5.2 细胞的能量“货币”ATP 跟踪检测
一、单选题
1 ．ATP 的结构如图所示， ①③表示组成 ATP 的化学基团， ②④表示化学键。下列有关叙述错误的是
( )
A . ①为腺嘌呤，是一种含氮碱基 B . ②为一种容易断裂和重建的化学键
C ．在 ATP-ADP 循环中， ③可重复利用 D ．若化学键④断裂，可生成化合物 ADP
2 ．下图是 ATP 逐级水解的过程图，其中③是腺苷， ⑤是能量。下列有关叙述错误的是( )
A ．ATP 和①的快速转化依赖于酶的高效性
B . ②是组成 RNA 的基本单位之一
C ．酶的作用机理是降低了化学反应所需的活化能
D ．ATP 水解过程中， II 过程释放⑤最多
3 ．细胞中的 ATP 保证了细胞及时和持续的能量需求，下列叙述错误的是( )
A ．篮球运动时肌肉细胞 ATP 含量与安静时的含量无显著差异
B ．ATP 与 ADP 的相互转化是真核细胞特有的供能机制
C ．ATP 水解酶的合成和发挥作用都伴随 ADP 的生成
D ．ATP 转化成 ADP 释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合
4 ．下图为 ATP（甲）在多种酶催化下连续水解的过程示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是( )
A ．甲→ 乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶的空间结构相同
B ．人体在剧烈运动的过程中，细胞内乙的含量会明显增加
C ．丙中不含特殊的化学键，是 RNA 的基本组成单位之一
D ．丁与戊均为脱氧核苷酸的组成成分，可用于 DNA 的合成
5 ．如图所示为 ATP 和 ADP 相互转化的过程。下列叙述错误的是. ( )
A ．图中“D”代表 ADP ，"T"代表 ATP ，" E”代表能量
B ．ATP 中的“A”与 RNA 中的碱基 A 含义相同
C ．原核细胞中也可以发生 ATP 和 ADP 的相互转化过程
D ．能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通
6 ．某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下， 可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化， 参与细胞
信号传递，如图所示。下列叙述正确的是( )
A ．ATP 作为能量“通货” 能参与细胞信号传递， ATP 是联系吸能反应与放能反应的纽带
B ．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C ．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应需要酶的催化，反应过程可不受温度的限制
D ．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程说明了蛋白质的功能决定其结构
7 ．人的骨骼肌细胞中， ATP 含量仅够剧烈运动时 3s 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。下列叙述错误的是( )
A ．a~b 段 ATP 水解释放的能量主要用于肌肉收缩这一吸能反应
B ．b~c 段 ATP 含量上升的能量来源是细胞呼吸
C ．短跑时，运动员的肌肉细胞进行厌氧呼吸可以缓解体内暂时缺氧的状况
D ．b~c 段只有 ATP 的合成，没有 ATP 的分解
8 ．ATP 、GTP 、CTP 和 UTP 是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基不同；下图是 ATP 的化
学结构图， A 、B 表示物质， “ -Y 表示磷酸基团（Pi）的位置。下列叙述错误的是( )
A ．叶肉细胞中蔗糖的合成过程消耗 ATP
B ．1 分子 GTP 彻底水解可得到 3 种小分子物质
C ．物质 A 和 B 分别是腺嘌呤和核糖， A 和 B 组成腺苷
D ．用 32P 标记 ATP 的 “ 位的 P，作为 DNA 合成的原料，可使 DNA 分子被标记
9 ．《晋书 · 车胤传》记载了东晋时期名臣车胤日夜苦读，将萤火虫聚集起来照明读书的故事。萤火虫尾部可
发光，为发光直接供能的物质的结构如图所示。下列说法错误的是( )
A ．ATP 是细胞内直接的能源物质
B ．ATP 和 ADP 相互转化的速度很快
C ．ATP 转化为 ADP 时， ②和④会发生断裂
D . ①是腺苷， ①可以是合成 RNA 时的原料
10 ．ATP 分子在细胞内能够储存能量、释放能量，从结构上看，原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量
②三个磷酸基团很容易从 ATP 上脱离和结合
③远离腺苷 A 的磷酸基很容易从 ATP 上脱离，使 ATP 转变成 ADP
④ADP 可以迅速与磷酸结合，吸收能量形成高能磷酸键，使 ADP 转变成 ATP
A . ①③ B . ②④ C . ③④ D . ①④
11 ．已知每个细菌内的 ATP 含量基本相同， 因此可利用下列所示原理来检测样品中细菌的数量。下列叙述
错误的是( )
A ．荧光素酶可为上述过程中 ATP 的水解反应提供活化能
B ．该实验中 ATP 水解释放的能量转化为了光能
C ．ATP 中的 A 表示腺苷，由 1 分子腺嘌呤和 1 分子核糖构成
D ．所测的荧光强度与样品中细菌的数量呈正相关
12 ．蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示，形成有活性的蛋白质 是一个磷酸化的过程， 即“开” 的过程， 形成无活性的蛋白是一个去磷酸化的过程， 即“关” 的过程。下列相关
叙述错误的是( )
A ．ATP 是生命活动的直接能源，其分子中含有两个高能磷酸键
B ．分子开关的“开”和“关”都改变了蛋白质的空间结构
C ．蛋白质去磷酸化是一个放能反应，可大量合成 ATP
D ．细胞呼吸产生的 ATP 可用于蛋白质的磷酸化过程
13．2021 年 12 月 9 日， “天宫课堂”第一课正式开讲， 在太空中， 心肌细胞在荧光显微镜下闪闪发光， 还做
起了收缩运动。下列叙述正确的是( )
A ．心肌细胞在收缩过程需要 ATP 水解供能
B ．ATP——ADP 循环使得心肌细胞储存了大量的 ATP
C ．心肌细胞鲜重含量最高的化合物是蛋白质
D ．若将该心肌细胞用龙胆紫溶液进行染色，可在显微镜下看到被染成紫色的染色体
14．H+顺浓度梯度运输可驱动 ATP 合成酶催化 ADP 和 Pi 合成 ATP，如下
