【备考2027】高考生物学一轮复习 课时规范练9 细胞的能量“货币”ATP(含答案)

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2027全国版高考生物学一轮复习
课时规范练9　细胞的能量“货币”ATP
(选择题每小题3分)
必备知识基础练
1.(2026·黑龙江模拟)用α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα~Pβ~Pγ)。ATP脱去两个磷酸基团后可以生成AMP和PPi。下列叙述正确的是(　　)
A.据题可知,AMP是DNA的基本组成单位之一
B.ATP生成ADP的过程中需脱去α位的磷酸基团
C.ATP水解后产生的ADP不再是高能磷酸化合物
D.细胞的吸能反应伴随着ADP或AMP的生成
2.(2025·浙江温州二模)ATP的结构决定了其作为直接能源物质的功能。下列叙述正确的是(　　)
A.1个腺苷和2个磷酸基团组成ATP
B.细胞中所有生命活动都由ATP直接提供能量
C.磷酸基团带有负电荷导致它们之间的高能磷酸键不稳定
D.通过ADP的合成和水解,使放能反应所释放的能量用于吸能反应
3.(2025·江苏盐城二模)活鱼宰杀后,鱼肉中的ATP会逐步降解并转化为肌苷酸(IMP),IMP在酸性磷酸酶(ACP)等酶的作用下降解为次黄嘌呤和核糖,过程如图所示。IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味。下列叙述正确的是(　　)
ATP→AMPLMP肌苷次黄嘌呤+核糖
A.ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸,都是RNA的基本组成单位
B.ATP在细胞中含量丰富,能持续为IMP的生成提供能量
C.腺苷脱氢酶、ACP、酶X都能为化学反应提供活化能
D.在IMP降解前有效抑制ACP的活性是鱼肉保持鲜味的思路
4.(2025·浙江衢州模拟)ATP荧光检测仪常用于食品表面细菌数量的检测,其原理如图所示。下列叙述错误的是(　　)
荧光素+ATP+O2氧化荧光素+物质X+2Pi+H2O+光能
A.ATP形成物质X的过程中发生了特殊化学键的断裂
B.发光过程中,荧光素与酶结合形成稳定复合物
C.荧光检测仪含有裂解剂,使细菌裂解释放ATP
D.该仪器检测的前提是各细菌体内ATP含量基本相同
5.(2025·江西一模)细胞中有一类蛋白质叫“分子马达”,它们的构象会随着ATP与ADP的交替结合而改变,促使ATP转化成ADP。下列分析错误的是(　　)
A.ADP比ATP更稳定
B.“分子马达”能催化ATP的水解
C.ATP末端的磷酸基团有较高的转移势能
D.“分子马达”的合成伴随着ATP的合成
6.(2025·山西一模)线粒体两层膜的膜间隙H+浓度较高,线粒体内膜上存在大量的ATP合酶,相关过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.ATP合酶的活性不受H+浓度的影响
B.ATP合酶催化的反应是吸能反应
C.ATP合酶能够升高ATP合成反应的活化能
D.膜间隙的H+进入线粒体基质的方式为主动运输
7.(2025·陕西宝鸡二模)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,如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均受温度的影响
B.蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应
C.蛋白质磷酸化的过程往往是一个放能反应的过程
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化后均能与双缩脲试剂发生紫色反应
关键能力提升练
8.(2025·安徽滁州一模)科学家设计了一种罗丹明型荧光探针,该探针可以特异性定位在线粒体中,实时监测线粒体ATP浓度变化水平。通过活细胞成像能够以高时间分辨率直接监测线粒体ATP的浓度动态变化,从而可以区分正常细胞和癌细胞。下列相关叙述正确的是(　　)
A.ATP脱去两分子磷酸基团生成的产物可作为合成DNA的原料
B.癌细胞比正常细胞代谢更旺盛,因此癌细胞储备的ATP非常多
C.许多放能反应与ATP的水解反应相联系,由ATP水解提供能量
D.钙泵运输Ca2+时需消耗ATP,载体蛋白磷酸化后空间结构改变
9.(2025·重庆二模)下图表示的是由蛋白激酶和蛋白磷酸酶构成的细胞内信号传递途径,激活的蛋白激酶3通过某种途径启动某一基因的表达。下列说法错误的是(　　)
A.蛋白激酶1磷酸化和去磷酸化的过程体现了进化与适应的观点
B.蛋白激酶1特定磷酸化位点的氨基酸缺失会影响信号传递
C.ATP转化为ADP的过程中释放能量,产生的磷酸可以参与信号传递
D.蛋白激酶3的磷酸化和去磷酸化反应受pH的影响
10.(2025·江西鹰潭一模)生物膜上存在着一些能携带离子通过膜的载体分子。某种载体分子对X离子有专一的结合部位,能选择性地携带X离子通过膜,转运机制如图所示。已知X离子可参与构成线粒体内的丙酮酸氧化酶;载体IC的活化需要ATP。下列相关叙述正确的是(　　)
A.磷酸激酶能促进ATP的合成,磷酸酯酶能促进ATP的水解
B.未活化载体IC在膜中磷酸激酶和ATP的作用下可发生磷酸化,空间结构发生变化而活化
C.图中X离子的跨膜运输不需要消耗能量
D.在磷酸激酶的作用下,CIC分子发生去磷酸化过程中空间结构发生改变
