2025人教版高中生物必修1同步练习题--第2节　细胞的能量“货币”ATP（含解析）

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2025人教版高中生物必修1
第2节　细胞的能量“货币”ATP
基础过关练
题组一　ATP的结构与功能
1.(2024河北百校联盟月考)ATP可为生命活动直接提供能量,ATP的结构如图所示,下列叙述正确的是(　　)
A.②表示脱氧核糖
B.③断裂后会产生ADP
C.细胞中储存着大量的ATP以满足对能量的需求
D.ATP的化学性质很不稳定与④易断裂有关
2.(2024重庆巴蜀中学期末)如图是ATP的结构示意图,下列相关说法正确的是(　　)
A.图中a是DNA的基本组成单位之一
B.图中c代表的化学键比b更易水解断裂
C.图中磷酸基团都带正电,使得b和c不稳定
D.一分子ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
3.(2024辽宁铁岭期末)ATP是细胞内流通的能量“货币”。下列关于ATP的说法中,不正确的是(　　)
A.细胞中需要能量的生命活动都由ATP直接提供能量
B.参与ATP形成的元素与核酸相同
C.植物根尖成熟区吸收Mg2+与ATP的水解相联系
D.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
4.(2024福建三明一中开学考)在下列几种化合物的化学组成中,“○”中所对应的含义最接近的是(　　)
A.①和⑤a,④和⑤b
B.②和③,④和⑤b
C.③和④,②和⑤b
D.①和③,⑤b和⑤a
5.细胞内有多种高能磷酸化合物,如NTP和dNTP。ATP是NTP家族中的一员,dATP是dNTP家族中的一员。每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸,而每个dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核糖核苷酸。下列相关叙述不合理的是(　　)
A.NTP和dNTP都能作为直接能源物质
B.dNTP彻底水解的产物中可能含尿嘧啶
C.NTP失去离腺苷最远的磷酸基团可得到NDP
D.每个NTP分子中都含有3个磷酸基团
题组二　ATP与ADP可以相互转化
6.(2024湖南临澧一中月考)如图所示为ATP和ADP之间的转化,下列说法中正确的是(　　)
A.M为ADP,N为ATP
B.X1和X2是同一种物质
C.能量1和能量2来源相同
D.ATP与ADP的相互转化在所有生物体内都存在,体现生物界的统一性
7.(2024河北沧州阶段练习)如图是有关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)图中的a、b分别代表　　　　　　　　。在细胞中进行②反应时,能量来自　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)①②反应进行时所需要的酶一样吗 为什么 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。由此可见①②　　　　(填“是”或“不是”)可逆反应。
(3)ATP的结构简式是　　　　　　　　,ATP在肌肉细胞中含量很低,却能满足细胞对能量的需求,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
题组三　ATP的利用
8.(2024四川泸州期末)当细胞膜内侧的Ca2+与其在细胞膜上的载体蛋白结合时,该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上,使载体蛋白磷酸化,磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变,将Ca2+释放到膜外。下列关于该过程的描述,不正确的是(　　)
A.该Ca2+载体蛋白可视为一种能催化ATP水解的酶
B.该Ca2+载体蛋白磷酸化时,ATP转换为ADP释放能量
C.该Ca2+载体蛋白磷酸化后空间结构改变,但其活性未变
D.在水稻无土栽培过程中,向培养液通气有利于Ca2+的释放
9.(2024吉林东北师大附中月考)“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤”,夜空中与星光媲美的点点流萤,常作为浪漫意象出现在诗文中。下列有关叙述错误的是(　　)
A.萤火虫发光需要细胞中的ATP提供能量
B.萤火虫能利用发光细胞中的大量ATP持续发光
C.萤火虫发光是将化学能转化为光能的过程
D.萤火虫尾部发光器发光时,细胞中ATP的水解速率与ATP的合成速率基本相等
10.人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3 s以内的能量供应。某运动员参加短跑比赛过程中,肌肉细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。请据图回答下列问题:
(1)a→b的变化过程,ATP被水解,释放的能量用于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)b→c过程中,ATP含量增加,说明　　　　　　　　增强,释放更多的能量,供ADP合成ATP,补充消耗的ATP。
