5.2 细胞的能量货币ATP-【重难点手册】2025-2026学年高中生物必修第一册同步练习册（人教版）

用重难点手册高中生物学必修1分子与细胞RJ 第2节 细胞的能量“货币”ATP A基础过关练 A甲中H十跨膜运输的方式是主动运输 测试时间：10分钟 B.ATP合酶不能将光能直接转化为ATP中的 1.[重难点1]四种化合物的化学组成如图所示，与 化学能 圆圈中所对应的含义最接近的是( C.ATP合酶既具有催化作用也具有运输作用 T A-P-FRA Vc④e D,破坏跨膜H浓度梯度对ATP的合成无影响 糖 ① ⑤ ⑦ B综合提能练 测试时间：15分钟 A.①和②B.②和③C.③和④D.①和④ 2.[重难点2](2025·安徽六安期末)高强度的运动 1.[重难点3]新情境将丁桂儿脐贴在患儿肚脐处 需先经腺苷三磷酸—磷酸肌酸系统供能，但该 皮肤贴敷12小时可有效缓解小儿腹泻、腹痛。 系统仅能持续供能约15s。ATP和磷酸肌酸的 如图所示，贴剂中的丁香酚经扩散最终进入胃壁 能量转换关系如图。下列叙述正确的是( )。 细胞，刺激胃蛋白酶和胃酸分泌，进而促进食物 肌酸 的消化。下列叙述正确的是( )。 胃蛋白酶 ATP 化 酸 磷酸化 丁香酚 ADP 能量+Pi 能量+Pi H-K-ATP酶 磷酸肌酸· ◆H A.运动员在400米短跑时消耗的能量主要来源 胃壁细胞(pH=7.3) 胃腔 (pH=0.8) 于磷酸肌酸和葡萄糖 A.丁香酚进入细胞的速度仅与浓度梯度有关， B.磷酸肌酸和ATP都是细胞内的直接能源物质 与分子大小无关 C.腺苷三磷酸—磷酸肌酸系统供能需要氧气 B.H+-K+-ATP酶可为相关离子转运过程提供 参与 活化能 D.剧烈运动时，细胞内ATP/ADP的值会明显 C.胃蛋白酶排出不需要膜上蛋白质的参与 下降 3.[重难点3]（多选）细菌紫膜质是一种膜蛋白， D.胃壁细胞膜上的H+-K+-ATP酶在转运离子 ATP合酶能将H+势能转化为ATP中的化学 时，会发生磷酸化与去磷酸化过程 能。科学家分别将细菌紫膜质和ATP合酶重 2.[重难点2、3]（经典高考题）ABC转运蛋白是一 组到脂质体（一种类似细胞膜的人工膜）上，在光 类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养物质， 照条件下，观察到如图所示的结果。下列叙述正 每一种ABC转运蛋白对物质运输都具有特异 确的是( 性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如图所 细菌紫 示。下列叙述正确的是( )。 膜质 H 密封的囊泡光 光 H ATP合酶 ADP+Pi 小分子● ABC转运蛋白 脂质体) H ATP H 细胞质 无ATP产生 无ATP产生 有ATP产生 基质 2ATP ATP ATP 2ADP+2Pi/ 甲 乙 丙 ATP结合域 54 第5章细胞的能量供应和利用 A.ABC转运蛋白可提高O2的跨膜运输速度 C.ATP可被膜上的水解酶水解，脱去2个磷酸 B.ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入 基团产生腺苷 细胞 D.腺苷与其受体结合可改变受体空间结构，使 C.CI厂和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜 绿色荧光蛋白构象改变进而发出荧光 运输 5.[题型1]某研究性学习小组利用荧光素荧光素 D.若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成 酶生物发光法，测定人参愈伤组织中ATP的含 转运过程 量，以研究人参细胞能量代谢的特点。 3.[重难点1]在有关DNA分子的研究中，常用2P 实验原理：荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与 来标记DNA分子。