5.2细胞的能量“货币”ATP练习题2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

**基本信息** 以“基础概念—综合应用—实验探究”分层设计，通过选择题与填空题结合，覆盖ATP结构功能、跨膜运输应用及实验分析，强化物质与能量观及科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|ATP结构、合成水解及功能|选择题1-4直接考查ATP简式、与ADP转化等核心概念，强化生命观念| |综合理解|ATP与跨膜运输、其他高能磷酸化合物比较|选择题5-8结合dATP、CTP及质子泵情境，培养科学思维中的分析比较能力| |应用探究|实验设计与跨模块综合|填空题9-11通过半透膜实验、同位素标记及ATP合酶机制，体现探究实践与结构功能观|

2026-2027学年高中生物人教版必修一 5.2细胞的能量“货币”ATP 模拟练习题 一、单项选择题 1 . 科学家构建ATP纳米反应器来模拟线粒体的能量代谢，通过ATP与ADP的循环转化，长期维持能量代谢反应。下列有关纳米反应器的叙述，正确的是（        ） A．其ATP的合成与水解过程无需酶催化 B．合成的ATP是细胞内主要的储能物质 C．通过ATP与ADP的转化，积累大量的ATP D．产生的ATP，可用于主动运输、胞吞胞吐 2. ATP和dATP是细胞中的两类重要物质，分子结构如图所示。下列相关叙述正确的是（        ） A．ATP中的A与图中的A含义一致 B．细胞中ATP的合成伴随着吸能反应 C．用α位32P标记的dATP可以合成带有32P的RNA D．光合作用可将光能转化为化学能储存于ATP的Pβ和Pγ间的化学键中 3 . 底物水平磷酸化是指代谢物在氧化分解过程中直接将代谢物分子中的磷酸基团转移给ADP或GDP形成ATP或GTP的过程，如图所示（以ATP为例）。下列叙述正确的是（        ） A．ATP分子内部相邻的磷酸基团因均带正电荷而相互排斥 B．图中底物分子形成产物分子的过程是一个释放能量的过程 C．GTP在GTP酶催化下转化为GDP，可作为DNA合成的原料 D．ATP与ADP相互转化的可逆反应机制体现了生物界的统一性 4 . ATP在生物体的生命活动中发挥重要作用。下列有关ATP的叙述正确的是（        ） A．ATP的结构简式为A-P～P～P，由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 B．ATP水解脱去1个磷酸基团后可直接作为合成RNA的原料 C．ATP的水解常与细胞内的吸能反应相联系，为吸能反应提供能量 D．人体剧烈运动时，细胞内ATP的合成速率远大于其分解速率 5 . 下图表示某种核苷酸的结构示意图，下列相关叙述错误的是（        ） A．组成核苷酸分子的氮元素存在于碱基中 B．图示为核糖核苷酸，其特有的碱基是尿嘧啶 C．若图示中与3'-C相连的羟基替换为氢原子，则该核苷酸为脱氧核苷酸 D．若该核苷酸中的碱基为腺嘌呤，则其可以是ATP脱去两个磷酸基团后的产物 6 . 研究发现胞苷三磷酸（CTP）在磷脂的生物合成过程中直接提供能量，并发挥重要代谢调节作用。下列叙述正确的是（        ） A．CTP是由C、H、O、P、S五种元素组成 B．CTP的水解通常伴随着吸能反应的进行 C．CTP脱去两个磷酸基团后，剩余部分是DNA的基本单位之一 D．细胞在核糖体内合成磷脂时需要CTP水解供能 7 . 果肉细胞中，液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡，转运蛋白TST可利用H+浓度梯度在运输H+的同时将蔗糖运入液泡储存，增加果实甜度。下列说法错误的是（        ） A．质子泵是一种载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶 B．质子泵在运输H+的过程中空间结构会发生变化 C．