第5章 第2节 细胞的能量“货币”ATP-【金版教程】2024-2025学年新教材高中生物必修1 分子与细胞作业与测评word（人教版2019，不定项版）

生物学　必修1[人教版]作业与测评 　第2节　细胞的能量“货币”ATP 题号 1 2 3 4 5 6 难度 ★ 对点 ATP的结构 ATP的组成 ATP与ADP的相互转化(图) ATP与ADP的相互转化(文字) ATP与ADP的相互转化(反应式) 吸能反应、放能反应与ATP的关系、ATP的功能 题号 7 8 9 10 11 难度 ★ 对点 ATP供能机制 ATP的特点 细胞的能量供应与利用 ATP与ADP的相互转化 ATP是直接能源物质 知识点一　ATP是一种高能磷酸化合物 1．如图为ATP的分子结构式，a、b、c表示相应的结构，①②表示化学键。下列叙述错误的是(　　) A．a表示腺嘌呤，是一种含氮碱基，P表示磷酸基团 B．b表示腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一 C．化学键②断开时所释放的能量高达30.54 kJ/mol D．在原核生物中可以发生ATP和ADP的相互转化过程 答案：A 解析：分析题图可知，a表示腺苷(腺嘌呤核苷)，A错误；b为腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，B正确；在ATP水解酶的作用下，化学键②断开，1 mol ATP水解所释放的能量高达30.54 kJ，C正确。 2．下列关于ATP的叙述错误的是(　　) A．ATP分子中有两个特殊的化学键 B．ATP和DNA的元素组成相同 C．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶 D．ATP中的“A”不是构成RNA的碱基 答案：C 解析：ATP分子的结构可以简写为A—P～P～P，其中“～”是一种特殊的化学键，可见，ATP分子中有两个特殊的化学键，A正确；ATP和DNA的元素组成相同，都是由C、H、O、N、P组成的，B正确；ATP中的“A”代表腺苷，“T”代表3个，“P”代表磷酸基团，“A”是由核糖和腺嘌呤组成的，不是构成RNA的碱基，C错误，D正确。 知识点二　ATP与ADP可以相互转化 3．如图为人体细胞的ATP与ADP相互转化示意图，下列有关叙述与事实相符的是(　　) A．反应①需要酶催化，反应②不需要酶催化 B．反应①需要水作为底物，反应②过程有水消耗 C．反应②中ATP中的磷酸基团间的特殊化学键都断裂 D．反应①中需要的能量不是反应②释放的 答案：D 解析：反应①、②都需要酶催化，A不符合题意；反应①表示ATP的合成，该过程有水生成，不需要水作为底物，该过程的发生常伴随放能反应，反应②表示ATP的水解，需要水的参与，该过程的发生常伴随吸能反应，B不符合题意；反应②中只有远离腺苷的特殊化学键断裂，C不符合题意；①为ATP的合成过程，人体细胞中能量①为呼吸作用提供，反应①中需要的能量不是反应②释放的，D符合题意。 4．下列关于ATP与ADP相互转化的叙述，错误的是(　　) A．细胞内ATP的能量供应机制体现了生物界的统一性 B．正常细胞中，ATP与ADP的比值在一定范围内变化 C．ATP水解释放的能量可转化为光能，但光能不能驱动ATP合成 D．ATP转化为ADP的过程可为细胞核中的某些生理过程提供能量 答案：C 解析：正常细胞中，ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生，并处于动态平衡之中，因此ATP与ADP的比值在一定范围内变化，B正确；ATP水解释放的能量可以转化为光能，如萤火虫的发光，光能也能驱动ATP的合成，如绿色植物的光合作用，C错误；ATP转化为ADP的过程伴随着能量的释放，该能量可用于细胞核内某些吸能反应，D正确。 5．关于ATPADP＋Pi＋能量的反应式的叙述，不正确的是(　　) 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。 知识点三　ATP的利用 6．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：B 解析：细胞内的放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。 7．ATP是一种非常重要的化合物，它是细胞的能量“货币”，其结构简式为A—P～P～P。ATP的水解可以为物质的主动运输供能，下图是ATP为主动运输供能的示意图。下列有关叙述错误的是(　　) A．ATP中离“A”最远的两个磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的一种基本单位 B．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶 C．在运输Ca2＋的载体蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移 D．由图可知，细胞中Ca2＋的跨膜运输是由ATP水解提供能量的主动运输，而ATP水解总是和放能反应有关 答案：D 解析：ATP中的“～”代表一种特殊的化学键，断开两个这种化学键，就形成A—P，又叫AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，它是组成RNA的一种基本单位，A正确；分析题图可知，参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，B正确；在运输Ca2＋的载体蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来并与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移，此过程就是载体蛋白的磷酸化，C正确；细胞中Ca2＋的跨膜运输是主动运输，需要ATP水解释放能量为其供能，而细胞内的吸能反应总是与ATP的水解反应有关，D错误。 8．已知ATP是一种高能磷酸化合物，下列有关ATP的说法错误的是(　　) A．