用a、B和Y表示ATP或 下，进行反应发出荧光；用分光光度计可测定发 dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置 光强度；当荧光素和荧光素酶都足量时，在一定 (A一P。~P~Py或dA一P。~P~Py)。下列说 范围内，ATP的含量与发光强度成正比 法中错误的是()。 实验步骤： A.已知某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团 ①ATP的提取：称取一定量的人参愈伤组织，研 转移到DNA末端，若要使已有DNA末端 磨后沸水浴10min,冷却至室温，离心，取上清液。 被2P标记上，则带有2P的磷酸基团应在 ②ATP的测定：吸取一定量的上清液，放入分光 ATP的“Y”位上 光度计反应室内，并注入适量的所需物质，在有 B.若用带有2P标记的dATP作为DNA生物合 氧等适宜条件下进行反应，记录发光强度并计算 成的原料，将2P标记到新合成的DNA分子 ATP的含量。 上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的“Y” 请回答下列问题： 位上 (1)步骤①中的沸水浴处理，使酶的 C,ATP中两个磷酸基团被水解掉后所得的物质 被破坏而失活。 是合成RNA分子的单体之一 (2)步骤②注入的物质中，属于反应物的是 D.dATP中的两个特殊化学键储存的能量基本 ;分光光度计反应室内能量形式的 相同，但稳定性不同 转换是 4.[重难点1、2，题型1]睡眠是动物界普遍存在的 (3)荧光素酶价格昂贵，为了能准确测定出ATP 现象，腺苷是一种重要的促眠物质。图1为腺苷 的含量又同时节省酶的用量，学习小组探究 合成及转运示意图，图2是记录正常睡眠觉醒周 了“测定ATP时所需荧光素酶溶液的最佳 期中基底前脑胞外腺苷水平变化的一种腺苷传 浓度”，实验结果如图所示。 感器示意图。下列说法正确的是( 14 12 d: 腺苷 e1 ATP之ADP之AMP 腺苷 TP 受体 6 b. 囊泡 核苷转 绿色荧 ATP →腺苷运体 光蛋白 010203040506070 图1 图2 荧光素酶浓度/(mg·L-) A.AMP是合成DNA的基本单位 ①学习小组配制了1×10-8mol·L1ATP B.储存在囊泡中的ATP通过主动运输转运至 标准液、70mg·L1荧光素溶液（过量）和 胞外 溶液进行实验。 55 铺重难点手册高中生物学必修1分子与细胞J ②结果表明：图中 点所对应的荧光 ATP与产生的ADP数量 (填“相 素酶浓度为最佳浓度。e、f、g点所对应的 等”或“不相等”)，对照组肌肉收缩前后ATP 荧光素酶浓度不同，但发光强度相同，这是因 和ADP含量保持不变说明 为 表2 C培优突破练 磷酸 对照组/ 实验组/ 测试时间：10分钟 腺苷 (×10-6mol·g1) (×10-6mol·g1) 1.[重难点1、2]新探究(2025·江西九江一中模 分子 收缩前 收缩后 收缩前 收缩后 拟)生物体内的高能磷酸化合物有多 ATP 1.30 1.30 1.30 0.75 种，它们在人体合成代谢中有一定差 ADP 0.60 0.60 0.60 0.95 异，如表1所示。回答下列问题： 2.[重难点2]关于呼吸作用中ATP形成的机制， 表1 1961年，英国科学家提出：有机物氧化过程中释 高能磷酸 放的能量可使H+由线粒体基质转移到线粒体 ATP GTP UTP CTP 化合物 内膜和外膜之间的膜间腔，使膜间腔的H+浓度 蛋白质 脂肪和磷 主要用途 能量“通货” 糖原合成 大于线粒体基质。当H通过ATP合酶（兼具 合成 脂的合成 H+通道和催化ATP合成功能的蛋白质)回流 (1)表1中的各种化合物共有的组成元素为 到线粒体基质时，释放的能量促进了ATP的 ,高能磷酸化合物的组成元素为 合成。 ,UTP除了用于糖原合成，其脱去 (1)ATP被喻为细胞的能量“货币”的原因是能量 两个磷酸基团后还是合成 (生物 通过ATP分子在 反应和 大分子)的原料。 