图所示。下列关于 ATP 合成酶的叙述，错误的是( )
A ．ATP 合成酶可直接为细胞代谢提供能量
B ．适当升高温度可提高 ATP 合成酶的活性
C ．ATP 合成酶可分布于线粒体、叶绿体内
D ．ATP 合成酶的催化作用与膜内外 H+浓度差有关
15 ．荧光素被 ATP 激活后， 在荧光素酶的催化下， 与氧反应能发出荧光。依据上述原理， 可利用 ATP 荧光
检测仪测定荧光的强度来估测鲜牛奶中细菌的含量。下列叙述错误的是( )
A ．ATP 结构中的末端磷酸基团具有较高的转移势能
B ．荧光素发出荧光的过程存在化学能到光能的转化
C ．需要对样品处理使细菌裂解后才能进行荧光检测
D ．测得的荧光度越强，则细菌细胞中 ATP 含量越高
二、多选题
16 ．磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物， 它能在肌酸激酶的催化下， 将自身的磷酸基团转移到 ADP 分子中合 成 ATP，从而在一段时间内使细胞中 ATP 的含量维持在正常水平。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激， 检测对照组和实验组（肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理） 肌肉收缩前后 ATP 和 ADP 的含量， 结果如下表所
示。下列分析错误的是( )
物质种类 对照组/（10-6mol·g-1） 实验组/（10-6mol·g-1）
收缩前 收缩后 收缩前 收缩后
ATP 1.30 1.30 1.30 0.75
ADP 0.60 0.60 0.60 0.95
A ．本实验的自变量是 ATP 和 ADP 的含量
B ．对照组肌肉收缩前后没有 ATP 和 ADP 的相互转化
C ．磷酸肌酸作为能量存储形式也可为肌细胞直接供能
D ．肌酸激酶阻断剂不能阻断 ATP 合成酶合成 ATP
17 ．如图甲表示细胞中 ATP 与 ADP 相互转化的反应式， a 、b 代表酶， A 、B 代表化合物；图乙表示酶活性
与温度的关系。下列有关叙述错误的是( )
A ．图甲中的 B 含有 2 个特殊化学键
B ．图甲既能持续为生命活动供能，又能避免能量的浪费
C ．酶活性与反应体系中酶的浓度和底物浓度无关
D ．图乙中温度 m 和 n 时酶活性都减低的原因相同
18 ．肾小管是葡萄糖等物质重吸收的重要部位。如图是肾小管上皮细胞转运葡萄糖的示意图，其中 SGLT2、
GLUT2 、钠-钾泵代表载体。相关叙述正确的是( )
A ．SGLT2 和 GLUT2 转运葡萄糖的动力不同
B ．Na+也可通过 GLUT2 主动转运到细胞外
C ．钠-钾泵运输 Na+和 K+属于主动运输
D ．细胞呼吸强度变化会影响葡萄糖重吸收速率
19 ．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功能，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 DNA 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+ 的跨膜运输总是跟放能反应有关，即由 ATP 释放能量供给 Ca2+ 的主动运输
20 ．参与钙离子主动运输的载体蛋白是一种能催化 ATP 水解的酶，载体蛋白在这种酶的作用下发生载体蛋 白的磷酸化，载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，完成钙离子的转运过程。下列有关叙述错误的是
( )
A ．钙离子的主动运输过程伴随着 ATP 的合成过程
B ．钙离子通过载体蛋白主动运输的过程属于吸能反应
C ．载体蛋白磷酸化过程伴随着肽键的断裂，空间结构不能恢复
D ．蛋白质变性剂会影响钙离子的主动运输过程
三、填空题
21 ．为了探究肌肉收缩的直接能源物质是葡萄糖还是 ATP，某研究小组利用以下实验材料用具进行了探究
活动。
材料及用具：0 ．65g/dL 的氯化钠溶液浸泡的新制蛙腓肠肌 2 份、电极（间歇刺激能使肌肉收缩）、1 ．0g/dL
的葡萄糖溶液、 ATP 溶液、滴管，培养皿 2 个等。
(1)实验步骤：
①取两个培养皿编号 A 、B，分别加入 。
②用电极间歇性刺激两组腓肠肌，直至其不能再收缩为止。
③A 组加入一定量的 ATP 溶液， B 组加入 。
④一段时间后用电极间歇性刺激两组腓肠肌后，观察 。
(2)实验结果预期及结论
①若 A 组腓肠肌 ，B 组腓肠肌 ，则 ATP 是直接能源物质；
②若 A 组腓肠肌 ，B 组腓肠肌 ，则葡萄糖是直接能源物质；
③若 A 组腓肠肌 ，B 组腓肠肌 ，则 ATP 和葡萄糖均是直接能源物质：
④若 A 组和 B 组腓肠肌均不收缩，则
(3)分析与讨论：步骤②中电极间歇刺激腓肠肌到不能收缩的目的是 。
22 ．萤火虫在夜晚能发出荧光，独特的发光行为使之成为一类重要的观赏性昆虫。萤火虫幼虫的发光具有 警戒和御敌的作用，而成虫的发光则有诱集等作用。萤火虫发光的基本生物化学反应是虫荧光素酶可以催 化荧光素生成氧化荧光素并且放出荧光，可以用以下这个方程式来表示， ①代表生物体内的某种重要化学
物质。
荧光素+ATP+O2 —g酶 氧化荧光素+①+2Pi+CO2+光
(1)ATP 被喻为生物体的“ 能量货币” ，这种比喻的依据是 。
A ．ATP 是细胞中的储能多糖
B ．ATP 是细胞中唯一的储能物质
C ．ATP 与 ADP 的互相转化可以实现能量的储存和释放
D ．在细胞内 ATP 与 ADP 的转化不需要酶催化
(2)萤火虫发出荧光时， ATP 为荧光素的激发提供直接能源， ATP 结构如图所示。已知 ATP 水解生成上述方
程式中的。和两分子磷酸基团，则该过程中。和断裂的化学键依次是 。
A ．ADP ，Ⅲ B ．ADP ，Ⅱ和Ⅲ
C ．AMP ，Ⅲ D ．AMP ，Ⅱ和Ⅲ
(3)ATP 水解所释放的能量除了用于发出荧光，还可以用于 。
A ．小肠上皮细胞主动吸收葡萄糖 B ．白细胞吞噬细菌
C ．甘油自由扩散进入细胞 D ．肌细胞收缩
(4)利用“ 荧光素酶-荧光素体系”可快速检测食品的细菌数量。其原理是 ATP 含量的多少可反映活菌的数量，
应用 ATP 荧光仪，根据发光强度推测 ATP 含量，进而反映活菌数。下列有关推测正确的是 。
A ．ATP 普遍存在于活细菌的细胞中
B ．细菌细胞中时刻不停地发生着 ATP 和 ADP 的相互转化
C ．荧光强度越强，说明食品中活细菌数量越多
D ．ATP 释放能量后可以构成 DNA 的基本单位
(5)研究人员用多种二价离子分别处理荧光素酶后， 测定离子浓度与发光的关系（如图）。由于荧光素酶单价
昂贵，应用时需要节省荧光素酶的用量，以下哪些离子处理后可以节省酶的用量 。
不同离子处理后的发光强度