在ATP中，两个相邻磷酸基团都带正电荷而相互排斥 B．离腺苷最远的磷酸基团具有较高的转移势能，容易脱离 C．ATP水解释放的能量与其他分子结合，使后者发生变化 D．ATP水解属于释放能量的过程，并且该过程释放较高能量 答案：AC 解析：脱离下来的(末端)磷酸基团挟能量与其他分子结合，使后者发生变化，能量转移必须以物质为载体，C错误。 9．“新叶伸向和煦的阳光，蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。它们为生存而获取能量，能量在细胞里流转激荡！”下列关于细胞的能量供应和利用的表述，正确的是(　　) A．细胞的生命活动需要能量驱动 B．叶片和蚱蜢的细胞都具有ATP这种能量“货币” C．叶片和蚱蜢用于细胞生命活动的能量分别来自光合作用和细胞呼吸 D．太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头 答案：ABD 解析：生命活动的进行需要能量驱动，A正确；ATP是直接能源物质，细胞中都具有ATP这种能量“货币”，B正确；叶片用于细胞生命活动的能量可来自光合作用和细胞呼吸，蚱蜢用于细胞生命活动的能量只来自细胞呼吸，C错误。 10．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～P ATPADP＋Pi＋能量 (2)呼吸　呼吸　光合(后两空顺序可颠倒) (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，能迅速提供能量，即ATP分子中所含的是活跃的化学能 (4)细胞内ATP与ADP之间转化速率较快 11．“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　②ATP　③葡萄糖 (3)会发荧光。因为刚切下的荧火虫的发光器中存在一些ATP，且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 题号 1 2 3 4 5 6 难度 ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★ ★★★ 对点 ATP、GTP的结构和特点 ATP供能机制 ATP的结构 ATP、DNA、RNA中“A”的含义 ATP与ADP的相互转化 ATP的产生与利用 题号 7 8 9 10 11 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ 对点 细胞中ATP含量保持相对稳定 ATP的利用及分布 ATP可作为信息分子 ATP的功能、ATP与ADP的相互转化 ATP可作为信息分子、ATP中的能量来源、关于ATP的实验探究 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．GTP具有与ATP类似的结构，二者的差异只是碱基不同。下列有关ATP和GTP的叙述，错误的是(　　) A．ATP和GTP分子中都含有两个特殊的化学键 B．GTP分子的结构式可以简写成G—P～P～P C．GTP中所含有的碱基为鸟嘌呤，五碳糖为核糖 D．GTP水解产生的GMP是组成DNA的基本单位之一 答案：D 解析：GTP的结构简式为G—P～P～P，“～”代表特殊的化学键，ATP和GTP中均含有2个“～”，A、B正确；GTP中的G代表鸟苷，由碱基(鸟嘌呤)和五碳糖(核糖)组成，C正确；GMP为鸟苷一磷酸，是组成RNA的基本单位之一，D错误。 2．细胞膜上的磷酸激酶水解ATP后产生的Pi可使某载体蛋白活化为AC(活化载体蛋白)，然后AC运输某离子进入膜内后，磷酸酯酶将AC转化为IC(未活化的载体蛋白)和Pi，下列说法错误的是(　　) A．IC可在磷酸激酶和ATP的作用下再度磷酸化而活化 B．题中该离子的跨膜运输方式为主动运输 C．ATP参与该离子运输时既提供能量又提供Pi使载体蛋白活化 D．磷酸激酶和磷酸酯酶分别使ATP水解和合成 答案：D 解析：磷酸激酶将ATP水解为ADP时，能将1个Pi转移到细胞膜上的某载体蛋白上，使载体蛋白活化；在磷酸酯酶的作用下，AC释放Pi，成为IC，并不直接催化合成ATP，IC在磷酸激酶的催化下，可获得ATP水解产生的Pi而再度活化，A正确，D错误；由题意可知，该离子的跨膜运输方式消耗能量，为主动运输，故ATP参与该离子运输时既提供能量又提供Pi使载体蛋白活化，B、C正确。 3．腺苷由腺嘌呤和核糖组成，研究发现腺苷在人体中可参与睡眠稳态的调节，若腺苷积累会导致“困意”的产生，若抑制腺苷和其受体的结合可导致睡眠稳态的异常。以下叙述错误的是(　　) A．ATP水解脱去两个磷酸基团可以生成腺苷 B．腺苷结合一分子磷酸，可以作为合成RNA的原料 C．给人体供应外源ATP可能会导致腺苷积累从而缓解睡眠障碍 D．咖啡因可能是与腺苷受体结合达到提神的作用 答案：A 解析：ATP水解脱去三个磷酸基团可以生成腺苷，A错误；腺苷＝腺嘌呤＋核糖，腺苷结合一分子磷酸为腺嘌呤核糖核苷酸，可以作为合成RNA的原料，B正确；腺苷积累会导致“困意”的产生，给人体供应外源ATP可能会导致腺苷积累从而缓解睡眠障碍，C正确；腺苷积累会导致“困意”的产生，抑制腺苷和其受体的结合可导致睡眠稳态的异常，咖啡因可能是与腺苷受体结合达到提神的作用，D正确。 4．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② B．①和③ C．③和④ D．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。 5．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上从而形成ADP。以下有关推测不合理的是(　　) A．腺苷酸激酶极有可能是一种ATP水解酶 B．