反应之间流通。 (2)糖原和脂肪在细胞内共有的作用表现在 (2)线粒体内膜外侧的H+回流到线粒体基质的 ,人体细胞合成蛋白质所需原料的 跨膜运输方式是 ,判断理由是 来源有 (答出两点即可)。 (写出两点即可)。 (3)有科学家认为光反应产生ATP的机制与呼 (3)某身体健康成年女性发现体态变肥胖后，每 吸作用相似，即：光能可使类囊体内H+浓度 天控制食量，特别是糖类和脂肪类食物的摄 高于叶绿体基质，当类囊体内的H+顺浓度 入量，并每天坚持较高强度的锻炼，较长一段 跨膜运输到叶绿体基质时可合成ATP。为 时间后，体态变瘦。该女性经较长一段时间 验证类囊体内的H+的顺浓度梯度跨膜运输 成功减肥的生物学原理是 是ATP合成的直接动力，现提供如下材料： (4)磷酸肌酸也是细胞中的一种高能磷酸化合 具有生物活性的类囊体、pH为4的缓冲液 物，它在肌酸激酶催化下，将磷酸基团转移到 (置于其中一段时间后类囊体内外pH相等) ADP分子合成ATP,从而使细胞中的ATP 和pH为8的缓冲液。（备注：缓冲液中含有 含量维持在正常水平。肌酸激酶与无机催化 适量的ADP和Pi等)》 剂相比较，所具有的特性是 0 ①实验思路：在 条件下，将甲、乙两 研究者对蛙的肌肉组织短暂电刺激，检测对 组游离的类囊体置于 的缓冲溶液 照组和实验组（肌肉组织用肌酸激酶阻断剂 中，一段时间后，再将乙组转移到 的 处理)肌肉收缩前后ATP和ADP的含量， 缓冲溶液中，检测 结果如表2所示。据表分析：实验组消耗的 ②预期实验结果： 56度梯度，重复实验一，酶活性最高时对应的温度是最适温度。 上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上，B错误； ②据实验一及实验二的内容可知，实验一、实验二处理的区 ATP中两个磷酸基团被水解掉后所得的物质是腺嘌呤核糖 别是实验一是先混匀再在不同温度下反应，实验二是先保温 核苷酸，是合成RNA分子的单体之一，C正确；dATP中的 再加GTP。③实验二的目的是测定酶具有催化活性的温度 两个特殊化学键储存的能量基本相同，但稳定性不同，远离 范围。④酶的活性受到温度的影响，高温会破坏酶的空间结 “dA”的特殊化学键更易水解，D正确。] 构，导致酶失去活性，因此当温度高于45℃时，酶的活性迅 4.D[AMP是由ATP脱去两个磷酸基团后形成的，是构成 速丧失。] RNA的基本单位，A错误；题图1中，ATP通过囊泡与细胞 第2节 细胞的能量“货币”ATP 膜融合，排出细胞外，方式为胞吐，B错误；ATP脱去3个磷 酸基团产生腺苷，C错误。] 基础过关练 5.(1)空间结构。(2)荧光素；化学能转化为光能。 1.D[圈中所对应的含义：①中表示腺嘌呤核糖核苷酸，②中 (3)①浓度（单位：mg·L1)为0、10、20、30、40、50、60的荧 表示腺嘌岭，③中表示腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，④中表示腺 光素酶。②e;ATP全部水解（或ATP数量限制）。 嘌呤核糖核苷酸。] [(1)高温能破坏酶的空间结构，使酶失活。(2)根据实验原 2.A[结合题干“高强度的运动需先经腺苷三磷酸一磷酸 理可知，反应物为荧光素；在分光光度计中，ATP水解释放 肌酸系统供能，该系统仅能持续供能约15s”,可知运动员在 的能量转化为光能。(3)根据题表中荧光素酶浓度可知，浓 400米短跑时消耗大量的ATP,这些ATP合成时所需的能 度梯度为10，因此需要配置浓度分别为0、10、20、30、40、50、 量主要来源于磷酸肌酸的转移和葡萄糖的氧化分解，A正 60、70mg/L荧光素酶溶液；据题图可知，e点对应的发光强 确；ATP是细胞内的直接能源物质，而磷酸肌酸不是，其中 度最大，说明40mg/L是最适浓度。e、f、g点所对应的荧 的能量要转移到ATP中才能被利用，B错误；腺苷三磷 光素酶浓度不同，但发光强度相同，受ATP数量的限制。] 