A ．Mg2+ B ．Ca2+ C ．Hg2+ D ．Cu2+
某同学利用荧光素、荧光素酶、ATP、葡萄糖等溶液为实验材料，在体外模拟萤火虫发光，具体操作如下，
请分析并回答下列问题：
组别 底物 条件 能源 荧光亮度
① 荧光素 不加酶 ATP -
② 荧光素 荧光素酶 ATP +++
③ 荧光素 高温处理荧光素酶 ATP -
④ 荧光素 不加酶 葡萄糖 -
⑤ 荧光素 荧光素酶 葡萄糖
注：荧光亮度的强弱用“+”表示，无荧光用“--”表示
(6)根据实验设计的原则，以下描述正确的是 。A ．实验设计应控制底物量体积相同
B ．不加酶的组别应用等量蒸馏水替代
C ．实验设计缺乏空白对照组
D ．实验②和③研究温度会影响酶的活性
(7)如果将组别③高温处理的荧光素酶冷却到室温，依然不能发出荧光，可能的原因是： 。
(8)请根据题目信息和所学知识，推测组别⑤的荧光亮度为 （-/+/++/+++），该实验与组别②证
明了 。5.2 细胞的能量“货币”ATP 跟踪检测
一、单选题
1 ．ATP 的结构如图所示， ①③表示组成 ATP 的化学基团， ②④表示化学键。下列有关叙述错误的是
( )
A . ①为腺嘌呤，是一种含氮碱基 B . ②为一种容易断裂和重建的化学键
C ．在 ATP-ADP 循环中， ③可重复利用 D ．若化学键④断裂，可生成化合物 ADP
【答案】D
【分析】ATP 的中文名称叫三磷酸腺苷， 其结构简式为 A-P～P～P，其中 A 代表腺苷， P 代表磷酸基团， -
代表普通磷酸键， ～代表特殊的化学键。ATP 是细胞生命活动的直接能源物质， 在体内含量不高， 可与 ADP
在体内迅速转化。 ①是腺嘌呤， ②和④是特殊的化学键， ③是磷酸基团。
【详解】A 、①为腺嘌呤，是一种含氮碱基， A 正确；
B、化学键②为特殊的化学键，容易断裂和重建， B 正确；
C 、③是磷酸基团，在 ATP-ADP 循环中可重复利用， C 正确；
D、若④特殊的化学键断裂， 即丢掉两个磷酸基团， 则左边的化合物是 AMP（或腺嘌呤核糖核苷酸），D 错
误。
2 ．下图是 ATP 逐级水解的过程图，其中③是腺苷， ⑤是能量。下列有关叙述错误的是( )
A ．ATP 和①的快速转化依赖于酶的高效性
B . ②是组成 RNA 的基本单位之一
C ．酶的作用机理是降低了化学反应所需的活化能
D ．ATP 水解过程中， II 过程释放⑤最多
【答案】D
【分析】据图分析得知：①为 ADP 、②为 AMP 、③是腺苷、 ④是磷酸、 ⑤能量。 Ⅰ和Ⅱ断裂的都是特殊的 化学键，III 断裂的是普通化学键。ATP 中文名称叫三磷酸腺苷，结构简式 A-P～P～P，其中 A 代表腺苷， P 代表磷酸基团，～代表特殊的化学键。水解时远离 A 的磷酸键先断裂，释放的能量是细胞新陈代谢所需
能量的直接来源。
【详解】A 、ATP 与①ADP 的快速转化依赖于酶催化作用的高效性， A 正确；
B 、②为 AMP，是腺嘌呤+核糖+磷酸组成，也称为腺嘌呤核糖核苷酸，是 RNA 的基本单位之一，B 正确；
C、酶的作用机理是降低化学反应的活化能， C 正确；
D 、ATP 水解过程中， Ⅰ过程释放。最多， D 错误。
3 ．细胞中的 ATP 保证了细胞及时和持续的能量需求，下列叙述错误的是( )
A ．篮球运动时肌肉细胞 ATP 含量与安静时的含量无显著差异
B ．ATP 与 ADP 的相互转化是真核细胞特有的供能机制
C ．ATP 水解酶的合成和发挥作用都伴随 ADP 的生成
D ．ATP 转化成 ADP 释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合
【答案】B
【分析】ATP 又叫三磷酸腺苷，简称为 ATP，其结构式是：A-P～P～P 。A 表示腺苷、 T 表示三个、 P 表示 磷酸基团、 “～”表示特殊化学键。 ATP 水解释放能量断裂的是末端的那个特殊磷酸键。 ATP 来源于光合作
用和呼吸作用。放能反应一般与 ATP 的合成相联系，吸能反应一般与 ATP 的水解相联系。
【详解】A、细胞中 ATP 含量稳定，依靠 ATP 与 ADP 之间不断转化，为生命活动提供能量，篮球运动时
肌肉细胞 ATP 含量与安静时的含量无显著差异， A 正确；
B 、ATP 与 ADP 之间不断转化，为各种细胞生物生命活动提供能量，是细胞生物的供能机制， B 错误；
C 、ATP 水解酶的合成过程需要消耗能量，存在 ADP 的生成，发挥作用即水解 ATP 的过程，同样有 ADP
生成， C 正确；
D、ATP 水解释放的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化， 即 ATP 转化成 ADP 释放的磷酸基团能与某些蛋白
质结合， D 正确。
4 ．下图为 ATP（甲）在多种酶催化下连续水解的过程示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是( )
A ．甲→ 乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶的空间结构相同
B ．人体在剧烈运动的过程中，细胞内乙的含量会明显增加
C ．丙中不含特殊的化学键，是 RNA 的基本组成单位之一
D ．丁与戊均为脱氧核苷酸的组成成分，可用于 DNA 的合成
【答案】C
【分析】分析题图：甲含有 3 个磷酸基团，为 ATP，是生命活动的直接能源物质；乙含有 2 个磷酸基团， 为 ADP，可以与 ATP 相互转化；丙含有 1 个磷酸基团，为 AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），是 RNA 的基本组
成单位之一；丁为腺苷；戊为 Pi。
【详解】A、酶具有专一性的特点， 甲→ 乙和乙→丙过程中， 底物种类不同， 起催化作用的酶的空间结构不
同， A 错误；
B、ATP、ADP 在体内含量均很少， 二者转化迅速， 人体在剧烈运动的过程中， 细胞内乙的含量不会明显增
加， B 错误；
C、丙为 AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），不含特殊的化学键，是 RNA 的基本组成单位之一，C 正确；
D、丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，不是脱氧核苷酸的组成成分，是核糖核苷酸的组成成分， D 错误。
5 ．如图所示为 ATP 和 ADP 相互转化的过程。下列叙述错误的是. ( )
A ．图中“D”代表 ADP ，"T"代表 ATP ，" E”代表能量
B ．ATP 中的“A”与 RNA 中的碱基 A 含义相同
C ．原核细胞中也可以发生 ATP 和 ADP 的相互转化过程
