（新教材）2019-2020学年人教版高中生物必修第一册课时双测过关（十九）细胞的能量“货币”ATP

（新教材）2019-2020学年人教版高中生物必修第一册课时双测过关（十九）细胞的能量“货币”ATP

课时双测过关（十九） 细胞的能量“货币”ATP A 级——学考水平达标练 1．(2018·浙江 4 月选考)ATP 是细胞中的能量“货币”，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 解析：选 C ATP 的形成途径是光合作用和细胞呼吸，因此 ATP 中的能量来自光能和 细胞呼吸释放的能量；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；ATP 水解远离腺苷的高能磷酸键断裂，形成 ADP 和 Pi，同时释 放能量；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。 2．ATP 的结构示意图如下，①③表示组成 ATP 的物质或基团，②④表示化学键。下列 有关叙述正确的是( ) A．物质①表示鸟嘌呤 B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应 C．在 ATP－ADP 循环中③可重复利用 D．若化学键④断裂，则左边的化合物是 ADP 解析：选 C 图中①表示腺嘌呤；②表示高能磷酸键，化学键②断裂的化学反应属于放 能反应；③表示磷酸，在 ATP－ADP 循环中③可重复利用；若化学键④断裂，则左边的化合 物是 AMP 即腺嘌呤核糖核苷酸，是组成 RNA 的基本单位之一。 3．(2019·全国卷Ⅱ)某种 H＋ATPase 是一种位于膜上的载体蛋白，具有 ATP 水解酶活性， 能够利用水解 ATP 释放的能量逆浓度梯度跨膜转运 H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在 一定 pH 的溶液中(假设细胞内的 pH 高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的 pH 不变。 ②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的 pH 明显降低；另一组先在溶 液中加入 H＋ATPase 的抑制剂(抑制 ATP 水解)，再用蓝光照射，溶液的 pH 不变。根据上述 实验结果，下列推测不合理的是( ) A．H＋ATPase 位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的 H＋转运到细胞外 B．蓝光通过保卫细胞质膜上的 H＋ATPase 发挥作用导致 H＋逆浓度梯度跨膜运输 C．H＋ATPase 逆浓度梯度跨膜转运 H＋所需的能量可由蓝光直接提供 D．溶液中的 H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞 解析：选 C 由题干信息可知，用蓝光照射保卫细胞的悬浮液，溶液的 pH 明显降低，说 明细胞内的 H＋被转运到细胞外，A 正确。H＋运出保卫细胞是逆浓度梯度的跨膜运输，需要能 量，因 H＋ATPase 具有水解酶活性，故运输所需能量由 H＋ATPase 水解 ATP 提供，不由蓝 光直接提供，B 正确、C 错误。由题干可知，H＋的运输需要载体蛋白和能量，说明 H＋是通过 主动运输的方式透过细胞质膜进入保卫细胞的，D 正确。 4．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第三个高能磷酸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高能磷酸键(远离腺苷 的那个)，使 ADP 转变成 ATP A．①③ B．②④ C．③④ D．①④ 解析：选 C ATP 含有一个腺苷、三个磷酸基团、一个普通化学键、两个高能磷酸键， ATP 水解时第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)断裂，储存在高能磷酸键中的能量释放出来， ATP 转化为 ADP。在有关酶的催化下，ADP 与 Pi 结合，吸收能量，又可形成第二个高能磷 酸键(远离腺苷的那个)，ADP 又转化为 ATP。 5．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 P 已带上放射性标记，该现象说明( ) ①ATP 中远离 A 的 P 容易脱离 ②部分 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．①② B．①②③ C．①②④ D．①②③④ 解析：选 C 部分 ATP 的末端 P 已带上放射性标记说明这部分 ATP 是新合成的，也说 明远离腺苷(A)的磷酸基团(P)容易脱离；含量变化不大说明有 ATP 的合成与分解。 6．细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与 ATP 的水解和合成相联系，下列说法正确的是( ) A．植物体内的细胞呼吸伴随着 ATP 的合成，是吸能反应 B．由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗 ATP，是放能反应 C．