高中人教版生物必修1同步作业-第五章 第二节 细胞的能量”货币”ATP（有解析）

第五章 第二节 细胞的能量”货币”ATP
单选题
1.如图是ATP的分子结构式，下列叙述错误的是(　　)
A．ATP中含有C、H、O、N、P五种元素
B．图中虚线框中部分代表腺苷
C．ATP分子中①处断裂后形成了ADP
D．ATP水解释放的能量可直接用于各项生命活动
2.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，该现象不能说明(　　)
A．ATP是细胞内的直接能源物质
B．细胞内ATP含量通常保持动态平衡
C．ATP中末端的P容易脱离
D．该过程中ATP既有合成又有水解
3.Mg2＋不仅参与ATP转化为ADP的过程，同时Mg2＋还能作为涉及NTP(核糖核苷三磷酸)或者dNTP(脱氧核糖核苷三磷酸)的酶促反应的辅助因子(注：NTP包括ATP、CTP、GTP、UTP；dNTP包括dATP、dCTP、dGTP、dTTP)。下列说法正确的是(　　)
A．ATP和dATP的区别在于五碳糖不同
B．较少量的Mg2＋便可满足题干反应的需求，因此Mg2＋属于微量元素
C．一分子dGTP脱去两个磷酸基团后可形成一分子鸟嘌呤核糖核苷酸
D．心肌细胞ATP含量很多，以保证所需能量的持续供应
4.ATP荧光检测法利用“荧光素酶－荧光素体系”可快速检测环境物体表面ATP的含量，根据检测仪器上的荧光强度值可判断环境中的微生物数量，其基本原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．Mg2＋可能作为荧光素酶的辅助激活因子
B．荧光检测仪不能检测酸奶中厌氧微生物的残留量
C．ATP荧光检测过程中ATP中的化学能转化为光能
D．荧光强度可反映微生物残留量的原因是细胞内ATP含量相对稳定
5.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；形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法，错误的是(　　)
A．蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的底物不同
B．蛋白质的磷酸化和去磷酸化是可逆反应
C．蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应
D．ATP脱去两个磷酸基团后可作为某些病毒遗传物质的单体
6.“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，萤火虫尾部发光器的发光机理如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．萤火虫尾部的发光细胞产生的荧光素酶在生物体外没有催化活性，不能被使用
B．荧光素接受ATP供能后被激活，O2不足时，可以由葡萄糖直接供能
C．萤火虫发光需要荧光素酶和ATP的参与，这两者都具有高效性和专一性
D．ATP和ADP相互转化的机制在所有生物的细胞内都一样，体现了生物界的统一性
7.下列关于吸能反应和放能反应的说法，错误的是(　　)
A．ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
B．所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化
C．所有植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用
D．肌肉收缩是吸能反应，肌肉做功是放能反应
8.cAMP（环化腺苷一磷酸）是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的一种细胞内的信号分子，其结构组成如图所示。下列分析错误的是(　　)
A．cAMP与磷脂分子所含的元素种类不一定相同
B．虚线框中的成分和ATP中的“A”是同一物质
C．未环化的AMP可作为RNA的基本组成单位
D．ATP在形成cAMP的过程中，初期会释放能量
9.如图为ATP与ADP的相互转化，下列叙述正确的是(　　)
A．ATP经酶水解后的产物是合成DNA的原料之一
B．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
C．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
D．ATP与ADP的相互转化使得细胞可以大量储存ATP
10.当细胞膜内侧的Ca2＋与其在细胞膜上的载体蛋白(钙泵)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，将Ca2＋释放到膜外。下列叙述错误的是(　　)
A．磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变
B．钙泵体现了蛋白质具有运输和催化功能
C．参与Ca2＋运输的载体蛋白可以重复使用多次
D．加入蛋白质变性剂会提高细胞对Ca2＋运输的速率
二．多选题
11.ATP是细胞中流通的能量货币，其与ADP之间的相互转化时刻进行，转化过程如下图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．ATP与ADP之间的转化关系，普遍存在于自然界生物之中
B．Q1可表示光能和化学能，Q2可转化为光能和化学能
C．线粒体和叶绿体中均能发生①②过程