酸一磷酸肌酸系统通过去磷酸化和磷酸化进行能量转换 考点 来供能，不需要氧气的参与，C错误；剧烈运动时，细胞内 本题主要考查实验设计，意在考查考生对一些生物学 ATP/ADP的值不会明显下降，而是处于相对稳定的比值， 问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假 ATP与ADP转化速率快，D错误。] 说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法的能力。 3.ABC[由题图可知，破坏跨膜H+浓度梯度会抑制ATP的 培优突破练 合成，D错误。] 1.(1)C、H、O;C、H、O、N、P:RNA。(2)都是储能物质；从外 综合提能练 界环境中获取的，人体细胞合成的，细胞中蛋白质水解产生 1.D[丁香酚进入细胞的方式为顺浓度梯度的自由扩散，其 的。(3)控制饮食和较高强度的锻炼，导致体内糖类供能 运输速度与浓度梯度、分子大小等都有关系，A错误；H中- 不足，脂肪分解供能（但脂肪不会大量转化为糖类），体重减 K+-ATP酶是一种酶，酶的作用是降低化学反应的活化能， 轻。(4)高效性、专一性、作用条件较温和；不相等；ATP 而不是提供活化能，B错误；胃蛋白酶是大分子物质，排出细 和ADP的相互转化处于动态平衡。 胞的方式是胞吐，胞吐过程需要膜上蛋白质的参与，C错误； 2.(1)吸能：放能。(2)协助扩散：顺浓度梯度运输、需要蛋白 胃壁细胞膜上的H-K+-ATP酶在转运离子时，ATP水解 质（或通道蛋白）协助、不消耗ATP(任答两点即可)。 提供能量，提供磷酸基团，该过程会发生磷酸化与去磷酸化 (3)①黑暗；pH为4；pH为8；两组类囊体是否产生ATP(或 过程，D正确。] ATP的生成量或ADP与Pi的消耗量)。②甲组类囊体没有 2.D[O2的跨膜运输方式为自由扩散，不需要载体蛋白协 产生ATP,乙组类囊体产生ATP。 助，A错误；据题图可知，ABC转运蛋白发挥作用过程伴随 [(1)ATP被喻为细胞内流通的能量“货币”，是因为能量通 水解ATP,产生能量，葡萄糖顺浓度梯度进入细胞不需要耗 过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。(2)H顺浓 能，B错误；据题于信息可知“每一种ABC转运蛋白对物质 度梯度通过ATP合酶返回线粒体基质时，不仅不消耗ATP 运输都具有特异性”，故C和氨基酸跨膜运输依赖的转运 还合成了ATP,符合协助扩散的特征，据此判断为协助扩 蛋白不同，C错误；据题图可知，ABC转运蛋白的功能发挥 散。(3)本实验可将类囊体先后置于pH为4和8的缓冲溶 伴随ATP水解的过程，故若ATP水解受阻，ABC转运蛋白 液，使类囊体内H浓度高于类囊体外，通过检测ATP的产 不能完成转运过程，D正确。] 生证明假说。为避免光照对H+分布的影响，本实验应置于 3.B[ATP水解时，远离腺苷的特殊化学键断裂，产生ADP 黑暗条件下，同时设置没有H浓度梯度的对照组。实验的 和P,释放的能量用于生物体的生命活动，已知某种酶可以 预期结果为甲组类囊体没有产生ATP,乙组类囊体产生 催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端，若用该酶把 ATP.] 32P标记到DNA末端上，则带有32P的磷酸基团应在ATP 第3节细胞呼吸的原理和应用 的Y位上，A正确；dA一P。~P~P,(d表示脱氧)脱去Pa和 基础过关练 Pγ这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是：1.C[葡萄糖在细胞质基质中分解成丙酮酸，不会在线粒体中 DNA的基本组成单位之一，若用带有32P标记的dATP作 氧化分解，A错误；无氧呼吸不在线粒体中进行，细胞破碎后 为DNA生物合成的原料将2P标记到新合成的DNA分子 无氧呼吸全程在细胞质基质中进行 24