TST运输蔗糖的方向和其运输H+的方向相同 D．蔗糖经TST跨膜运输时需要与其结合 8 . 细胞代谢往往伴随着能量的变化，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。ATP的合成过程如图所示。下列相关叙述错误的是（        ） A．ATP的合成需要小分子之间多次脱水缩合 B．ATP的水解产物可为RNA的合成提供原料 C．ATP水解时，催化③和④处化学键断裂的酶相同 D．ATP的水解往往伴随着吸能反应，为其提供能量 二、填空题 9. 如图甲是几种物质的跨膜运输方式，图乙中A为1 mmol/mL的葡萄糖溶液，B为1 mmol/mL的蔗糖溶液，A、B间的半透膜仅允许单糖和水分子通过，请据图回答以下问题： (1)图甲中膜结构的基本支架是______，K+和葡萄糖进入细胞的方式______（填“相同”或“不同”）。 (2)图乙中的液面不再变化时，左侧液面______（填“高于”、“低于”或“等于”）右侧液面，成熟植物细胞中的______相当于图乙中半透膜。 (3)ATP分子为主动运输供能的机制是：ATP分子水解释放的磷酸基团与载体蛋白结合，这个过程就是______，从而导致载体蛋白的______发生改变并逆浓度运输相应的物质。 (4)甜菜和番茄等能耐受较高盐浓度的环境，一方面是因为它们吸收盐离子然后将其积累在______（填细胞器）中，另一方面，是因为它们通过产生可溶性糖、甜菜碱等物质，使细胞质的渗透压______，从而防止细胞脱水。 10. 下列是ATP的结构和功能的相关研究，请回答问题： Ⅰ.美国科学家弗里斯克和苏巴拉奥从蛙肌肉中分离出一种白色结晶物质，确定其结构由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成，并命名为“腺苷三磷酸”（ATP） (1)ATP的结构简式为A-P～P～P，~代表一种特殊化学键，由于两个相邻的磷酸基团_______原因，使其不稳定。 (2)分别用α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα～Pβ～Pγ），现有甲乙两组ATP溶液，甲组用32P 标记β位的磷酸基团，乙组用32P标记γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，观察放射性。若_______则可判断ATP水解酶只催化与末端磷酸基团相连的化学键断裂。 (3)在主动运输过程中，ATP分子脱离下来的末端磷酸基团与_______相结合，使其磷酸化，这一过程伴随着_______的转移。 Ⅱ.关于ATP的合成，起初认为都像细胞质基质中存在一些激酶，能催化ADP磷酸化，但是需要其它高能磷酸化合物提供磷酸。后来研究发现，在叶绿体膜、线粒体膜以及细菌的质膜中都可发现ATP合成酶，膜两侧氢离子浓度差驱动ATP合成酶合成ATP。 (4)在菠菜叶肉细胞中，合成ATP的场所有_______。 (5)将叶绿体类囊体置于pH=4的酸性溶液中平衡，再转移至pH=8的碱性溶液（含ADP、Pi和NADP+），结果：黑暗条件下仍有ATP产生。据此推测：H+在叶绿体中的流动方向是_______，并用于合成_______。该实验进一步证实质子梯度是ATP合成的直接驱动力。 11. ATP合酶是一种存在于原核细胞和真核细胞生物膜上的复合酶，由嵌入膜内的F0亚基和突出于膜外的F1亚基组成，其工作机制如图所示。研究发现，一种名为寡霉素的物质可专一性抑制F0亚基的H+通道活性，而另一种物质CCCP则能让H+自由穿过膜，消除跨膜H+梯度。回答下列问题： (1)在叶肉细胞中，ATP合酶除了存在于线粒体内膜上，还存在于______膜上。结合图示，从蛋白质功能的角度分析，ATP合酶具有______（答出2点）的功能。 (2)H+通过ATP合酶的跨膜运输方式属于______，该过程的动力来自______。 (3)在F0亚基与F1亚基中，更可能具有疏水性的是______，判断依据是______。 (4)若向线粒体悬浮液中加入CCCP，ATP合酶合成ATP的速率会______（填“加快”或“减慢”）。寡霉素曾被用作抗生素来治疗某些细菌感染类的疾病，请分析其作为抗生素的作用机制：_____。 答案 一、选择题答案 + 解析 1 答案：D 解析： A ATP 合成、水解均需要特异性酶催化； B 细胞主要储能物质是脂肪、多糖，ATP 是直接能源，不大量储存； C ATP 含量极少，依靠快速转化供能，不会大量积累； D 主动运输、胞吞胞吐均消耗 ATP 水解提供的能量。 2 答案：D 解析： A ATP 中 A 为腺苷（腺嘌呤 + 核糖），图中 A 仅腺嘌呤，含义不同； B ATP 合成伴随放能反应，水解伴随吸能反应； C dATP 含脱氧核糖，只能合成 DNA，不能合成 RNA； D 光反应光能转化为化学能储存在 ATP 高能磷酸键（Pβ、Pγ 之间）。 3 答案：B 解析： A 磷酸基团均带负电，相互排斥； B 底物分子释放磷酸基团生成 ATP，属于放能过程； C DNA 原料是 dNTP，GTP 不能作为 DNA 原料； D ATP、ADP 转化物质可逆、酶 / 能量来源不同，不属于可逆反应。 4 答案：C 解析： A ATP 由腺苷 + 3 个磷酸，腺苷 = 腺嘌呤 + 核糖； B 脱去 2 个磷酸才是腺嘌呤核糖核苷酸（RNA 原料），脱 1 个为 ADP； C ATP 水解放能，为吸能反应供能； D 剧烈运动 ATP 合成、分解速率同步大幅提升，含量动态平衡。 5 答案：C 解析： 图示 2' 碳连 - OH 是核糖；脱氧核糖是 2'-H，不是 3'； A 碱基含 N；B 核糖特有碱基 U；D 腺嘌呤核糖核苷酸是 ATP 脱两个磷酸产物。 6 答案：B 解析： A CTP 元素 C、H、O、N、P，不含 S； B CTP 水解放能，驱动吸能反应（磷脂合成）； C CTP 含核糖，脱两磷酸是胞嘧啶核糖核苷酸，为 RNA 原料； D 核糖体合成蛋白质，磷脂在内质网合成。 7 答案：C 解析： 质子泵将 H 运入液泡（胞内→液泡），TST 利用 H 顺浓度进液泡，同步将蔗糖运入液泡，二者运输方向相同，C 错误； A 质子泵兼具载体、ATP 水解酶；B 载体转运时空间结构改变；D 载体转运需结合底物。 8 答案：C 解析： ③、④是两种高能磷酸键，断裂需要不同水解酶； A 腺苷、磷酸多次脱水缩合生成 ATP； B ATP 脱 1/2 磷酸均可产生核糖核苷酸，作为 RNA 原料； D ATP 水解放能，供给吸能反应。 二、填空题答案 + 解析 9 (1) 磷脂双分子层；不同 解析：K + 逆浓度主动运输；葡萄糖借助 Na 梯度协同运输，机制不同。 (2) 低于；原生质层 解析：蔗糖不能透过半透膜，左侧葡萄糖扩散至右侧，右侧渗透压升高吸水，液面更高；成熟植物原生质层相当于半透膜。 (3) 磷酸化；空间结构 解析：ATP 脱下 Pi 与载体结合（磷酸化），载体构象改变完成主动运输。 (4) 液泡；升高 解析：液泡储存离子、可溶性溶质，提升细胞质渗透压，减少失水。 10 (1) 都带负电荷，相互排斥 (2) 只有乙组检测到游离放射性磷酸，甲组无 解析：仅断裂末端 Pγ，只有乙标记 γ 位会释放放射性 Pi。 (3) 载体蛋白；能量（磷酸基团） (4) 细胞质基质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜 (5) 类囊体腔→叶绿体基质；ATP 解析：腔内高 H + 顺梯度流向基质，驱动 ATP 合成。 11 (1) 叶绿体类囊体；运输 H+、催化 ADP 和 Pi 合成 ATP 解析：ATP 合酶 F0 通道转运 H+，F1 催化 ATP 生成。 (2) 协助扩散；膜两侧 H + 浓度梯度势能 (3) F0；F0 嵌入磷脂双分子层内部，磷脂尾部疏水，故 F0 蛋白疏水 (4) 减慢；寡霉素抑制细菌细胞膜上 ATP 合酶的 H + 通道，阻断 ATP 合成，细菌缺乏能量无法增殖，起到杀菌作用 学科网（北京）股份有限公司 $