人教版（2019）高中生物学必修1练习--第5章　第2节　细胞的能量“货币”ATP（含解析）

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2026人教版高中生物学必修1
第2节　细胞的能量“货币”ATP
基础过关练
题组一　ATP的结构和功能
1.(2025陕西西安期末)下列关于ATP的叙述中,正确的是(　　)
A.ATP中的T表示胸腺嘧啶
B.ATP分子中有3个特殊化学键
C.ATP中的“A”由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成
D.糖类、脂肪等有机物中的能量需要转移到ATP中被细胞直接利用
2.(2025山东滕州一中月考)ATP是细胞内重要的化合物,对生命活动的正常进行具有非常重要的作用,其结构如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.图中①不含磷元素
B.图中②是RNA的基本组成单位之一
C.图中磷酸基团都带正电荷
D.④形成③的过程释放能量
3.(2025广东高州月考)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
4.M不仅参与ATP转化为ADP的过程,同时M还能作为其他涉及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M便可满足题干反应的需求,因此Mg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
题组二　ATP与ADP可以相互转化
5.(2025湖南长沙月考)ATP稳态是指在能量转化过程中维持ATP含量相对稳定的现象。下列有关叙述错误的是(　　)
A.ATP稳态与ATP的水解和合成有关
B.人在安静时能维持ATP稳态,在运动时不能
C.ATP稳态是维持细胞代谢正常进行的必要条件
D.一般情况下,在所有生物细胞内都存在ATP稳态
6.(2025陕西渭南月考)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的末端磷酸基团已带上放射性标记,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中末端的磷酸基团容易脱离
D.该过程中ATP既有合成又有水解
7.(易错题)下图表示生物体内ATP和ADP的相互转化,下列相关叙述正确的是(　　)
ADP+Pi+能量ATP
A.ATP的水解和合成过程需要的是同一种酶
B.ATP与ADP相互转化的能量供应机制,体现了生物界的统一性
C.ATP合成过程无水的参与
D.ATP释放的能量主要用于再合成ATP
8.有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源如图所示,下列有关叙述错误的是(　　)
A.图中的a、b分别代表呼吸作用和光合作用
B.反应①进行时能量用于形成ATP中的远离腺苷的特殊化学键
C.细胞中的放能反应一般和ATP的水解相联系
D.人和动物体内的ATP水解时释放的能量用于c各项生命活动
题组三　ATP的利用
9.(教材深研拓展)Ca2+泵亦称为Ca2+-ATP酶,能催化质膜内侧的ATP水解,释放能量,驱动胞内Ca2+泵出细胞,维持细胞内游离Ca2+的低浓度状态。下图为Ca2+运输的能量供应机制,相关说法错误的是(　　)
A.ATP分子中的磷酸基团可以转移到其他分子上
B.图示中Ca2+泵具有催化ATP水解和运输Ca2+的功能
C.据图可知,Ca2+泵出细胞的方式为主动运输
D.Ca2+泵运输Ca2+时需与Ca2+结合,空间结构发生不可逆的改变
10.(2025山西吕梁月考)如图表示某人参加短跑比赛时,某细胞内ATP相对含量随时间的变化。下列相关叙述错误的是(　　)
A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布
B.AB段该细胞内ADP的相对含量减少
C.C点时,该细胞内ATP与ADP的相互转化达到平衡
D.细胞中ATP的含量不会降为0
11.(2025山西晋中月考)马达蛋白沿细胞骨架运动,参与细胞内物质运输的过程如图所示。马达蛋白可重复进行图示过程。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞骨架在维持细胞形态、进行信息传递、细胞分裂等方面起重要作用
B.马达蛋白在运输细胞内物质时,空间结构发生可逆性改变,利于远距离运输
C.马达蛋白在运输细胞内物质时,沿细胞骨架定向移动,这个过程消耗ATP
D.重复进行图示过程时,ATP和ADP不断进行物质与能量的循环利用
能力提升练
题组　ATP的综合
1.(2025湖南长沙学情检测)GTP的结构和作用与ATP类似。线粒体分裂时,细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白有序排布到线粒体分裂面的外膜上,组装成环线粒体的纤维状结构,该结构缢缩使线粒体一分为二,下列说法正确的是(　　)
A.GTP因含有3个特殊化学键而具有较高的能量
B.GTP酶为GTP的水解提供了活化能
C.线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动功能
D.GTP转化为GDP的过程常与放能反应相关联
2.(2025江西上饶期中)底物A(一种蛋白质)在蛋白激酶作用下可发生磷酸化:ATP分子某一个磷酸基团脱离下来并与底物A相结合。ADP-GLO可用于检测蛋白激酶活性,具体过程如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.底物A在蛋白激酶作用下发生磷酸化的过程属于放能反应
B.底物A发生磷酸化后功能未发生改变
C.在步骤2之前需将所有剩余的ATP消耗掉,以避免干扰实验结果
D.在荧光素酶的催化作用下,荧光素接受ATP提供的能量后即可发出荧光
3.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.突然剧烈运动,短时间内肌肉细胞中(C~P)/C的值会增大
D.C~P对维持肌肉细胞中ATP含量稳定有重要作用
4.(创新题·新考法)(2025河南信阳模拟)我国科学家在聚合物微胶囊壳上引入光酶,发现光酶在光下能驱动ATP合酶催化合成ATP,机理如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.ATP合酶能运输H+
B.形成葡萄糖酸的同时,在微胶囊壳内外形成H+浓度梯度
C.利用该体系高效生产ATP时,需在适宜的温度下进行
D.若在该体系中加入GDP和Pi,则也能催化合成GTP