D．①过程伴随着吸能反应的进行，②过程伴随着放能反应的进行
12．磷酸肌酸是主要存在于肌肉细胞中的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。下列相关说法正确的是（　　）
A．磷酸肌酸转移磷酸基团是放能反应 B．ATP合成不一定需要游离的磷酸
C．肌肉细胞中磷酸肌酸和ATP含量都比较高，都能为肌肉运动直接供能
D．磷酸肌酸这种转移机制对维持细胞中ATP的含量相对稳定有重要意义
三．非选择题
13.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 加强，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： 。
14.为保证食品安全，执法人员会使用ATP荧光检测系统对餐饮行业中餐具等用品的微生物含量进行检测。其设计灵感来源于萤火虫尾部发光器发光的原理。请据图回答：
(1)图a为萤火虫尾部发光器发光的原理，据图分析可知萤火虫能够发光是由于萤火虫腹部细胞内的 催化荧光素反应，从而放出光子而发出荧光。
(2)图b中的荧光检测仪可检测上述反应中荧光强度，从而推测微生物含量。该仪器可用作检测微生物含量的前提包括哪几项(　　)
A．细胞中储备的ATP非常多 B．所有生物活细胞中都含有ATP
C．不同细胞中ATP浓度差异不大 D．荧光强度与ATP供应呈正相关
(3)综合上述材料分析，为保证该反应顺利进行，检测试剂中除了荧光素酶外，至少还应有O2和 。根据酶的特性，检测试剂应保存在 环境中，使用时再恢复至常温。
(4)生物体对ATP的需求较大，但细胞内ATP的含量较少，细胞能满足生物体对ATP的需求的主要原因是 。
15.市场腊肉往往含有大量的细菌，可利用“荧光素-荧光素酶生物发光法”对腊肉含细菌多少进行检测：
I．①将腊肉研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；②记录发光强度并计算ATP含量；③测算出细菌数量。请分析并回答下列问题：
(1)荧光素接受 提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素，发荧光。根据发光强度可以计算出腊肉上活菌细胞中ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成 （正比/反比），进而测算出细菌数量的依据可能是： 。
(2)ATP的结构简式为 。其中的A代表 ，由 结合而成。
(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间的关系如下图所示。其中高浓度盐溶液经稀释后酶的活性可以恢复，高温或Hg2+处理后酶活性不可恢复。

若要节省荧光素酶的用量，可以使用 处理；高温和Hg2+处理后酶活性降低可能是因为 。
(4)“荧光素-荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是 。生物细胞中ATP的合成一般与 （填“吸能反应”或“放能反应”）相联系。
单选题
1.答案：C　
ATP分子中②的断裂与形成是ATP与ADP相互转化的基础，C错误。
2.答案：A
A、题意中没有说明ATP供能的过程，所以不能说明ATP是细胞内的直接能源物质，符合题意，A正确；
B、题意中ATP含量变化不大和部分ATP的末端P已带上放射性标记，说明该过程中ATP既有合成又有分解，因而能说明细胞内ATP含量通常保持动态平衡，不符合题意，B错误；
C、题意显示，部分ATP的末端P已带上放射性标记，说明ATP中远离A的P容易脱离，形成ADP，不符合题意，C错误；
D、题意中ATP含量变化不大和部分ATP的末端P已带上放射性标记，说明该过程中ATP既有合成又有分解，不符合题意，D错误。
3.答案：A　
ATP和dATP的区别在于五碳糖不同，ATP含有的五碳糖是核糖，而dATP含有的五碳糖是脱氧核糖，A正确；Mg2＋ 属于大量元素，B错误；一分子dGTP脱去两个磷酸基团后，形成一分子鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；ATP在细胞中含量少，但与ADP的转化速度快，能保证所需能量的持续供应，D错误。
4.答案：B
A、根据题图化学反应式所示，检测过程中ATP、荧光素和荧光素酶发生反应而发光，反应体系中加入的Mg2+可能作为荧光素酶的辅助激活因子增加该酶的活性，进而增加检测过程中的荧光强度，A正确；
B、厌氧微生物也是以ATP作为直接能源物质，能通过无氧呼吸产生ATP，通过荧光检测仪检测后，也可根据发光强度推测ATP含量，进而反映厌氧微生物的残留量，B错误；
C、根据题意可知，检测过程中ATP、荧光素和荧光素酶发生反应而发光，过程中ATP水解释放能量，使荧光素发光，ATP中的化学能转变为光能，C正确；
D、ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，因而ATP的含量与活细胞的数量呈一定的比例关系，因此根据发光强度推测ATP含量，进而反映活菌数，D正确。
5.答案：B　
蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程需要的酶不同，不是可逆反应，B错误；由图可知，蛋白质磷酸化需要消耗ATP，是一个吸能反应，C正确；ATP脱去两个磷酸基团后的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的单体之一，可作为某些病毒遗传物质的单体，如HIV病毒，D正确。