放能反应一般伴随着 ADP 形成，吸能反应一般伴随着 ATP 合成 D．能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通 解析：选 D 细胞呼吸是放能反应；脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应；吸能反应 一般伴随着 ATP 的水解，放能反应一般伴随着 ATP 的合成；能量通过 ATP 分子在吸能反应 和放能反应之间流通。 7．(2018·山东学考)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 甘油进入细胞的方式为自由扩散，不消耗 ATP。 8.如图表示 ATP 与 ADP 之间的转化图，下列分析错误的是( ) A．a 为 ATP，b 为 ADP B．能量 E1 和能量 E2 来源不同 C．酶 A1 和酶 B2 是同一种酶 D．c1 和 c2 是同一种物质 解析：选 C 在水解酶的作用下，ATP 远离 A 的那个磷酸基团脱离形成磷酸，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．ATP 是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。回答下列问题： (1)植物叶肉细胞内能产生 ATP 的场所有________________________，而这些场所中产生 的 ATP 用途较为单一的是________。 (2)ATP 中高能磷酸键全部断裂后得到的产物有_________________，由此推测，催化高能 磷酸键水解的酶的最适 pH 应偏___________(填“酸性”或“碱性”)。 (3)与葡萄糖相比，每分子 ATP 中蕴含的能量较少，但二者中只有 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？_______________________________。 解析：(1)植物细胞可以通过光合作用和呼吸作用产生 ATP，因此植物叶肉细胞内能产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，其中叶绿体中发生的光合作用产生的 ATP 作用 单一，只能用于暗反应 C3 的还原。(2)ATP 含有 2 个高能磷酸键，当 2 个高能磷酸键全部断 裂后得到的产物为一磷酸腺苷和磷酸，因此推测催化高能磷酸键水解的酶的最适 pH 应偏酸 性。(3)与葡萄糖相比，ATP 的化学性质不稳定，远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成，因 此 ATP 能为细胞的生命活动直接提供能量。(4)ATP 在生物体内含量较少，但是细胞内 ATP 与 ADP 之间转化速率较快，因此能够满足生物体对 ATP 的需求量。 答案：(1)细胞质基质、线粒体和叶绿体 叶绿体 (2)一磷酸腺苷(或腺嘌呤核糖核苷酸)和磷酸 酸性 (3)ATP 的化学性质不稳定，远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成 (4)细胞内 ATP 与 ADP 之间转化速率较快 10．如图为细胞内 ADP 转化成 ATP 时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题： (1)1 分子 ATP 中含有________个高能磷酸键。 (2)图中的 a、b 分别代表____________、____________________________________。 (3)在动物肌细胞中进行②反应时，能量来自__________________________________。 (4)①、②反应在进行时所需要的酶一样吗？为什么？ ________________________________________________________________________。 (5) 细 胞 内 在 进 行 ① 反 应 时 能 量 用 于 ____________ ， 在 进 行 ② 反 应 时 能 量 用 于 ____________，由此可见能量流动是________(填“可逆的”或“不可逆的”)。 解析：1 分子 ATP 中含有 2 个高能磷酸键。动物细胞合成 ATP 的能量来自呼吸作用，植 物细胞合成 ATP 的能量来自呼吸作用和光合作用，所以图中 a 表示呼吸作用，b 表示光合作 用。①表示 ATP 合成反应，能量用于 ATP 的合成；②表示 ATP 水解反应，释放的能量用于 各项生命活动，由此可见，能量是不可逆的，物质是可逆的。 答案：(1)2 (2)呼吸作用 光合作用 (3)储存在 ATP 的高能磷酸键中的化学能 (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 不可逆的 B 级——选考水平高分练 11．下列有关 ATP 的叙述，错误的是( ) A．苯和乙醇的跨膜运输都不需要消耗 ATP B．ATP 中的 A 代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成 C．