5.2 细胞的能量“货币”ATP-人教版（2019）生物必修1同步练习题(含解析）

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2025人教版生物必修1
第2节　细胞的能量“货币”ATP
A组必备知识基础练
1.(2024广东广州高一期末)《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是(　　)
A.葡萄糖
B.ATP
C.蛋白质
D.脂肪
2.(2024山东潍坊高一期末)ATP是细胞生命活动的直接能源物质,下列说法正确的是(　　)
A.ATP的结构简式为A—P~P~P
B.ATP合成所需的能量来自磷酸
C.正常细胞中ATP和ADP的比值恒定不变
D.ATP的合成伴随着吸能反应
3.下列关于ATP的叙述,错误的是(　　)
A.ATP的水解伴随着吸能反应的发生
B.细胞中ATP含量少,但ATP—ADP转化速率快
C.ATP分子中的A是腺苷,由腺嘌呤和脱氧核糖组成
D.ATP脱去两个磷酸基团后的物质是腺嘌呤核糖核苷酸
4.(2023辽宁辽阳期末)下列有关ATP的叙述,不正确的是(　　)
A.ATP的合成一般与放能反应相联系
B.ATP中的能量可以来源于光能、化学能
C.细胞内各种吸能反应一般需要消耗ATP
D.“能量”就是指ATP,ATP就是“能量”
5.ATP是生命活动的直接能源物质。下列叙述正确的是(　　)
A.同一细胞内合成的ATP,其用途可能不同
B.ATP与ADP的相互转化,表明能量可以循环利用
C.ATP末端的磷酸基团转移势能较低,导致远离A的化学键易断裂
D.ATP水解释放的Pi使载体蛋白磷酸化,但未伴随能量的转移
6.下列关于ATP的叙述,正确的是(　　)
A.ATP水解后转化形成的ADP比ATP更不稳定
B.正常活细胞中ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的,其消耗速度大于再生速度
C.细胞中许多吸能反应与ATP的合成相关联,许多放能反应与ATP的水解相联系
D.ATP水解释放的磷酸基团可使某些蛋白质分子磷酸化,使其空间结构改变,活性改变
7.下列关于ATP和酶的叙述,正确的是(　　)
A.ATP和酶的组成元素一定不同
B.催化ATP合成和水解的酶是同一种酶,ATP的合成和水解是可逆反应
C.活细胞都能合成ATP,但不一定能生成酶
D.ATP的合成过程需要酶催化,酶的生成过程也需要ATP供能
8.在生物体内能量的转换和传递中,ATP是一种关键的物质,其分子结构式如图所示(①~⑤表示组成ATP的相关化学基团)。
(1)ATP的中文名称为　　　　。某同学欲制作ATP分子模型,当其他条件满足时,她准备的30个腺苷和80个磷酸最多可以制作　　　个完整的ATP分子模型。
(2)图1中,④和⑤之间化学键的形成过程往往与　　　(填“吸能”或“放能”)反应相关联,ATP脱去④⑤成为　　　　　　　,该分子是组成　　　　的基本单位之一。若将标记的32P注入活细胞内,随后迅速分离细胞内的ATP,测定其放射性,会发现ATP中的磷酸基团　　　(填“③”“④”或“⑤”)很快就会被32P标记,但是ATP的含量基本不变。
(3)绿色植物体内ADP转化成ATP所需能量来源于　　　　和　　　　。
B组能力素养提升练
9.GTP是细胞信号传导的重要物质,其结构和ATP类似。研究发现某细胞在信号传导过程中,GTP会在GTP酶的作用下水解为GDP。下列叙述错误的是(　　)
A.GTP分子中的“G”由鸟嘌呤和核糖组成
B.GTP与GDP之间的快速转化依赖于酶的高效性
C.GTP水解后可使蛋白质发生磷酸化而改变结构
D.该细胞完成信号传导的生理过程属于放能反应
10.(多选)图示肌肉收缩过程中某种蛋白质获能前后的变化,下列叙述正确的是(　　)
A.ATP水解脱下来的磷酸基团挟能量与蛋白质结合
B.图中蛋白质的磷酸化过程需要ATP合成酶催化
C.图中肌肉收缩做功的过程发生了蛋白质构象的改变
D.肌细胞中合成ATP所需的能量来自化学能和热能
11.(2024广东广州高一期末)酶A、酶B与酶C分别是从菠菜叶、酵母菌与大肠杆菌中纯化的ATP水解酶,研究人员分别测量三种酶对不同浓度ATP的水解反应速率,实验结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.ATP水解酶催化ATP水解时,需要ATP提供能量才能发挥作用
B.当反应速率的相对值达到400时,酶A所需要的ATP浓度最高
