第5章 2.细胞的能量“货币”ATP（分层评价）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中生物必修1 分子与细胞关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 该同步练习通过“基础巩固-综合运用-拓广探索”三层设计，实现从ATP结构功能到跨知识点综合应用的递进，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| |----|----------|----------| |基础巩固|ATP结构、功能、相关物质（如dATP、AMP）|选择题为主，直接考查概念辨析（如第2题结构简写）| |综合运用|ATP-ADP循环、与酶/核酸/跨膜运输的关系|多选形式，综合分析（如第14题ATP与核酸的联系）| |拓广探索|情境应用（萤火虫发光）、实验分析|填空题型，结合图表考查探究能力（如第16题酶活性影响因素）|

2. 细胞的能量“货币”ATP 基础巩固 1. 衣原体是一类原核寄生生物, 不能产生自身生命活动所需能量，因此需从寄主吸收( ) A. ATP B. 糖原 C. 淀粉 D. 葡萄糖 【答案】A 【解析】ATP 是三磷酸腺苷，是细胞内直接的能源物质， 能够为细胞的生命活动提供能量，衣原体可从寄主吸收 ATP 来满足自身生命活动对能量的需求，A 正确；糖原是动物细胞内储存能量的多糖，衣原体是原核寄生生物，不能从寄主吸收糖原作为自身生命活动所需能量的来源, B 错误; 淀粉是植物细胞内储存能量的多糖，衣原体无法从寄主吸收淀粉来获取能量，C错误；葡萄糖是细胞重要的能源物质，但它需要经过细胞呼吸等过程才能释放能量，不能像 ATP 那样直接为衣原体的生命活动供能，所以衣原体不是直接吸收葡萄糖来满足能量需求的，D 错误。 2. ATP 分子的结构可以简写为 A—P ~P ~P ~P。 下列叙述正确的是 ( ) A. “A”代表腺嘌呤 B. “P”代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键 C. ATP 水解时，所有化学键都会断裂 D. ATP 在细胞中含量很高，以满足能量需求 【答案】B 【解析】“A”代表腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，而非仅腺嘌呤，A 错误；“P”代表磷酸基团，“～”表示高能磷酸键(储存大量能量)，B 正确；ATP 水解时仅远离腺苷的高能磷酸键断裂，普通磷酸键(A-P)和另一高能磷酸键(ADP 中的 )未断裂, C 错误;ATP 在细胞中含量低, 但通过快速合成与分解满足能量需求, D 错误。 3. 食品中微生物的数量可以反映食品的品质。 有一种 ATP 荧光检测仪, 能够通过监测 ATP 的含量来反映食品中微生物的数量。 ATP 生物发光原理如图所示(PPi 是两个磷酸分子组成的化合物), 下列说法正确的是 ( ) ATP+荧光素+ 氧化荧光素+ AMP+PPi+光 第 3 题 A. ATP 是生命活动的直接能源物质，细胞中储存了大量 ATP B. 上述产物中的 AMP 是 RNA 的基本组成单位之一 C. 荧光素酶降低了这一反应的活化能，反应前后其结构发生改变 D. 荧光强度越大，说明检测样品中微生物的数量越少 【答案】B 【解析】ATP 是直接能源物质, 但细胞中 ATP 含量少, 通过快速合成与分解维持动态平衡, A 错误; AMP 是核糖核苷酸, 是 RNA 的基本单位之一, B 正确; 荧光素酶通过降低反应活化能加速反应，但酶在反应前后结构不变，C 错误；微生物数量与 ATP 含量呈正相关，荧光强度反映 ATP 量，故荧光强度越大，说明检测样品中微生物的数量越多，D 错误。 4. 核糖核苷酸还原酶(RNR)可将 ATP 中核糖的第二位碳原子上连接的羟基还原为氢, 形成 dATP。下列说法错误的是 ( ) A. dATP 由腺苷和三个磷酸基团构成 B. dATP 可作为 DNA 的合成原料之一 C. dATP 和 ATP 均含有两个特殊的化学键 D. 当细胞分裂旺盛时 RNR 的活性可能会增强 【答案】A 【解析】 dATP 由脱氧腺苷(腺嘌呤+脱氧核糖)和三个磷酸基团构成，而腺苷包含的是核糖，并非脱氧核糖，A错误; dATP 中的脱氧腺苷一磷酸是 DNA 的基本单位之一，在 DNA 复制时可作为原料，B 正确；ATP 和 dATP 均含有三个磷酸基团，其中连接第二、第三磷酸基团的键为特殊化学键 (共两个), C 正确; 细胞分裂时需大量合成 DNA, RNR 催化核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸 (如 dATP), 此时其活性增强, D 正确。 