细胞中 ATP 和 ADP 的相互转化的能量供应机制，是生物界的共性 D．葡萄糖和果糖合成蔗糖为吸能反应，此反应会伴随细胞中 ADP 含量减少 解析：选 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；ATP 中 的 A 代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成；所有生物均以 ATP 作为生命活动的直接能源物质， 说明生物界具有统一性；葡萄糖和果糖合成蔗糖为吸能反应，需 ATP 水解供能，会使细胞中 ADP 含量增加。 12．如图为 ATP 的分子结构图，a、b、c 表示相应的结构，①、②表示化学键。下列叙 述正确的是( ) A．a 表示腺嘌呤，b 表示腺苷 B．化学键①与化学键②断开时所释放的能量不同 C．化学键②的形成所需的能量都来自化学能 D．化学键②中能量的释放往往与吸能反应相关联 解析：选 D a 表示腺苷(腺嘌呤核苷)，b 表示腺嘌呤核糖核苷酸；化学键①和化学键② 都为高能磷酸键，断开时所释放的能量相同；化学键②的形成是 ATP 的合成过程，所需的能 量来自光合作用中的光能或者呼吸作用中的化学能；化学键②中能量的释放过程是 ATP 水解 的过程，往往与吸能反应相关联。 13．(2019·泰安期末)如图 1 为 ATP 的结构简图，图 2 为 ATP 与 ADP 相互转化的关系式， 以下说法错误的是( ) A．图 1 的 A 与 ATP 中的“A”为同一种物质，b、c 为高能磷酸键 B．图 2 中反应向右进行时，图 1 中的 c 断裂并释放能量 C．酶 1 和酶 2 的作用机理都是降低化学反应所需的活化能 D．ATP 与 ADP 快速转化依赖于酶的高效性 解析：选 A 图 1 的 A 代表腺嘌呤，ATP 中的“A”代表腺苷；图 2 中反应向右进行时， ATP 转化为 ADP，图 1 中的 c 断裂并释放能量；酶 1 和酶 2 的作用机理都是降低化学反应所 需的活化能；ATP 与 ADP 快速转化依赖于酶催化作用的高效性和专一性。 14．在 ATP 与 DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，下图圆圈中的“A”依次表示( ) A．腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤、腺苷 B．腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤 C．腺苷、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤 D．腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤 解析：选 C 由图可知：图①中的 A 为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；图②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；图③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；图④中的 A 为腺嘌呤。 15.在生物体内能量的转换和传递中，ATP 是一种关键的物质。 (1)人体骨骼肌细胞中，ATP 的含量仅够剧烈运动 3 s 内的能量供给。 在校运动会上，某同学参加 100 m 短跑过程中，其肌细胞中 ATP 相对 含量变化如图所示，试回答： 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 ________________________________________________________________________。 (2)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实验中，必须待离体肌肉自身的________消耗完之后，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，再滴加________(填“葡萄糖溶液”或“ATP 溶液”)， 现象观察。 ③ 如 果 将 上 述 顺 序 颠 倒 一 下 ， 实 验 结 果 是 否 可 靠 ？ 解 释 原 因 。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)AB 段表示 ATP 被水解，其水解释放的能量用于肌肉收缩等生命活动，整条曲 线中 ATP 含量不会降到零，说明 ATP 的分解与 ATP 的生成能同时进行。(2)要说明 ATP 是肌 肉收缩所需能量的直接来源，在实验前要先将肌肉自身的 ATP 消耗尽，然后分别用 ATP 溶液 或葡萄糖溶液作为单一变量，观察肌肉收缩现象。若滴加 ATP 溶液后肌肉收缩，则说明 ATP 可为肌肉收缩直接提供能量，否则，ATP 就不是肌肉收缩所需能量的直接来源。 答案：(1)①肌肉收缩等生命活动 ②ATP 的生成和分解是同时进行的 (2)①ATP ②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 液肌肉也会收缩的现象，造成葡萄糖也能被肌肉直接利用的假象