C.在相同的ATP浓度下,酶A催化最终产生的ADP和Pi的量最多
D.ATP浓度相对值为10时,图中影响反应速率的因素是酶的种类
12.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,其化学结构如图所示,A、B表示物质,α~γ表示磷酸基团(P)的位置。萤火虫发光需要ATP提供能量,其发光机制是尾部发光细胞中含有荧光素和荧光素酶,荧光素接受ATP提供的能量后就被激活,生成的荧光素化腺苷酸(腺嘌呤核糖核苷酸简称腺苷酸)与氧气在荧光素酶的催化下反应形成发光物质虫荧光酰腺苷酸。科研人员运用这一原理制造出ATP荧光仪来测定食品中微生物的总数,ATP荧光仪最快能在15 s内测定食品中是否存在酵母菌、霉菌或细菌细胞。
(1)图中A表示　　　　　　　,B表示　　　　。ATP分子的结构简式可以表示为　　　　　　　。
(2)将由32P标记的磷酸注入活细胞内,随后迅速分离细胞内的ATP,发现细胞内的ATP含量不变,但ATP中γ位置的磷酸基团已被32Р所标记。该实验的结论为　　　　　　　　　　　　　　　　。将α、β、γ位置分别被32Р标记的ATP注入不同的发光细胞内,只有注入α位置被标记的ATP的细胞,在形成的发光物质虫荧光酰腺苷酸中检测到放射性。由此推测发光细胞以这种方式利用ATP的生物学意义是　 　　　　　　　　　　　　　　。
(3)ATP荧光仪来测定食品中微生物总数的检测步骤大体包括:取样、样品ATP萃取、添加荧光素—荧光素酶、测定发光量、求出ATP浓度和活菌数。因为发光的能量来源是ATP且发光强度与ATP含量成正比,所以根据发光强度可以计算出样品中ATP含量,进而根据ATP含量测算出细菌数量的依据是 　　　　　　。
第2节　细胞的能量“货币”ATP
1.B　ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,为萤火虫发光直接供能。
2.A　ATP的结构简式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,A项正确;ATP可以在光合作用中合成,能量来自光能,还可以在呼吸作用中合成,能量来自有机物中稳定的化学能,不能由磷酸提供,B项错误;正常细胞中ATP合成和分解速率基本相等,所以ATP与ADP的比值相对稳定,C项错误;ATP的合成伴随着放能反应,ATP的水解伴随着吸能反应,D项错误。
3.C　ATP的水解过程伴随着吸能反应的发生,ATP的合成过程伴随着放能反应的发生,A项正确;ATP是细胞的直接能源物质,ATP在细胞内含量很少,但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速,以满足机体对能量的需求,B项正确;ATP分子中的A是腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,C项错误;ATP脱去两个磷酸基团后的物质是腺嘌呤核糖核苷酸,是合成RNA的原料,D项正确。
4.D　ADP+Pi+能量→ATP,故ATP的合成一般与放能反应相联系,A项正确;ATP的形成途径是光合作用与呼吸作用,光合作用吸收的光能可转化为ATP中的能量,呼吸作用释放的能量部分可转化为ATP中的能量,因此ATP中的能量可以来源于光能、化学能,B项正确;细胞内各种吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量,C项正确;ATP是储存能量的高能磷酸化合物,是物质不是能量,D项错误。
5.A　植物叶肉细胞在白天能通过呼吸作用和光合作用产生ATP,ATP用于不同的耗能生命活动,A项正确;ATP和ADP相互转化过程中能量的来源不同,能量不能循环使用,B项错误;由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而互相排斥等原因,ATP末端磷酸基团转移势能较高,导致远离A的化学键易断裂,C项错误;ATP水解释放的磷酸基团可使细胞膜上的载体蛋白磷酸化,同时伴随能量的转移,D项错误。
6.D　ATP水解后转化形成的ADP比ATP更稳定,A项错误;ATP在细胞内含量很少,ATP与ADP在细胞中能快速转化,活细胞中ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的,其消耗与再生速度相对平衡,B项错误;细胞中许多吸能反应与ATP的水解相关联,许多放能反应与ATP的合成相联系,C项错误;ATP水解产生的磷酸基团可与多种功能蛋白结合,使其磷酸化而导致构象改变,从而活性也被改变,D项正确。