D ．能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通
【答案】B
【分析】图示为 ATP 和 ADP 相互转化的过程， D 物质为 ADP ，T 代表的物质为 ATP ，E 为能量。
【详解】A、由图示信息可知，图中“D”代表 ADP ，"T"代表 ATP ，" E”代表能量， A 正确；
B 、ATP 中的 A 是腺苷，包括腺嘌呤和核糖， RNA 中的 A 只是腺嘌呤， B 错误；
C、有细胞结构的生物都有 ATP 和 ADP 的相互转化，这是细胞的统一性之一，C 正确；
D、通过 ATP 和 ADP 的相互转化，能量在吸能反应和放能反应之间流通， D 正确。
6 ．某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下， 可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化， 参与细胞
信号传递，如图所示。下列叙述正确的是( )
A ．ATP 作为能量“通货” 能参与细胞信号传递， ATP 是联系吸能反应与放能反应的纽带
B ．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C ．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应需要酶的催化，反应过程可不受温度的限制
D ．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程说明了蛋白质的功能决定其结构
【答案】A
【分析】分析图示：磷酸化是指蛋白质在蛋白激酶的作用下，其氨基酸的羟基被磷酸基团取代，变成有活 性有功能的蛋白质；去磷酸化是指磷酸化的蛋白质在蛋白磷酸酶的作用下去掉磷酸基团，复原成羟基，失
去活性的过程。
【详解】A 、ATP 在蛋白质磷酸化的过程中提供能量，参与细胞信号传递过程， ATP 的水解总是与吸能反
应相联系， ATP 的合成总是与放能反应相联系，因此 ATP 是联系吸能反应与放能反应的纽带， A 正确；
B、磷酸化需要特定的氨基酸序列， 失去特定氨基酸， 将无法磷酸化。因此这些蛋白质特定磷酸化位点的氨
基酸缺失，会影响细胞信号传递， B 错误；
C、磷酸化是指蛋白质在蛋白激酶的作用下， 其氨基酸的羟基被磷酸基团取代， 变成有活性有功能的蛋白质；
而酶的活性受温度的影响，因此蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的限制， C 错误；
D、磷酸化是指蛋白质在蛋白激酶的作用下， 其氨基酸的羟基被磷酸基团取代， 变成有活性有功能的蛋白质； 去磷酸化是指磷酸化的蛋白质在蛋白磷酸酶的作用下去掉磷酸基团，复原成羟基，失去活性的过程。这些
过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点，即结构决定功能， D 错误。
7 ．人的骨骼肌细胞中， ATP 含量仅够剧烈运动时 3s 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。下列叙述错误的是( )
A ．a~b 段 ATP 水解释放的能量主要用于肌肉收缩这一吸能反应
B ．b~c 段 ATP 含量上升的能量来源是细胞呼吸
C ．短跑时，运动员的肌肉细胞进行厌氧呼吸可以缓解体内暂时缺氧的状况
D ．b~c 段只有 ATP 的合成，没有 ATP 的分解
【答案】D
【分析】分析曲线图：ab 过程表示 ATP 被水解的速率大于其形成的速率；bc 过程表示 ADP 形成 ATP 的速
率大于 ATP 水解的速率。
【详解】A 、ab 段表示肌肉细胞内 ATP 水解速率加快， ATP 水解释放的能量主要用于肌肉收缩这一吸能反
应， A 正确；
B、由于 ATP 含量仅够剧烈运动时 3s 以内的能量供给， ATP 的生成所需能量主要来自细胞呼吸释放的能量，
故 bc 段 ATP 含量上升的能量来源是细胞呼吸， B 正确；
C、肌肉细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施， C 正确；
D、无论 ab 段还是 bc 段， ATP 的合成与分解都处于动态平衡， 既有 ATP 的合成， 又有 ATP 的分解， D 错
误。
8 ．ATP 、GTP 、CTP 和 UTP 是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基不同；下图是 ATP 的化
学结构图， A 、B 表示物质， “ -Y 表示磷酸基团（Pi）的位置。下列叙述错误的是( )
A ．叶肉细胞中蔗糖的合成过程消耗 ATP
B ．1 分子 GTP 彻底水解可得到 3 种小分子物质
C ．物质 A 和 B 分别是腺嘌呤和核糖， A 和 B 组成腺苷
D ．用 32P 标记 ATP 的 “ 位的 P，作为 DNA 合成的原料，可使 DNA 分子被标记
【答案】D
【分析】ATP 的结构式可简写成 A-P～P～P，式中 A 代表腺苷，T 代表 3 个，P 代表磷酸基团， ～代表特殊的化 学键。通常断裂和合成的是第二个特殊的化学键。一个 ATP 分子中含有一个腺苷、3 个磷酸基团、2 个特殊 的化学键。 ATP 的一个特殊的化学键水解，形成 ADP（二磷酸腺苷），两个特殊的化学键水解，形成 AMP
（一磷酸腺苷）。
【详解】A、叶肉细胞中， 淀粉运出叶绿体时先水解 ATP，然后通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中， 由
葡萄糖和果糖合成蔗糖（吸能反应），故叶肉细胞中蔗糖的合成过程一定消耗 ATP ，A 正确；
B 、ATP 、GTP 、CTP 和 UTP 是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同， 1 分子 GTP 彻
底水解可得到 3 种小分子物质，磷酸、核糖和 G（鸟嘌呤），B 正确；
C 、一个 ATP 分子中含有 1 个腺嘌呤、 1 个核糖、 3 个磷酸基团，其中物质 A 为腺嘌呤，物质 B 为核糖，
腺苷由 A 腺嘌呤和 B 核糖组成， C 正确；
D、用 32P 标记 ATP 的 “ 位的 P，作为 RNA 合成的原料，可使 RNA 分子被标记， D 错误。
9 ．《晋书 · 车胤传》记载了东晋时期名臣车胤日夜苦读，将萤火虫聚集起来照明读书的故事。萤火虫尾部可
发光，为发光直接供能的物质的结构如图所示。下列说法错误的是( )
A ．ATP 是细胞内直接的能源物质
B ．ATP 和 ADP 相互转化的速度很快
C ．ATP 转化为 ADP 时， ②和④会发生断裂
D . ①是腺苷， ①可以是合成 RNA 时的原料