5.(2025山东菏泽月考)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不正确的是(　　)
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
基础过关练
1.D 2.C 3.B 4.A 5.B 6.A 7.B 8.C
9.D 10.B 11.D
1.D　ATP分子的结构如下所示,可知B、C错误。
T(tri)是“三”的意思,A错误。细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能,而ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,D正确。
2.C　图中①腺苷为腺嘌呤和核糖组成的结构,不含磷元素,②腺嘌呤核糖核苷酸是RNA的基本组成单位之一,A、B正确;图中磷酸基团带负电荷,C错误;③是ADP,④是ATP,④ATP水解后转化为③ADP,脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合,从而使后者发生变化,ATP水解的过程是释放能量的过程,D正确。
3.B　分析题图得到下表,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
4.A　ATP、dATP含有的五碳糖分别是核糖、脱氧核糖,A正确;Mg属于大量元素,B错误;一分子dGTP(鸟嘌呤脱氧核糖核苷三磷酸)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。
5.B　ATP稳态通过ATP的水解与ATP的合成实现,即通过ATP和ADP的相互转化实现,A正确;人在运动时,正常机体也能维持ATP稳态,只是ATP和ADP的相互转化更快,B错误;ATP作为细胞中的能量“货币”,ATP稳态是维持细胞代谢正常进行的必要条件,保证细胞中的能量供应,C正确;一般情况下,细胞都需要ATP作为直接能源物质,在所有生物细胞内都存在ATP稳态,D正确。
6.A　题干中未指明ATP供能的过程,不能说明ATP是细胞内的直接能源物质,A符合题意。由题干可知,ATP含量变化不大且部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记,说明该过程中ATP既有合成又有水解,能说明细胞内ATP含量通常保持动态平衡;部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记,说明ATP中远离A的磷酸基团容易脱离,形成ADP。
7.B　酶具有专一性,ATP的水解和合成过程是不同的反应,需要的酶不同,A错误;ATP和ADP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,体现了生物界的统一性,B正确;ATP与ADP相互转化反应中物质的变化是可逆的,ATP的合成过程有水的产生,ATP的水解过程有水的消耗,C错误;ATP水解释放的能量用于生物体的各项生命活动,ATP合成时所需的能量来自呼吸作用与光合作用等,D错误。
易混易错　在ATP和ADP相互转化过程中,物质可逆,能量不可逆,所需要的酶不同,ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。
8.C　对于动物和人而言,形成ATP所需要的能量来自呼吸作用;对于绿色植物而言,形成ATP所需要的能量来自呼吸作用和光合作用,图中的a、b分别代表呼吸作用、光合作用,A正确。反应①ATP合成时,能量用于形成ATP中远离腺苷的特殊化学键,ATP水解释放的能量用于生物体的各项生命活动,c指各项生命活动,B、D正确。细胞中的放能反应(释放能量)一般和ATP的合成(消耗能量)相联系,C错误。
9.D　Ca2+泵是一种能催化ATP水解的酶,也是运输Ca2+的载体蛋白,ATP中的磷酸基团可以转移到载体蛋白上,使其磷酸化,从而实现Ca2+的转运,A、B正确。Ca2+逆浓度梯度泵出细胞,需要Ca2+泵来转运,还需要消耗能量,运输方式为主动运输,C正确。载体蛋白在转运物质时,需与被转运的物质结合,空间结构发生可逆改变,D错误。
10.B　细胞质和细胞核中都有生命活动进行,需要直接能源物质ATP,因此都有ATP的分布,A正确;AB段ATP含量下降,说明ATP水解生成ADP和Pi,该细胞内ADP的相对含量增加,B错误;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的含量不会降为0,D正确。
11.D　由题图可知,马达蛋白在运输细胞内物质时,空间结构发生改变,之后恢复原状,这个过程循环发生,可将物质远距离运输,B正确。ATP和ADP的转化是不断进行的,但不是物质与能量的循环利用,ATP转化为ADP时释放的能量用于生命活动,能量不能循环利用,D错误。
能力提升练
1.C 2.C 3.C 4.D 5.B
1.C　类比ATP,GTP为鸟苷三磷酸,推测其结构简式为G—P~P~P,GTP含有2个特殊的化学键,GTP水解生成GDP和Pi时,仅末端特殊化学键断裂,该过程释放大量能量,常与吸能反应相关联,A、D错误。活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量,酶的作用机理是降低化学反应的活化能而非提供活化能,B错误。结合题意可知,发动蛋白具有GTP酶活性,说明其具有催化功能;线粒体分裂时发动蛋白有序排布到线粒体分裂面的外膜上,该过程体现了发动蛋白具有运动功能,C正确。
2.C　由题图可知,底物A在蛋白激酶作用下发生磷酸化的过程需要ATP的参与(ATP水解释放能量),因此该过程属于吸能反应,A错误;底物A发生磷酸化后,其空间结构发生改变,功能随结构改变而发生改变,B错误;在步骤2之前需将所有剩余的ATP消耗掉,以保证步骤2中的ATP都是由步骤1中的ADP转化来的,避免干扰实验结果,C正确;荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化作用下,荧光素与氧发生反应形成氧化荧光素并发出荧光,D错误。
3.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:
4.D　由题图可知,葡萄糖与O2反应生成葡萄糖酸和H+,使微胶囊壳内外形成H+浓度梯度,ATP合酶除了催化ATP合成外,还能从内向外顺浓度梯度运输H+,A、B正确。酶的活性受温度影响,利用该体系高效生产ATP时,需在适宜的温度下进行,C正确。ATP合酶具有专一性,不能催化GTP的合成,D错误。
5.B　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。
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