5. 人体肌肉细胞中有下列三种物质。相关叙述错误的是 ( ) 第 5 题 A. 三种物质中都存在磷酸基团 B. ②物质水解可为肌肉细胞供能 C. ③组成人体细胞的遗传物质 D. 三种物质都能在线粒体中找到 答案C 【解析】图①表示的是磷脂分子, 图②表示的是三磷酸腺苷，图③表示的是核糖核苷酸，三种物质中都存在磷酸基团， A 正确；②表示的是三磷酸腺苷，ATP 水解可为肌肉细胞供能，B 正确；③表示的是核糖核苷酸，是组成 RNA 的基本成分，而人体细胞的遗传物质是 DNA，C 错误；磷脂是构成膜的成分，线粒体中能够生成 ATP 且能够进行转录，因此三者都能在线粒体中找到，D 正确。 6. 在刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加 ATP 溶液，肌肉很快发生明显的收缩。下列关于 ATP 的叙述正确的是 ( ) A. 由 1 个核糖、 1 个腺嘌呤和 3 个磷酸基团组成 B. ATP 是直接能源物质, 其所含能量比葡萄糖多 C. 分子中与磷酸基团相连接的化学键都是高能磷酸键 D. 剧烈运动时体内 ATP 会因大量消耗出现显著下降 【答案】A 【解析】ATP 由 1 个腺嘌呤、1 个核糖和 3 个磷酸基团组成，其中腺嘌呤与核糖结合形成腺苷，再连接 3 个磷酸基团， A 正确；ATP 是直接能源物质，但其单个分子所含能量远低于葡萄糖, B 错误;ATP 分子中, 腺苷与第一个磷酸基团之间的化学键是普通磷酸键, 而第二个和第三个磷酸基团之间的键才是高能磷酸键, 因此并非所有磷酸基团间的连接都是高能磷酸键, C 错误; 剧烈运动时, ATP 的消耗与合成保持动态平衡,其含量不会显著下降, D 错误。 7. 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 ( ) 第 7 题 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, 活性态与非活性态的相互转换, 表明其空间结构的改变会导致蛋白质变性 C. Rab8 蛋白从“非活性”状态转化到“活性” 状态时, Rab8 蛋白上的 GDP 接受 GTP 提供的磷酸基团，使 Rab8 蛋白结构磷酸化 D. 该种 Rab8 蛋白通过与肌动蛋白部分结构相互作用，从而转变成“活性”状态，参与囊泡的运输 【答案】C 【解析】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; Rab8 蛋白的合成在核糖体上，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不会导致蛋白质变性, B 错误; 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 正确; Rab8 与 EHBP1 蛋白部分结构首先发生相互作用，进而使其与肌动蛋白相互作用，参与囊泡运输, D 错误。 8. 执法人员常使用 ATP 荧光检测仪检测餐饮行业用具的微生物含量。检测原理是荧光素酶能催化被 ATP 提供能量激活的荧光素发生反应, 产生氧化荧光素并发出荧光, 且荧光强度与 ATP 含量成正比。下列相关叙述错误的是 ( ) A. 荧光素被激活是吸能反应，ATP 中的化学能转化为光能 B. 该检测仪宜常温条件下保存，低温、高温下保质时间变短 C. 该检测仪不能用于检测样品中艾滋病病原体的含量 D. 不同活细胞内的 ATP 含量相近且相对稳定, 这是该测定方法的重要前提 【答案】 B 【解析】荧光素被激活需要 ATP 水解供能, 属于吸能反应, ATP 中的化学能转化为光能, A 正确; 荧光素酶作为蛋白质, 高温会破坏其空间结构, 低温会抑制活性但不会破坏结构, 检测仪中的酶应低温保存以延长保质期, B 错误; 艾滋病病原体(HIV)是病毒，不含 ATP，无法通过检测 ATP 含量反映其数量, C 正确; 活细胞内的 ATP 含量虽少, 但处于动态平衡且相对稳定，这是通过 ATP 含量推测微生物数量的前提, D 正确。 9. 向动物细胞培养液中加入用 标记的磷酸分子，用以培养人类成纤维细胞。短时间培养后取出部分细胞，研磨破碎后，通过生物技术分离出 ATP，发现其含量变化不大，但部分 ATP 的末端磷酸基团带有放射性。