【课后练习】18 细胞的能量“货币”ATP 人教版生物学 必修1（含答案）

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18 细胞的能量“货币”ATP
一、概念检测
1．判断下列有关叙述的正误
(1)ATP是高能磷酸化合物，只含有3个特殊的化学键(　　)
(2)ATP水解为ADP释放的能量来自特殊的化学键(　　)
(3)细胞内储存有大量的ATP，为生命活动提供能量(　　)
(4)ATP与ADP之间相互转化过程中的能量来源是相同的(　　)
(5)所有生物细胞内ATP合成所需要的能量都来自细胞呼吸作用分解有机物释放的能量(　　)
(6)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(　　)
2．如图表示ATP的结构，下列相关叙述错误的是(　　)
A．①含有磷元素　　　　 B．②很稳定
C．③表示核糖 D．④表示腺嘌呤
3．(2020·德州期末)中国萤火虫保护联盟于2018年6月8日成立，该组织倡议“拒绝萤火虫野生贸易”，并致力于对萤火虫的保护，希望能将萤火虫这个发光的“印章”盖满神州大地。为萤火虫尾部发光直接供能的物质是(　　)
A．糖类 B．蛋白质
C．ATP D．脂肪
4．ATP在一定条件下很容易断裂和重新形成的化学键是(　　)
A．A与P之间的磷酸键
B．前两个P之间的特殊的化学键
C．离A较近的那个特殊的化学键
D．远离A的那个特殊的化学键
5．海洋中的鱼有发光现象，其光能由(　　)
A．电能转变而来
B．ATP转化成ADP时释放的化学能转变而来
C．动能转变而来
D．有机物进行氧化分解释放的热能转变而来
二、综合迁移
6．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个特殊的化学键不易断裂水解
7．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
8．(2020·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为特殊的化学键
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
9．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第三个特殊的化学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特殊的化学键(远离腺苷的那个)，使ADP转变成ATP
A．①③　　　　　　　 B．②④
C．③④ D．①④
10．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
11．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
12.
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A和酶B是同一种酶
D．c1和c2是同一种物质
13．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____________________________________。
(2)ATP中特殊的化学键全部断裂后得到的产物有_________________，由此推测，催化特殊的化学键水解的酶的最适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？_______________________________。
14.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________个特殊的化学键。
(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)①②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”)。
三、应用创新
15．ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，据图判断，下列叙述正确的是(　　)
A．在主动运输过程中，乙的含量会明显增加
B．丙中不含磷酸键，是RNA基本组成单位之一
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．甲→乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶空间结构相同
16．(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
17.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”)，观察现象。
③如果将上述顺序颠倒一下，实验结果是否可靠？解释原因。____________________________________________________。
参考答案
1.答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
2解析：选B　①表示磷酸基团，含有磷元素；②表示特殊的化学键，该化学键不稳定，远离A的那个特殊的化学键很容易断裂，也很容易重新形成；③表示核糖；④表示腺嘌呤。
3解析：选C　ATP是细胞的直接能源物质，萤火虫尾部可以发光，为发光直接供能的物质是ATP。
4解析：选D　ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键易断裂，也容易重新形成。
5解析：选B　生物各项生命活动所需要的能量直接来源于ATP的水解。
6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；细胞内ATP和ADP的含量极少，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水解时远离腺苷的特殊的化学键断裂，形成ADP和Pi，同时释放能量；ATP分子中含有2个特殊的化学键，远离腺苷的特殊的化学键很容易断裂水解。
7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。
8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。
9解析：选C　ATP含有一个腺苷、三个磷酸基团、一个普通化学键、两个特殊的化学键，ATP水解时第二个特殊的化学键(远离腺苷的那个)断裂，储存在特殊的化学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，又可形成第二个特殊的化学键(远离腺苷的那个)，ADP又转化为ATP。
10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。
11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，可形成ADP，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。
12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。
13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。(2)ATP 含有2个特殊的化学键，当2个特殊的化学键全部断裂后得到的产物为腺苷一磷酸和磷酸，因此推测催化特殊的化学键水解的酶的最适pH应偏酸性。(3)与葡萄糖相比，ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的特殊的化学键易水解也易合成，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　(2)腺苷一磷酸(或腺嘌呤核糖核苷酸)和磷酸　酸性　(3)ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的特殊的化学键易水解也易合成　(4)细胞内ATP与ADP之间转化速率较快
14解析：1分子ATP中含有2个特殊的化学键。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的特殊的化学键中的化学能　(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
15解析：选C　图中甲为ATP，乙是ADP，生物体内的ATP和ADP含量非常少，但二者的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡状态，所以主动运输过程中，乙的含量不会明显增加；丙是腺嘌呤核糖核苷酸，含有一个磷酸键；丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成；由于酶具有专一性，催化甲→乙和乙→丙过程的酶是不同的。
16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。
17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)①因为肌肉细胞中有少量的ATP，所以在实验中必须待离体肌肉自身的ATP消耗之后，才能进行实验。②在程序上，采用自身前后对照的方法：应该先滴加葡萄糖溶液，观察肌肉收缩与否，再滴加ATP溶液，再观察现象。③上述实验顺序不能颠倒，因为如果外源ATP未消耗尽的情况下，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细胞直接利用的假象。
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细胞直接利用的假象
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