【答案】C
【分析】分析题图可知， ①是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
【详解】A 、ATP 是细胞内直接的能源物质， A 正确；
B 、ATP 在细胞中含量很少，但是其与 ADP 的相互转化是非常迅速的， B 正确；
C 、ATP 转化为 ADP 时， ②特殊化学键会发生断裂， ④不会断裂， C 错误；
D 、①是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，故①可以是合成 RNA 时的原料， D 正确。
10 ．ATP 分子在细胞内能够储存能量、释放能量，从结构上看，原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量
②三个磷酸基团很容易从 ATP 上脱离和结合
③远离腺苷 A 的磷酸基很容易从 ATP 上脱离，使 ATP 转变成 ADP
④ADP 可以迅速与磷酸结合，吸收能量形成高能磷酸键，使 ADP 转变成 ATP
A . ①③ B . ②④ C . ③④ D . ①④
【答案】C
【分析】ATP 是生物体直接的能源物质， ATP 的结构式为 A-P～P～P，其中“-”为普通磷酸键， ~ 为高能 磷酸键， “A”为腺苷由腺嘌呤和核糖组成， 离腺苷较远的高能磷酸键易发生断裂， 从而形成 ADP，如果两个 高能磷酸键都发生断裂，则形成 AMP 即腺嘌呤核糖核苷酸；生物体合成 ATP 的生理过程有光合作用和呼
吸作用。
【详解】①腺苷是指 ATP 中的 A，是由腺嘌呤和核糖组成的，腺苷不能吸收能量和释放能量， ①错误；
②远离腺苷的第三个磷酸基团很容易从 ATP 上脱离和结合， ②错误；
③在酶的作用下，远离腺苷 A 的磷酸基团很容易从 ATP 上脱离，使 ATP 转变成 ADP ，③正确； ④ADP 可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成末端的磷酸键，使 ADP 转变成 ATP ，④正确。
综上分析， C 正确， ABD 错误。
11 ．已知每个细菌内的 ATP 含量基本相同， 因此可利用下列所示原理来检测样品中细菌的数量。下列叙述
错误的是( )
A ．荧光素酶可为上述过程中 ATP 的水解反应提供活化能
B ．该实验中 ATP 水解释放的能量转化为了光能
C ．ATP 中的 A 表示腺苷，由 1 分子腺嘌呤和 1 分子核糖构成
D ．所测的荧光强度与样品中细菌的数量呈正相关
【答案】A
【分析】ATP 在细胞内的含量很少，但是细胞对于 ATP 的需要量很大，ATP 与 ADP 在细胞内不停地转化，
保证了细胞对于 ATP 的大量需求。
【详解】A、荧光素酶不为化学反应提供活化能，而是降低化学反应所需活化能， A 错误；
B、由题中所示原理可知，该反应中 ATP 水解释放的能量部分转化为了荧光的光能， B 正确；
C 、ATP 中文名为三磷酸腺苷，其中 A 表示腺苷，由 1 分子腺嘌呤和 1 分子核糖构成， C 正确；
D、该原理就是根据荧光的强弱来判断 ATP 的多少，从而判断细菌数量，荧光越强，说明 ATP 含量越高，
从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关， D 正确。
12 ．蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示，形成有活性的蛋白质 是一个磷酸化的过程， 即“开” 的过程， 形成无活性的蛋白是一个去磷酸化的过程， 即“关” 的过程。下列相关
叙述错误的是( )
A ．ATP 是生命活动的直接能源，其分子中含有两个高能磷酸键
B ．分子开关的“开”和“关”都改变了蛋白质的空间结构
C ．蛋白质去磷酸化是一个放能反应，可大量合成 ATP
D ．细胞呼吸产生的 ATP 可用于蛋白质的磷酸化过程
【答案】C
【分析】分析图示，无活性的蛋白磷酸化形成有活性的蛋白，有活性的蛋白去磷酸化形成无活性的蛋白。
【详解】A 、ATP 是生命活动的直接能源物质，其结构式是： A-P～P～P，含有两个高能磷酸键， A 正确；
B 、ATP 将蛋白质磷酸化，形成 ADP 和磷酸化的蛋白质，同时蛋白质的空间结构发生改变，当磷酸化的蛋
白质上的磷酸基团脱落时会发生性状改变， 因此分子开关的“开”和“关”都改变了蛋白质的空间结构， B 正确； C、蛋白质去磷酸化过程释放的能量，属于放能反应，但是释放的能量不能用于合成 ATP ，ATP 合成时能
量来源是光能或者有机物氧化分解释放的能量， C 错误；
D、通过图示可知，蛋白质磷酸化过程需要消耗 ATP，是一个吸能反应，与 ATP 的水解相联系，因此细胞
呼吸产生的 ATP 可用于蛋白质的磷酸化过程， D 正确。
13．2021 年 12 月 9 日， “天宫课堂”第一课正式开讲， 在太空中， 心肌细胞在荧光显微镜下闪闪发光， 还做
起了收缩运动。下列叙述正确的是( )
A ．心肌细胞在收缩过程需要 ATP 水解供能
B ．ATP——ADP 循环使得心肌细胞储存了大量的 ATP
C ．心肌细胞鲜重含量最高的化合物是蛋白质
D ．若将该心肌细胞用龙胆紫溶液进行染色，可在显微镜下看到被染成紫色的染色体
【答案】A
【分析】在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异
的过程，叫细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达。
【详解】A 、ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，心肌细胞在收缩过程中需要 ATP 水解供能， A 正确；
B 、ATP 和 ADP 的转换过程十分迅速， ATP 在细胞中含量很少， B 错误；
C、心肌细胞鲜重含量最高的化合物是水， C 错误；
D、心肌细胞是高度分化的细胞， 一般不进行细胞分裂，无法观察到染色体， D 错误。
14．H+顺浓度梯度运输可驱动 ATP 合成酶催化 ADP 和 Pi 合成 ATP，如下
图所示。下列关于 ATP 合成酶的叙述，错误的是( )
A ．ATP 合成酶可直接为细胞代谢提供能量
B ．适当升高温度可提高 ATP 合成酶的活性
C ．ATP 合成酶可分布于线粒体、叶绿体内
D ．ATP 合成酶的催化作用与膜内外 H+浓度差有关
【答案】A
【分析】由图可知， ATP 合成酶催化 ATP 合成的能量来自膜两侧 H+ 的浓度差； ATP 来源于光合作用和呼
吸作用。
【详解】A 、ATP 合成酶催化合成 ATP ，ATP 可直接为细胞代谢提供能量， A 错误；
B、酶需要适宜的温度，适当升高温度可提高 ATP 合成酶的活性， B 正确；