6.答案：D
在适宜条件下，荧光素酶可以在体外发挥催化作用，A错误；葡萄糖氧化分解释放能量生成的ATP才能用于各项生命活动，B错误。ATP不具有专一性，C错误。正确的选D。
7.答案：C
并不是所有的植物细胞都能进行光合作用，因此光合作用不是所有植物细胞中最重要的吸能反应，C错误。
8.答案：B
A、cAMP与磷脂分子所含的元素种类相同，都是C、H、O、N、P，A正确；
B、虚线框中的成分是腺嘌呤，ATP中的“A”是腺苷，B错误；
C、未环化的AMP是腺嘌呤核糖核苷酸，可作为RNA的基本组成单位，C正确；
D、ATP在形成cAMP的过程中，初期会断裂特殊化学键，释放能量，D正确。
9.答案：B　
ATP经酶水解后的产物可以是腺嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA的原料之一，A错误； ATP与ADP间相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，C错误；ATP在细胞中的量很少，不能大量储存，D错误。
10.答案：D　
加入蛋白质变性剂会使钙泵变性失活，降低细胞对Ca2＋运输的速率，D错误。
多选题
11.答案：ABC
A、ATP与ADP之间的转化关系，确实普遍存在于自然界生物之中，这是生物获取和利用能量的重要方式，A正确；
B、Q1表示合成ATP时所需的能量，一般来自细胞呼吸糖类的化学能，或者光合作用捕获的光能，Q2表示ATP水解释放的能量，可以转化为光能和化学能，B正确；
C、线粒体是有氧呼吸的主要场所，通过细胞呼吸释放能量，使ADP转化为ATP，同时线粒体内也会合成相关物质，也会消耗ATP；叶绿体在光合作用过程中，光反应阶段产生的能量能使ADP转化为ATP，而暗反应阶段消耗ATP生成ADP，所以线粒体和叶绿体中均能发生①②过程，C正确；
D、①过程是ATP的合成过程，伴随着放能反应的进行，放出的能量用于ATP的合成；②是ATP水解，水解释放的能量被吸能反应利用，D错误。
12.答案：ABD
AB、磷酸肌酸能在肌酸激酶催化下，将其磷酸基团转移至ADP分子上，生成ATP，据此推测磷酸肌酸转移磷酸基团时释放能量，用于合成ATP，且ATP合成不一定需要游离的磷酸，AB正确；
C、ATP能为肌肉运动直接供能，磷酸肌酸不能，细胞中ATP含量低，但人体消耗多，主要是依赖于ATP与ADP之间的快速转化，C错误；
D、磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物，磷酸肌酸这种转移机制有利于维持细胞中ATP的含量相对稳定，D正确。
三．非选择题
13.答案：(1)肌肉收缩等各项生命活动　(2)呼吸作用　(3)ATP在细胞内含量虽少，但与ADP之间的相互转化却十分迅速，使细胞内的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)ADP＋Pi＋能量ATP　ATPADP＋Pi＋能量
14.答案：(1)荧光素酶
(2)BCD
(3)荧光素 低温
(4)ATP与ADP的转化速率较快
详解（1）由图可知，萤火虫能够发光是由于萤火虫腹部细胞内的荧光素酶催化荧光素反应形成荧光素酰腺苷酸，后者在荧光素酶的作用下被氧气氧化发光。
（2）A、细胞内的ATP含量较少，A错误；
BC、所有生物活细胞中都含有ATP，不同细胞中ATP浓度差异不大，这是以荧光强度反应微生物含量的前提，BC正确；
D、荧光强度与ATP供应呈正相关，所以ATP越多，荧光强度越大，D正确。
故选BCD。
（3）为保证该反应顺利进行，检测试剂中除了荧光素酶外，至少应有荧光素、氧气。由于低温条件下酶的活性较低，且酶的分子结构较稳定，使用时升高温度可使酶的活性升高，因此检测试剂应在低温保存，使用时再恢复至常温。
（4）生物体对ATP的需求较大，但细胞内ATP的含量较少，是因为ATP与ADP的转化速率较快，ATP消耗后可迅速产生，所以可以满足生物体对ATP的需求。
15.答案：
(1)ATP 正比 细菌细胞中ATP的含量大致相同且相对稳定（写出含量相同即可）
(2)A-P～P～P 腺苷 核糖和腺嘌呤
(3) Mg2+ Hg2+破坏了酶的空间结构/Hg2+使酶变性
(4)化学能转变成光能 放能反应
分析：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。ATP水解释放能量断裂的是末端的那个化学键。
详解：（1）ATP是细胞的直接能源物质，荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光；ATP数量越多，提供能量越多，发光强度越大，即发光强度与ATP含量成正比；每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定，故可以根据ATP含量进而测算出细菌数量。
（2）ATP的结构简式为A-P～P～P，其中的A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤结合而成。
（3）据图分析，用Mg2+处理荧光素酶后，在较低荧光素酶浓度下就能达到较高发光强度，故若要节省荧光素酶的用量，可以使用Mg2+处理；酶活性的维持需要适宜的温度，高温和Hg2+处理后会破坏荧光素酶（蛋白质）空间结构，导致酶活性下降。
（4）“荧光素-荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是化学能转变成光能；生物细胞中ATP的合成一般与放能反应相联系。