(3)从整个曲线看,肌细胞中ATP的含量不会降为零,说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)写出细胞新陈代谢放能反应中ADP与ATP之间的转化关系式　　　　　　　　　　　　　　　　　,在吸能反应中ADP与ATP之间的转化关系式　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升练
题组　ATP的结构及功能
1.(2023江西南昌月考)酶是细胞代谢不可缺少的催化剂,ATP是生命活动的直接能源物质。如图是ATP逐级水解的过程图,以下说法正确的是(　　)
A.细胞内的酶和ATP均为多聚体,二者的合成过程均为吸能反应
B.细胞内的放能反应一般和ATP的水解有关,吸能反应一般和ATP的合成有关
C.一分子ATP水解为③的过程中,阶段Ⅲ释放的⑤最多
D.ATP水解释放的④可使蛋白质发生磷酸化导致其空间结构改变
2.(2024北京西城期末)磷酸肌酸(C~P)是一种高能磷酸化合物,可以发生如下反应:
磷酸肌酸(C~P)+ADPATP+肌酸(C)
运动时,C~P的磷酸基团转移给ADP,生成ATP供肌肉收缩利用。下列叙述错误的是(　　)
A.ATP的末端磷酸基团可挟能量转移给肌酸
B.ATP是驱动肌肉收缩的直接能源物质
C.剧烈运动会使肌肉细胞内(C~P)/C的值增大
D.C~P对维持肌肉细胞中ATP含量稳定有重要作用
3.(2024山西大同一中月考)如图所示为ATP推动细胞做功的机理。据图分析,下列叙述错误的是(　　)
A.蛋白质磷酸化时,蛋白质蕴含的能量值升高
B.ATP水解过程中,ATP分子中的磷酸基团都具有较高的转移势能
C.磷酸化的蛋白质做功时,其空间结构发生变化
D.图中蛋白质可能有ATP水解酶活性
4.(2024广西北海期末)活性微生物细胞经过破壁处理后,释放出的ATP可以激活荧光素,在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素发生氧化而发荧光,此原理可用于检测及估算待测样品中微生物的数量。下列相关叙述错误的是(　　)
A.细菌细胞中ATP的分解过程常伴随着吸能反应的进行
B.ATP是细菌的直接能源物质,也可在体外水解放能
C.细菌细胞中ATP水解产物ADP可作为合成DNA的原料
D.实验中测定的荧光强度与ATP消耗量呈正相关,与细菌数目呈正相关
5.(不定项)(2024山东菏泽一中月考)Arf家族蛋白参与蛋白质的囊泡运输,它们有两种状态,结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态。GTP和ATP的结构和性质相似,仅是碱基A被 G替代。活跃状态的Arf蛋白参与货物蛋白的招募和分选,保证货物蛋白进入特定囊泡等待运输。下列相关叙述和推测正确的是(　　)
A. GTP由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成
B. Arf由不活跃状态转化为活跃状态可释放能量
C.两种状态Arf蛋白的相互转化需要相应酶的催化
D.运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体
答案与分层梯度式解析
第2节　细胞的能量“货币”ATP
基础过关练
1.D 2.B 3.A 4.B 5.B 6.B 8.C 9.B
1.D　题图为ATP结构示意图,②表示核糖,④断裂后产生ADP,A、B错误;细胞中ATP含量很少,但ATP与ADP相互转化迅速,以满足对能量的需求,C错误;ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使磷酸基团之间的化学键不稳定,其中远离腺苷的化学键最不稳定,即④易断裂、易形成,D正确。
2.B　a代表AMP即腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,A错误;在有关酶的作用下,ATP中远离A的那个特殊化学键很容易水解,即c比b更容易断裂,B正确;图中磷酸基团都带负电,使得b和c不稳定,C错误;一分子ATP由1个腺苷(=1分子腺嘌呤+1分子核糖)和3个磷酸基团组成,D错误。
3.A　细胞中绝大多数需要能量的生命活动由ATP直接提供能量,A错误;参与ATP、核酸形成的元素都是C、H、O、N、P,B正确;植物根尖成熟区吸收Mg2+需要消耗能量,能量可由ATP水解提供,C正确。
4.B　据题图分析如下表,可知含义最接近的是②和③,④和⑤b,B符合题意。
物质 “○”的含义
① 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 腺嘌呤
② 腺嘌呤核糖核苷酸 腺苷
③ ATP 腺苷
④ ATP 腺嘌呤核糖核苷酸(腺苷一磷酸)
⑤ 含碱基T的链为DNA链 a为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
含碱基U的链为RNA链 b为腺嘌呤核糖核苷酸
5.B　对NTP和dNTP进行比较:
NTP(核苷三磷酸) dNTP(脱氧核苷三磷酸)
种类 ATP、GTP、CTP、UTP dATP、dGTP、dCTP、dTTP
组成 碱基(A、G、C、U)+核糖+3个磷酸基团 碱基(A、G、C、T)+脱氧核糖+3个磷酸基团
联系 都是高能磷酸化合物(题干信息),都可以作为直接能源物质,A正确
根据以上分析可知,dNTP彻底水解的产物中一定不含尿嘧啶(U),每个NTP分子中都含有3个磷酸基团,B错误,D正确;NTP在酶的作用下水解,离腺苷最远的磷酸基团脱离下来,可得到比NTP稳定的化合物NDP,C正确。
