案】D【分析】ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，ATP分子中大量的能量就储存在特殊的化学键中。ATP可以水解，这实际上是指ATP分子中特殊的化学键水解。【详解】A、1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；B、ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；C、ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用