C、光合作用和呼吸作用能合成 ATP ，ATP 合成酶可分布于细胞质基质、线粒体、叶绿体中有， C 正确；
D 、ATP 合成酶催化 ATP 合成的能量来自膜两侧 H+ 的浓度差，所以 ATP 合成酶的催化作用与膜内外 H+浓
度差有关， D 正确。
15 ．荧光素被 ATP 激活后， 在荧光素酶的催化下， 与氧反应能发出荧光。依据上述原理， 可利用 ATP 荧光
检测仪测定荧光的强度来估测鲜牛奶中细菌的含量。下列叙述错误的是( )
A ．ATP 结构中的末端磷酸基团具有较高的转移势能
B ．荧光素发出荧光的过程存在化学能到光能的转化
C ．需要对样品处理使细菌裂解后才能进行荧光检测
D ．测得的荧光度越强，则细菌细胞中 ATP 含量越高
【答案】D
【分析】ADP 与 ATP 相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。 ATP 转化成 ADP，释放的 能量用于各项生命活动；对于绿色植物来说，ADP 转化成 ATP 的过程中，所需要的能量既可以来自光能， 也可以来自呼吸作用所释放的能量；对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时
有机物分解所释放的能量。
【详解】A、由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因， 使得这种化学键不稳定， 末端磷酸基
团有一种离开 ATP 而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能， A 正确；
B、ATP 在酶的作用下水解时， 脱离下来的末端磷酸基团挟能量与荧光素分子结合， 从而使荧光素发出荧光，
这个过程中储存在 ATP 中的化学能转化为光能， B 正确；
C、对样品处理使细菌裂解后释放更多的 ATP，细菌细胞越多， ATP 量越高，发出的荧光也就越强，因此
需要对样品处理使细菌裂解后才能进行荧光检测， C 正确；
D、每个细胞的 ATP 量与胞内容积成正比， 因此荧光度越强， 不能说明细菌细胞中 ATP 含量越高， D 错误。
二、多选题
16 ．磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物， 它能在肌酸激酶的催化下， 将自身的磷酸基团转移到 ADP 分子中合 成 ATP，从而在一段时间内使细胞中 ATP 的含量维持在正常水平。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激， 检测对照组和实验组（肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理） 肌肉收缩前后 ATP 和 ADP 的含量， 结果如下表所
示。下列分析错误的是( )
物质种类 对照组/（10-6mol·g-1） 实验组/（10-6mol·g-1）
收缩前 收缩后 收缩前 收缩后
ATP 1.30 1.30 1.30 0.75
ADP 0.60 0.60 0.60 0.95
A ．本实验的自变量是 ATP 和 ADP 的含量
B ．对照组肌肉收缩前后没有 ATP 和 ADP 的相互转化
C ．磷酸肌酸作为能量存储形式也可为肌细胞直接供能
D ．肌酸激酶阻断剂不能阻断 ATP 合成酶合成 ATP
【答案】ABC
【分析】分析题意：本实验的自变量是是否对肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理，因变量是 ATP 和 ADP 的含 量。据表中数据可知，实验组肌肉收缩前 ATP 含量为 1.30，收缩后为 0.75 ，ATP 净消耗量为 0.55；而肌肉 收缩后 ADP 的净增加量为 0.95-0.60=0.35，说明肌酸激酶阻断剂不能阻断 ATP 合成酶合成 ATP。对照组肌
肉收缩前后 ATP 与 ADP 的含量不变，说明 ATP 与 ADP 的转化处于动态平衡。
【详解】A、本实验的自变量是是否对肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理， 因变量是 ATP 和 ADP 的含量， A
错误；
B、对照组肌肉收缩前后 ATP 与 ADP 的含量不变，说明 ATP 与 ADP 的转化处于动态平衡， B 错误；
C、磷酸肌酸作为能量存储形式不可为肌细胞直接供能， 在肌酸激酶的催化下， 将磷酸肌酸的磷酸基团转移
到 ADP 分子中合成 ATP，由 ATP 为肌细胞直接供能， C 错误；
D、据表中数据可知，实验组肌肉收缩前 ATP 含量为 1.30，收缩后为 0.75 ，ATP 净消耗量为 0.55；而肌肉
收缩后 ADP 的净增加量为 0.95-0.60=0.35，说明肌酸激酶阻断剂不能阻断 ATP 合成酶合成 ATP ，D 正确。
17 ．如图甲表示细胞中 ATP 与 ADP 相互转化的反应式， a 、b 代表酶， A 、B 代表化合物；图乙表示酶活性
与温度的关系。下列有关叙述错误的是( )
A ．图甲中的 B 含有 2 个特殊化学键
B ．图甲既能持续为生命活动供能，又能避免能量的浪费
C ．酶活性与反应体系中酶的浓度和底物浓度无关
D ．图乙中温度 m 和 n 时酶活性都减低的原因相同
【答案】AD
【分析】分析图甲：a 催化的是 ATP 水解反应， b 催化的是 ATP 合成反应， A 为 ATP ，B 为 ADP。分析图
乙：温度为 m 时比 n 时酶活性低，但温度为 m 时酶的空间结构稳定，温度为 n 时酶的空间结构有可能部分
被破坏。
【详解】A、图甲中的 B 为 ADP，含有 1 个特殊化学键， A 错误；
B、图甲 ATP 和 ADP 的相互转换，既能持续为生命活动供能，又能避免能量的浪费， B 正确；
C、酶活性反应体系中酶的浓度和底物浓度不会改变酶的结构，不会影响酶活性， C 正确；
D、图乙中温度 m 为低温环境， 抑制酶的活性， n 时酶处于高温环境， 温度过高会改变酶的空间结构使酶活
性减低，可见两者降低酶活性的原因不相同， D 错误。
18 ．肾小管是葡萄糖等物质重吸收的重要部位。如图是肾小管上皮细胞转运葡萄糖的示意图，其中 SGLT2、
GLUT2 、钠-钾泵代表载体。相关叙述正确的是( )
A ．SGLT2 和 GLUT2 转运葡萄糖的动力不同
B ．Na+也可通过 GLUT2 主动转运到细胞外
C ．钠-钾泵运输 Na+和 K+属于主动运输
D ．细胞呼吸强度变化会影响葡萄糖重吸收速率
【答案】ACD
【分析】物质跨膜运输主要包括两种方式：被动运输和主动运输，被动运输又包括自由扩散和协助扩散。 被动运输是由高浓度向低浓度一侧扩散，而主动运输是由低浓度向高浓度一侧运输。其中协助扩散需要载
体蛋白的协助，但不需要消耗能量；而主动运输既需要消耗能量，也需要载体蛋白的协助。