下列叙述错误的是 ( ) A. 标记的磷酸分子可进入成纤维细胞 B. ATP 合成和分解的速度快且接近, 使 ATP 含量基本稳定 C. 标记的磷酸分子挟能量与 ADP 结合, 形成 ATP 【答案】C 【解析】 P 标记的磷酸分子是小分子物质, 可穿过细胞膜进入成纤维细胞，A 正确；根据题意，短时间培养后取出部分细胞，研磨破碎后，通过生物技术分离出ATP，发现其含量变化不大, 但部分 ATP 的末端磷酸基团带有放射性, 说明 ATP 合成和分解的速度快且接近, 使 ATP 含量基本稳定, B 正确; 在有关酶的作用下, ADP 可以接受能量, 同时与游离的 标记的磷酸分子结合重新形成 错误; 是细胞内含P元素的化学物质，所以长时间后，成纤维细胞的 RNA 也能检测到放射性，D 正确。 D. 长时间后, 成纤维细胞的 RNA 也能检测到放射性 10. (教材改编题)如图所示是细胞中某种化合物的结构模式图。下列有关说法错误的是( ) 第 10 题 A. 细胞中需要能量的生命活动主要是由该化合物直接提供能量的 B. ATP 中的能量可以来源于光能, 但不能转化为光能 C. 吸能反应和放能反应常与⑤的断裂和形成相关联 D. 人体对该化合物的需求量很大, 但该化合物在人体内的含量很少 【答案】B 【解析】ATP 是细胞的直接能源物质, 细胞中需要能量的生命活动主要是由 ATP 直接提供能量的, A 正确; ATP 中的能量可以来源于光能 (如光合作用光反应阶段), 也能转化为光能(如萤火虫发光), B 错误; 吸能反应一般与 ATP 的水解 (⑤ 断裂) 相联系，放能反应一般与 ATP 的合成 (⑤ 形成) 相联系，C 正确；人体对 ATP 的需求量很大，但 ATP 在人体内的含量很少, ATP 与 ADP 之间可以快速转化, 以满足人体对能量的需求, D 正确。 综合运用 11. (教材改编题)(多选)如图所示是细胞中 ATP-ADP 循环示意图。下列叙述正确的有( ) 第 11 题 A. 肌肉收缩过程中发生过程甲，不发生过程乙 B. 原核细胞和真核细胞内都可以发生甲、乙过程 C. 能量①可来自放能反应，能量②可用于吸能反应 D. ATP 和 ADP 分子中都含有腺嘌呤和核糖 【答案】BCD 【解析】肌肉收缩是吸能反应, 需要 ATP 供能, 与 ATP 的水解有关, 该过程中甲和乙会同时进行 (即 ATP 和 ADP 相互转化的供能模式), A 错误; 甲是 ATP 的合成, 乙是 ATP 的水解, 原核细胞和真核细胞内都可以发生这两个过程, B 正确;ATP 的合成过程, 需要吸收能量, 所需的能量 ①来自放能反应，如细胞呼吸，能量②是 ATP 水解释放的能量, 可用于吸能反应, C 正确; ATP 和 ADP 分子中的 A 为腺苷，腺苷由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成，即 ATP 和 ADP 分子中都含有腺嘌呤和核糖，D 正确。 12. (教材改编题)(多选)下列关于 ATP 的说法正确的有 ( ) A. ATP 脱去两个磷酸基团后形成的产物是构成 RNA 的基本单位之一 B. 能合成酶的细胞都能合成 ATP, 能合成 ATP 的细胞都能合成酶 C. ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制, 在所有细胞中都一样, 体现了生物界的统一性 D. ATP 的末端磷酸基团具有较高的转移势能，可在脱离后与其他分子结合，从而使后者发生变化 【答案】ACD 【解析】ATP 脱去两个磷酸基团后形成腺嘌呤核糖核苷酸, 是 RNA 的基本组成单位之一, A 正确; 能合成酶的细胞(如活细胞)通常能合成 ATP，但能合成 ATP 的细胞，如哺乳动物成熟红细胞，该细胞没有核糖体，不能合成蛋白质， 因此不一定能合成酶, B 错误;ATP 与 ADP 的转化机制在所有细胞中均存在，体现生物界的统一性，C正确；ATP 末端磷酸基团转移时释放能量，可与其他分子结合并使其结构改变，如载体蛋白磷酸化，D正确。 13.(教材改编题)(多选)萤火虫发光、大脑思考、 电鳐发电等绝大多数需要能量的生命活动是由细胞中ATP直接提供能量的，钙离子泵是一种具有 ATP 水解酶活性的载体蛋白，协助钙离子的跨膜运输。下列叙述正确的有 ( ) A. 动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 B. 