7.D　ATP的组成元素是C、H、O、N、P,酶的化学本质为蛋白质或RNA,RNA的组成元素也为C、H、O、N、P,A项错误;催化ATP合成和水解的酶不是同一种酶,ATP的合成和水解也不是可逆反应,B项错误;活细胞可以合成ATP,也可以生成酶,C项错误;ATP的合成过程需要ATP合成酶催化,酶生成的过程也需要消耗能量,D项正确。
8.答案 (1)腺苷三磷酸　26
(2)放能　腺嘌呤核糖核苷酸　RNA　⑤
(3)光合作用　呼吸作用
解析 (1)ATP的中文名称为腺苷三磷酸。一个ATP分子含有一个腺苷和三个磷酸基团,故30个腺苷、80个磷酸基团最多可以组成26个ATP。(2)④和⑤之间特殊的化学键的形成过程需要获取能量,因此总是与放能反应相关联,ATP脱去④⑤后剩余一个腺苷和一个磷酸基团,构成的是腺嘌呤核糖核苷酸,该分子为组成RNA的基本单位之一。ATP中远离腺苷的特殊化学键容易断裂和生成,但是ATP的含量基本不变,故磷酸基团⑤很快就会被32P标记。(3)在ADP转变成ATP的过程中,对于绿色植物体来说,所需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,即来源于光合作用和呼吸作用。
9.D　根据ATP的结构可推知,GTP分子中的“G”是鸟苷,由鸟嘌呤和核糖组成,A项正确;GTP会在GTP酶的作用下水解为GDP,GTP与GDP快速转化依赖于酶的高效性,B项正确;GTP水解后形成的游离的磷酸基团,可能与某种蛋白质结合,使相应蛋白质发生磷酸化,从而改变蛋白质的空间结构,C项正确;该细胞完成的信号传导过程需要消耗GTP水解释放的能量,该过程属于吸能反应,D项错误。
10.AC　ATP末端的磷酸集团不稳定,水解脱离下来的磷酸基团挟能量与蛋白质结合,从而使后者发生变化,A项正确;图中蛋白质的磷酸化过程中伴随着ATP水解生成ADP和磷酸,所以需要ATP水解酶,B项错误;图中蛋白质磷酸化之后构象发生改变,做功过程发生了蛋白质构象的恢复,C项正确;肌细胞中合成ATP所需能量主要靠呼吸作用,利用的是有机物中的化学能,热能是有机物氧化分解散失的能量,无法储存在ATP中,D项错误。
11.D　ATP水解酶催化ATP水解时,不需要ATP提供能量,ATP的水解还会释放能量,A项错误;当反应速率相对值达到400时,酶A、酶B和酶C所需要的ATP浓度依次增加,即酶A所需要的ATP浓度最低,B项错误;据图可知,在相同ATP浓度下,酶A催化产生的反应速率相对值最高,但ADP和Pi的生成量与底物ATP的量有关,在相同ATP浓度下,三种酶产生的最终ADP和Pi量相同,C项错误;ATP浓度相对值为10时,酶C、酶B和酶A所催化的反应速率相对值依次升高,故影响反应速率的因素是酶的种类,D项正确。
12.答案 (1)腺嘌呤　核糖　A—P~P~P　　(2)ATP和ADP在细胞内快速相互转化,细胞内ATP维持动态平衡　ATP水解成腺苷酸,不仅为发光物质的合成提供能量,同时也提供原料　(3)每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定
解析 (1)图中是ATP的结构图,A是腺嘌呤,B是核糖,ATP是腺苷三磷酸,含有一分子腺苷、三分子磷酸基团,两分子特殊化学键,结构简式是A—P~P~P。(2)将由32P标记的磷酸注入活细胞内,随后迅速分离细胞内的ATP,发现细胞内的ATP含量不变,但ATP中γ位置的磷酸基团已被32Р所标记,说明ATP和ADP在细胞内快速相互转化,细胞内ATP维持动态平衡;将α、β、γ位置分别被32Р标记的ATP注入不同的发光细胞内,只有注入α位置被标记的ATP的细胞,在形成的发光物质虫荧光酰腺苷酸中检测到放射性,腺苷和α磷酸基团组成腺嘌呤核糖核苷酸,是合成RNA的原料,因此该实验说明ATP水解成腺苷酸,不仅为发光物质的合成提供能量,同时也提供原料。(3)荧光素在荧光素酶和ATP等物质的参与下可进行反应发出荧光。发光强度与ATP的含量成正比,所以根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量,每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定,故可根据ATP含量进而测算出细菌数量。
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