6.B　据图分析如下,可知A、C错误,B正确。
M→N N→M
释放能量,ATP水解过程 吸收能量,ATP合成过程
ATP(M)→ADP(N)+Pi(X2)+能量1(属于ATP中储存的能量) ADP(N)+Pi(X1)+能量2(来自光能或细胞呼吸释放的化学能)→ATP(M)
ATP和ADP的相互转化发生在细胞生物内,病毒体内无ATP与ADP的相互转化,D错误。
7.答案　(1)呼吸作用、光合作用　ATP中远离A的磷酸基团的转移势能　(2)不一样,因为①和②是两个不同的反应,酶具有专一性　不是　(3)A—P~P~P　ATP与ADP时刻不停地相互转化,且处于动态平衡中
解析　(1)对于绿色植物来说,合成ATP所需的能量可来自光合作用(b)和呼吸作用(a)所释放的能量;对于动物和人来说,合成ATP所需的能量来自细胞进行呼吸作用(a)时有机物分解所释放的能量。(2)①为ATP的合成反应,②为ATP的水解反应,由于酶具有专一性,不同反应所需酶的种类也不同。①②反应中,物质是可逆的,能量是不可逆的(能量来源和去向不同),①②不是可逆反应。
8.C　题述Ca2+载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上,ATP水解为ADP的过程伴随着能量的释放,A、B正确;载体蛋白磷酸化,使其空间结构发生变化,活性也被改变,C错误;通气有利于增强呼吸作用,促进ATP的产生,有利于Ca2+的释放(主动运输),D正确。
9.B　萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶,荧光素接受ATP提供的能量(化学能)后被激活,在荧光素酶的催化作用下,荧光素与氧反应而发光,A、C正确;萤火虫尾部的发光细胞中无法储存大量ATP,萤火虫尾部发光器发光时,体内ATP的含量仍会保持相对稳定(ATP的水解速率与ATP的合成速率基本相等),但ATP与ADP的相互转化非常迅速,因此能支持萤火虫持续发光,B错误,D正确。
10.答案　(1)肌肉收缩等各项生命活动　(2)呼吸作用　(3)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中　(4)ADP+Pi+能量ATP 　ATPADP+Pi+能量
解析　(1)a→b段ATP相对含量减少,ATP水解,释放的能量用于肌肉收缩等各项生命活动。(2)动物、人、真菌和大多数细菌中,ADP转化成ATP所需要的能量均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。(3)ATP在细胞内含量虽少,但与ADP之间的相互转化十分迅速,使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡之中,构成生物体内部的稳定供能环境。(4)细胞内的放能反应总是伴随着ATP的合成,吸能反应总是伴随着ATP的水解。
能力提升练
1.D 2.C 3.B 4.C 5.ACD
1.D　图示信息:①为ADP、②为AMP、③是腺苷、④是磷酸、⑤是能量,Ⅰ和Ⅱ阶段分别断裂的是ATP和ADP中特殊的化学键(释放大量能量),Ⅲ断裂的是普通化学键(释放的能量最少),C错误。酶绝大多数是蛋白质(氨基酸的多聚体),少数是RNA(核糖核苷酸的多聚体),而ATP不是多聚体;细胞内的酶的合成以及ATP的合成过程均为吸能反应,A错误。细胞内的吸能反应一般和ATP的水解(释放能量)有关,放能反应一般和ATP的合成(吸收能量)有关,B错误。ATP在酶的作用下水解时,释放的末端磷酸基团可与蛋白质结合,使蛋白质发生磷酸化,从而使其结构发生变化,D正确。
2.C　根据题干信息分析A、D选项:
根据题干信息分析B、C选项:
3.B　ATP在ATP水解酶的催化作用下水解时,脱去的磷酸基团可以使蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质做功时,其空间结构发生改变,C、D正确。蛋白质磷酸化后,分子的势能增大,即蛋白质蕴含的能量值升高,A正确。ATP水解过程中,ATP末端磷酸基团具有较高的转移势能,B错误。
4.C　ATP水解会释放能量,用于其他吸能反应,A正确;ATP是细胞生命活动的直接能源物质,在体外适宜条件下也可以水解放能,B正确;ATP水解产物腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)是合成RNA的基本原料之一,C错误;活性微生物细胞经过破壁处理后,释放出的ATP可以激活荧光素,题述实验中,细菌越多,释放出的ATP越多,荧光素消耗的ATP越多,荧光强度越大,即实验中测定的荧光强度与ATP消耗量呈正相关,与细菌数目呈正相关,D正确。
5.ACD　 GTP和ATP的结构和性质相似,仅是碱基A被 G替代,结合ATP 的结构简式A—P~P~P可知,GTP由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成,A正确。
根据以上分析可知,B错误。两种状态Arf蛋白的相互转化需要相应酶的催化,C正确。分泌蛋白的加工和分泌过程需要囊泡在内质网和高尔基体以及细胞膜之间转运,据此推测,运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体,D正确。
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