【详解】A、据图可知， SGLT2 和 GLUT2 转运葡萄糖的动力不同，前者是借助钠离子形成的势能，后者是
依赖于浓度差， A 正确；
B、据图可知， Na+通过钠-钾泵进行运输， B 错误；
C、据图可知， 钠-钾泵运输 Na+和 K+都是逆浓度梯度运输， 且需要消耗能量（ATP 水解），故属于主动运输，
C 正确；
D、细胞呼吸强度会影响 ATP 的生成， ATP 影响钠离子浓度梯度的建立， 进而会影响葡萄糖重吸收速率， D
正确。
19 ．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功能，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 DNA 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+ 的跨膜运输总是跟放能反应有关，即由 ATP 释放能量供给 Ca2+ 的主动运输
【答案】AD
【分析】ATP 的结构简式是 A-P～P～P，其中 A 代表腺苷， T 是三的意思， P 代表磷酸基团。 ATP 和 ADP 的转化过程中，能量来源不同： ATP 水解释放的能量，来自特殊的化学键的化学能，并用于生命活动；合 成 ATP 的能量来自呼吸作用或光合作用。场所不同：ATP 水解在细胞的各处。ATP 合成在线粒体， 叶绿体，
细胞质基质。
【详解】A、ATP 中的"~"代表一种特殊的化学键， 断开离 A 最远的两个这种化学键， 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 错误；
B、如图所示， 参与 Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化 ATP 水解的酶， 当膜内侧的 Ca2+与其相应位点
结合时，酶活性就被激活了， B 正确；
C、在运输 Ca2+ 的载体蛋白这种酶的作用下， 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，此过程就是载体蛋白的磷酸化， C 正确；
D、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， 而放能反应往往伴随着 ATP 的
合成， D 错误。
20 ．参与钙离子主动运输的载体蛋白是一种能催化 ATP 水解的酶，载体蛋白在这种酶的作用下发生载体蛋
白的磷酸化，载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，完成钙离子的转运过程。下列有关叙述错误的是
( )
A ．钙离子的主动运输过程伴随着 ATP 的合成过程
B ．钙离子通过载体蛋白主动运输的过程属于吸能反应
C ．载体蛋白磷酸化过程伴随着肽键的断裂，空间结构不能恢复
D ．蛋白质变性剂会影响钙离子的主动运输过程
【答案】AC
【分析】1、物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，常见的有水、气体、甘油、苯、酒精等。 2、进出细胞的物质借助膜转运蛋白的扩散，叫做协助扩散，如红细胞吸收葡萄糖。 3、从低浓度一侧运输 到高浓度一侧，需要载体蛋白质的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主 动运输，常见的如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖、钾离子等。据题意可知，离子通过离子泵的跨
膜运输需要载体和消耗能量，属于主动运输。
【详解】A、钙离子的主动运输过程伴随着 ATP 的水解过程， A 错误；
B、钙离子通过载体蛋白主动运输的过程需要消耗能量，属于吸能反应， B 正确；
C、载体蛋白磷酸化过程肽键没有断裂，完成转运后，转运蛋白空间结构恢复原状， C 错误；
D、钙离子的主动运输过程需要载体蛋白的协助， 蛋白质变性剂会使转运蛋白变性失活， 从而影响钙离子的
主动运输过程， D 正确。
三、填空题
21 ．为了探究肌肉收缩的直接能源物质是葡萄糖还是 ATP，某研究小组利用以下实验材料用具进行了探究
活动。
材料及用具：0 ．65g/dL 的氯化钠溶液浸泡的新制蛙腓肠肌 2 份、电极（间歇刺激能使肌肉收缩）、1 ．0g/dL
的葡萄糖溶液、 ATP 溶液、滴管，培养皿 2 个等。
(1)实验步骤：
①取两个培养皿编号 A 、B，分别加入 。
②用电极间歇性刺激两组腓肠肌，直至其不能再收缩为止。
③A 组加入一定量的 ATP 溶液， B 组加入 。
④一段时间后用电极间歇性刺激两组腓肠肌后，观察 。
(2)实验结果预期及结论
①若 A 组腓肠肌 ，B 组腓肠肌 ，则 ATP 是直接能源物质；
②若 A 组腓肠肌 ，B 组腓肠肌 ，则葡萄糖是直接能源物质；
③若 A 组腓肠肌 ，B 组腓肠肌 ，则 ATP 和葡萄糖均是直接能源物质：
④若 A 组和 B 组腓肠肌均不收缩，则
(3) 分析与讨论：步骤②中电极间歇刺激腓肠肌到不能收缩的目的是 。
【答案】(1) 0 ．65g/dL 的氯化钠溶液浸泡的新制蛙腓肠肌 1 分 等量的葡萄糖溶液 骨骼肌标本是否
收缩
(2) 收缩 不收缩 不收缩 收缩 收缩 收缩 ATP 和葡萄糖都不是直接的能源物质
(3)消耗细胞中的 ATP
【分析】ATP 是绝大多数生命活动所需能量的直接来源。生物体内能量的转化和传递过程， ATP 是一种关 键的物质。 ATP 是生物体内直接提供可利用能量的物质，是细胞内能量转换的“ 中转站” 。各种形式的能量 转换都是以 ATP 为中心环节的。生物体内由于有各种酶作为生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存
在。因此 ATP 中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。
【详解】（1）实验自变量是加入的物质是葡萄糖还是 ATP，所以需要消耗细胞内原有的能量，再加入相应
的物质观察实验现象；
①取两个培养皿编号 A 、B，分别加入 0 ．65g/dL 的氯化钠溶液浸泡的新制蛙腓肠肌 1 分；
②用电极间歇性刺激两组腓肠肌，直至其不能再收缩为止。
③A 组加入一定量的 ATP 溶液， B 组加入等量的葡萄糖溶液；
④一段时间后用电极间歇性刺激两组腓肠肌后，观察骨骼肌标本是否收缩。
（2）①如果 ATP 是直接能源物质。则 A 组加入了 ATP 溶液，会收缩， B 组加入葡萄糖溶液，不会收缩；
②如果葡萄糖是直接能源物质，则 A 组加入 ATP 溶液，不会收缩， B 组加入葡萄糖溶液，会收缩；
③如果 ATP 和葡萄糖均是直接能源物质，则 A 组和 B 组都会收缩；