钙离子泵具有专一性, 运输钙离子的方式是主动运输 C. 钙离子泵运输钙离子过程中, 离子泵的空间结构不变 D. 在细胞内蛋白质的合成过程与 ATP 的合成反应相联系 【答案】AB 【解析】动物一氧化碳中毒会导致细胞缺氧，呼吸作用受阻，ATP 合成受阻，从而降低离子泵的跨膜运输速率，A 正确; 钙离子泵是载体蛋白，具有专一性，运输钙离子的方式是逆浓度梯度并且消耗能量的主动运输，B 正确；钙离子泵运输钙离子过程中，离子泵的空间结构发生改变，C 错误；蛋白质的合成需要消耗能量，与 ATP 的水解反应相联系，D 错误。 14. (多选) ATP 和核酸是细胞生命活动的关键物质。下列相关叙述错误的有( ) A. ATP 水解时, 其特殊的化学键断裂释放的能量可用于核酸的合成 B. 真核细胞中，ATP的合成主要在线粒体内膜上进行，而核酸的合成均发生在细胞核内 C. ATP 分子中含有两个特殊的化学键, 而核酸分子中也含有类似的特殊化学键 D. ATP 在细胞中易于再生，含量保持动态平衡, 而 DNA 作为遗传物质, 在细胞中含量特别稳定 【答案】 BCD 【解析】ATP 水解时, 高能磷酸键断裂释放的能量可用于核酸合成等吸能反应, A 正确; 真核细胞中 ATP 的合成场所包括线粒体、叶绿体和细胞质基质, 并非主要在线粒体内膜; 核酸 (如 RNA) 的合成也可发生在细胞核外的线粒体和叶绿体中，B错误；ATP含有两个高能磷酸键，而核酸中的磷酸二酯键与高能磷酸键性质不同，C错误；DNA 在细胞分裂时会复制导致含量变化，并非“特别稳定”，D错误。 15. (多选) 细胞中线粒体能够通过分裂实现增殖。分裂时, 核基因控制合成的 GTP 酶有序地排列在线粒体外膜中央的分裂面上, 形成环线粒体的纤维状结构。纤维状结构依靠 GTP 酶催化 GTP(鸟苷三磷酸，其与 ATP 结构相似)水解提供的能量进行收缩，使线粒体分裂完成增殖。下列有关叙述正确的有( ) A. 线粒体内的 DNA 分子在线粒体分裂前进行了复制 B. GTP 水解两个磷酸基团后的结构是组成 RNA 的单体 C. 线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成 的场所 D. GTP 酶在核糖体上合成，具有降低化学反应活化能的生理功能 【答案】ABD 【解析】线粒体分裂前需复制自身的 DNA 以保证子代线粒体含有遗传物质, A 正确; GTP 水解两个磷酸基团后生成 GMP(鸟苷一磷酸), GMP 是 RNA 的基本组成单位之一，B 正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，产生 而非 的生成发生在有氧呼吸第二阶段,场所为线粒体基质, 错误; GTP 酶本质是蛋白质,在核糖体合成, 酶通过降低反应活化能起催化作用, D 正确。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 题号 13 14 15 答案 拓广探索 16. 萤火虫尾部发光细胞中含有荧光素和荧光素酶, 发光原理可用如图甲所示反应式来表示。 ATP 为荧光素的激发直接供能，根据发光强度可以计算出生物组织中 ATP 的含量。请回答下列相关问题: 荧光素 氧化荧光素+ AMP(一磷酸腺苷) 荧光 甲 ATP分子结构式 第 16 题 (1)ATP 的结构简式为_____，其中的 A 代表_____。细胞内 ATP 的含量很低，但由于 ATP 和_____ 处于不断地转化中，可及时且持续地为生命活动提供能量。 (2)酶的作用原理是_____。 荧光素酶与 AMP 共有的元素有_____。 (3)研究人员用不同条件处理荧光素酶后， 测定酶浓度与发光强度的关系，结果如图乙所示。分析可知，影响荧光素酶活性的因素有_____、_____。 【答案】(1)A-P～P～P 腺苷 ADP(2)降低化学反应的活化能 C、H、O、N (3)温度 金属离子 【解析】(1)ATP 分子的结构式可以简写成 ，其中 代表腺苷， 代表磷酸基团, 一代表一种特殊的化学键。细胞内 ATP 与 ADP 的快速转化, 能维持 ATP 含量的动态平衡, 持续供能。(2)酶的作用机制是通过降低反应所需的活化能来加快反应速率。荧光素酶的本质是蛋白质，含 、 、 、 等元素；AMP(一磷酸腺苷)的组成元素是 C、H、O、N、P，二者共有的元素是 。(3)据图乙可知，不同的温度、 (无机盐或金属或盐)离子浓度和渗透压下酶的活性都不同， 说明温度、(无机盐或金属或盐)离子都能影响荧光素酶活性。 学科网（北京）股份有限公司 $