在腺苷酸激酶的作用下，1分子ATP与1分子AMP反应形成了1分子ADP C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP平衡的维持有关 D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着磷酸基团间特殊化学键的断裂与形成 答案：B 解析：据题干信息可知，腺苷酸激酶能催化ATP的水解，极有可能是一种ATP水解酶，A正确；ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上从而形成ADP，即ATP转化为ADP，AMP结合1分子磷酸基团转化为ADP，因此在腺苷酸激酶的作用下，1分子ATP与1分子AMP反应可形成2分子ADP，B错误；腺苷酸激酶能催化ATP水解与ADP形成，故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP平衡的维持有关，C正确；腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上从而形成ADP，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着磷酸基团间特殊化学键的断裂与形成，D正确。 6．ATP结合到肌球蛋白上并释放能量，从而改变其构象，进而驱动肌肉细胞的收缩，机理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．肌肉细胞中只消耗ATP，不会产生ATP B．ATP释放能量过程中失去了两个磷酸基团 C．肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能 D．该过程中ATP中的化学能转化成了热能 答案：C 解析：肌肉细胞也会进行细胞呼吸，也会产生ATP，A错误；ATP释放能量过程中失去了1个磷酸基团，B错误；肌球蛋白构象的改变依赖于ATP水解供能，C正确；该过程中ATP中的化学能转化成了机械能，D错误。 7．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的速率下降 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：C 解析：为维持体温，寒冷时，细胞产生ATP的速率上升，A错误；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。 二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求) 8．在细胞中，谷氨酸与NH3能在ATP的参与下发生如下反应，生成谷氨酰胺。下列说法正确的是(　　) A．谷氨酰胺的合成过程需要ATP的催化 B．谷氨酰胺的合成过程是一个吸能反应 C．中间产物谷氨酰磷酸中的来自于ATP D．只有细胞质中有ATP的分布，细胞核中没有 答案：BC 解析：谷氨酰胺的合成过程需要ATP的供能，ATP不起催化作用，A错误；谷氨酸转化为谷氨酰磷酸的过程消耗ATP，该过程是一个吸能反应，而后进一步转变成谷氨酰胺，可见，谷氨酰胺的合成过程是一个吸能反应，B正确；细胞质和细胞核中都有ATP的分布，D错误。 9．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，从题中信息不能推断作为信息分子的ATP是否能提供能量。 三、非选择题 10．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3 s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(后两空顺序可颠倒) 解析：(1)由题图可知，0～3 s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。 (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可以治疗的相关疾病判断，ATP的药效是直接为生命活动提供能量。生物体内合成ATP的生理过程包括光合作用、呼吸作用。 11．研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如下图所示。请回答下列问题： (1)结合上图分析，下列相关说法正确的是________。 A．该细胞产生ATP所需的能量来自光合作用和呼吸作用 B．ATP是直接能源物质，在细胞中含量很多 C．图中的AMP是构成RNA的基本单位之一 D．作为信号分子的ATP不能分解释放能量 (2)为了研究物质X对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的物质X将细胞处理24 h，然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次实验后，所得数据如下表所示。 实验组编号 A B C D E F 物质X的浓度/ (μg·mL－1) 0 2 4 8 16 32 细胞内ATP的浓度/ (nmol·mL－1) 80 70 50 20 5 1 细胞死亡的百分率/% 1 3 10 25 70 95 ①该实验的因变量是__________________________________________。 ②实验数据表明，该实验的因变量之间有何联系？__________________________________________。 ③若用混有浓度为8 μg·mL－1的物质X的饮料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是____________________________________________________ ________________________________________。 答案：(1)C (2)①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率　②细胞内ATP的浓度下降，能量供应减少，细胞死亡的百分率增加　③细胞内ATP的浓度下降，能量供应减少，消化酶的合成和分泌受到阻碍，影响小肠的消化功能；同时物质的主动运输也受到阻碍，影响小肠的吸收功能 12 学科网（北京）股份有限公司 $$