④若 A 组和 B 组腓肠肌均不收缩，则 ATP 和葡萄糖都不是直接的能源物质。
（3）步骤②中用电极间歇性刺激两组腓肠肌直至其不能再收缩为止，目的是为了消耗细胞中的 ATP。
22 ．萤火虫在夜晚能发出荧光，独特的发光行为使之成为一类重要的观赏性昆虫。萤火虫幼虫的发光具有 警戒和御敌的作用，而成虫的发光则有诱集等作用。萤火虫发光的基本生物化学反应是虫荧光素酶可以催 化荧光素生成氧化荧光素并且放出荧光，可以用以下这个方程式来表示， ①代表生物体内的某种重要化学
物质。
荧光素+ATP+O2 —g酶 氧化荧光素+①+2Pi+CO2+光
(1)ATP 被喻为生物体的“ 能量货币” ，这种比喻的依据是 。
A ．ATP 是细胞中的储能多糖
B ．ATP 是细胞中唯一的储能物质
C ．ATP 与 ADP 的互相转化可以实现能量的储存和释放
D ．在细胞内 ATP 与 ADP 的转化不需要酶催化
(2)萤火虫发出荧光时， ATP 为荧光素的激发提供直接能源， ATP 结构如图所示。已知 ATP 水解生成上述方
程式中的。和两分子磷酸基团，则该过程中。和断裂的化学键依次是 。
A ．ADP ，Ⅲ B ．ADP ，Ⅱ和Ⅲ
C ．AMP ，Ⅲ D ．AMP ，Ⅱ和Ⅲ
(3)ATP 水解所释放的能量除了用于发出荧光，还可以用于 。
A ．小肠上皮细胞主动吸收葡萄糖 B ．白细胞吞噬细菌
C ．甘油自由扩散进入细胞 D ．肌细胞收缩
(4)利用“ 荧光素酶-荧光素体系”可快速检测食品的细菌数量。其原理是 ATP 含量的多少可反映活菌的数量，
应用 ATP 荧光仪，根据发光强度推测 ATP 含量，进而反映活菌数。下列有关推测正确的是 。
A ．ATP 普遍存在于活细菌的细胞中
B ．细菌细胞中时刻不停地发生着 ATP 和 ADP 的相互转化
C ．荧光强度越强，说明食品中活细菌数量越多
D ．ATP 释放能量后可以构成 DNA 的基本单位
(5)研究人员用多种二价离子分别处理荧光素酶后， 测定离子浓度与发光的关系（如图）。由于荧光素酶单价
昂贵，应用时需要节省荧光素酶的用量，以下哪些离子处理后可以节省酶的用量 。
不同离子处理后的发光强度
A ．Mg2+ B ．Ca2+ C ．Hg2+ D ．Cu2+
某同学利用荧光素、荧光素酶、ATP、葡萄糖等溶液为实验材料，在体外模拟萤火虫发光，具体操作如下，
请分析并回答下列问题：
组别 底物 条件 能源 荧光亮度
① 荧光素 不加酶 ATP -
② 荧光素 荧光素酶 ATP +++
③ 荧光素 高温处理荧光素酶 ATP -
④ 荧光素 不加酶 葡萄糖 -
⑤ 荧光素 荧光素酶 葡萄糖
注：荧光亮度的强弱用“+”表示，无荧光用“--”表示
(6)根据实验设计的原则，以下描述正确的是 。A ．实验设计应控制底物量体积相同
B ．不加酶的组别应用等量蒸馏水替代
C ．实验设计缺乏空白对照组
D ．实验②和③研究温度会影响酶的活性
(7)如果将组别③高温处理的荧光素酶冷却到室温，依然不能发出荧光，可能的原因是： 。
(8)请根据题目信息和所学知识，推测组别⑤的荧光亮度为 （-/+/++/+++），该实验与组别②证
明了 。
【答案】(1)C (2)D (3)ABD (4)ABC (5)AB (6)ABCD
(7)高温会破坏蛋白质的空间结构，酶失去活性，不会恢复
(8) － 荧光素发光的直接能源是 ATP,不是葡萄糖
【分析】ATP 的中文名称叫腺苷三磷酸，其结构简式为 A-P~P~P ，ATP 为直接能源物质，在体内含量不高，
可与 ADP 在体内迅速转化。已知荧光素在荧光素酶和能量的作用下与氧发生化学反应，发出荧光。
（1）A 、ATP 是细胞中的直接供能物质，不是多糖， A 错误；
B、糖类是细胞中的主要供能物质， 脂肪是细胞中的主要储能物质， 淀粉是植物细胞中特有的储能物质， 糖
原是动物细胞中的储能物质，而 ATP 是细胞中直接供能物质， B 错误；
C、ATP 在活细胞中的含量很少， ATP 与 ADP 可迅速互相转化， 因其中的特殊的化学键很容易水解和合成，
水解时释放出大量能量，供生命活动利用，故 ATP 被喻为生物体的“ 能量货币” ，C 正确；
D、在细胞内 ATP 与 ADP 的相互转化过程需要酶的催化， D 错误。
故选 C。
（2）萤火虫发出荧光时， ATP 为荧光素的激发提供直接能源， ATP 结构式是 A-P~P~P ，A 表示腺苷， T 表示三个， P 表示磷酸基团， “~”表示特殊化学键， ATP 水解生成①和两分子磷酸基团，该过程中①是
AMP，即 A-P，断裂的化学键是特殊化学键，即Ⅱ和Ⅲ , D 正确， ABC 错误。
故选 D。
（3）A、小肠上皮细胞吸收葡萄糖属于主动运输，需要消耗 ATP 供能， A 符合题意；
B、白细胞吞噬细菌属于胞吞作用，需要消耗 ATP 供能， B 符合题意；
C、甘油自由扩散进入细胞，不需要消耗能量， C 不符合题意；
D、肌细胞收缩需要消耗能量，需要 ATP 供能， D 符合题意。
故选 ABD。
（4）A 、ATP 是生命活动能量的直接来源，普遍存在于活细菌的细胞中， A 正确；
B 、ATP 在细胞内数量并不很多，可以和 ADP 迅速转化形成， ATP 和 ADP 转化在活细胞中时刻不停地进
行， B 正确；
C、荧光素酶在 ATP 作用下可以催化荧光素生成氧化荧光素并且放出荧光，荧光强度越强，说明食品中活
细菌数量越多， C 正确；
D、ATP 脱去两个磷酸基团后产物是腺嘌呤核糖核苷酸， 是 RNA 的基本单位， DNA 的基本单位是脱氧核苷
酸， D 错误。
故选 ABC。
（5）荧光素酶可以催化荧光素生成氧化荧光素并且放出荧光，据图可知，在加入 Mg2+和 Ca2+ 的条件下发 光强度更高， 说明 Mg2+和 Ca2+ 能促进荧光素酶的活性；Hg2+和 Cu2+ 的条件下发光强度较低， 说明 Hg2+和 Cu2+
叶能抑制荧光素酶的活性，因此用 Mg2+和 Ca2+处理后可以节省酶的用量， AB 正确， CD 错误。
故选 AB。
（6）A、该实验中底物量属于无关变量，实验中应该适宜且相同， A 正确；
B、为保证无关变量相同且适宜，不加酶的组别应用等量蒸馏水替代， B 正确；
C、该实验中缺乏空白对照，应设空白对照组，只加荧光素， C 正确；
D、实验②和③的自变量为荧光酶是否高温处理，因此实验②和③是研究温度会影响酶的活性， D 正确。
故选 ABCD。
（7）高温会破坏蛋白质的空间结构， 酶失去活性， 即使将温度降为室温， 空间结构不会恢复， 酶活性不会
恢复，因此组别③高温处理的荧光素酶冷却到室温，依然不能发出荧光。
（8）据题意可知，荧光素酶可以催化荧光素生成氧化荧光素并且放出荧光，但需要 ATP 供能，组别⑤的
能量物质是葡萄糖，不能直接提供能量，因此荧光亮度为- ，该实验也证明了荧光素发光的直接能源是
ATP，而不是葡萄糖。