11.(2026·辽宁模拟)磷酸肌酸是一种高能化合物,主要存在于人体肌细胞中,在剧烈运动时骨骼肌细胞中物质转化如图1所示,ATP的相对含量随时间的变化如图2所示。其中AMP为腺嘌呤核糖核苷酸,是ATP分解的中间产物。下列相关叙述正确的是(　　)
图1
图2
A.细胞中ATP能够大量储存,通过ATP和ADP相互转化维持动态平衡
B.肌细胞中存在的高能磷酸化合物有ATP、ADP和AMP等
C.人体运动时ATP的主要来源是CP→ATP
D.图2中AB段ATP快速水解释放的化学能部分转换为机械能用于肌肉收缩
参考答案
必备知识基础练
1.D　解析 AMP是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,A项错误。据题可知,ATP生成ADP的过程中需脱去γ位的磷酸基团,B项错误。ADP两个相邻的磷酸基团中也含有特殊的化学键,是高能磷酸化合物,C项错误。细胞的吸能反应需要消耗能量,ATP水解生成ADP或AMP会释放能量,用于吸能反应,即细胞的吸能反应伴随着ADP或AMP的生成,D项正确。
2.C　解析 ATP由1个腺苷和3个磷酸基团组成,其中腺苷由腺嘌呤和核糖组成,A项错误。细胞中绝大多数生命活动由ATP直接提供能量,但不是所有,如光合作用光反应阶段水的分解所需能量来自光能,不是由ATP提供,B项错误。ATP中磷酸基团带有负电荷,同性相斥,导致它们之间的化学键不稳定,容易断裂释放能量,C项正确。通过ATP的合成和水解,使放能反应所释放的能量用于吸能反应。ATP水解生成ADP和磷酸并释放能量,吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中,D项错误。
3.D　解析 ATP分子的结构可以简写成A—P~P~P,AMP分子的结构可以简写成A—P,ATP、AMP中都含有腺苷和磷酸基团。ATP水解脱去两个磷酸基团后成为AMP,AMP是RNA的基本组成单位,A项错误。细胞内ATP与ADP之间的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,所以细胞内ATP含量少也能满足细胞对能量的需求。IMP在酸性磷酸酶等酶的作用下降解为次黄嘌呤和核糖的过程不需要ATP供能,B项错误。酶起催化作用时,作用机理是降低化学反应所需的活化能,不是为化学反应提供活化能,C项错误。IMP在ACP等酶的作用下降解为次黄嘌呤和核糖,IMP具有鲜味特性而次黄嘌呤和核糖无鲜味,故在IMP降解前有效抑制ACP的活性可使鱼肉保持鲜味,D项正确。
4.B　解析 ATP分解为AMP(物质X)时需断裂两个特殊化学键,A项正确。酶与底物(荧光素)结合为短暂的过渡态复合物,而非稳定复合物,B项错误。裂解剂用于释放细菌内的ATP,符合检测原理,C项正确。由题意可知,各细菌体内ATP含量基本相同是检测的前提,D项正确。
5.D　解析 ATP中远离A的特殊化学键容易断裂,与ATP相比,ADP更稳定,A项正确。由题意可知,“分子马达”具有催化ATP水解的作用,B项正确。由于ATP中的磷酸基团都带负电荷而相互排斥,导致特殊的化学键不稳定,使得ATP末端的磷酸基团有较高的转移势能,C项正确。“分子马达”的合成依赖ATP水解提供能量,D项错误。
6.B　解析 由题图可知,H+顺浓度梯度向线粒体基质运输的同时促进了ATP合酶催化ATP的合成,因此ATP合酶的活性受H+浓度的影响,A项错误。ATP合酶催化ATP合成,ATP合成是需要吸收能量的吸能反应,B项正确。ATP合酶能够降低ATP合成反应的活化能,C项错误。膜间隙的H+进入线粒体基质的方式为顺浓度梯度的协助扩散,D项错误。
7.C　解析 蛋白质磷酸化和去磷酸化反应需要相关酶的催化,酶的活性受温度的影响,A项正确。蛋白质通过磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构,进而实现其功能,体现了蛋白质结构与功能相适应的观点,B项正确。蛋白质磷酸化的过程需要消耗ATP,伴随ATP水解的过程,往往是一个吸能反应的过程,C项错误。蛋白质磷酸化和去磷酸化后都存在肽键,均能与双缩脲试剂发生紫色反应,D项正确。
关键能力提升练
8.D　解析 ATP脱去两分子磷酸基团生成的产物是腺嘌呤核糖核苷酸,可作为合成RNA的原料,A项错误。癌细胞比正常细胞代谢更旺盛,因此癌细胞中ATP与ADP相互转化的速度更快,但其中储备的ATP依然很少,B项错误。生物体内,吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中,C项错误。钙泵运输Ca2+时需消耗ATP,为主动运输过程,该过程中载体蛋白磷酸化后空间结构改变,进而实现物质的转运,而后恢复原状,D项正确。
9.A　解析 磷酸化和去磷酸化是蛋白质功能调控的常见机制,其存在体现了蛋白质结构与功能相适应的观点。“进化与适应”观点通常指物种在长期自然选择中形成的适应性特征,而非分子层面的动态调控过程,A项错误。特定磷酸化位点的氨基酸缺失会影响磷酸化过程,从而影响信号传递,B项正确。由题图可知,ATP转化为ADP释放的磷酸(Pi)可被激酶用于蛋白质磷酸化,参与信号传递,C项正确。磷酸化和去磷酸化反应由酶催化,酶的活性受pH影响,D项正确。
10.B　解析 磷酸激酶的作用是催化ATP分解为ADP;磷酸酯酶的作用是使活化载体释放磷酸基团,成为未活化载体(IC),并不是促进ATP的水解,A项错误。磷酸激酶催化ATP分解为ADP时,ATP脱离下来的末端磷酸基团携带能量与IC(未活化载体)结合,使得IC的空间结构发生变化而活化为AC(活化载体),B项正确。图中X离子的跨膜运输是一个需要消耗能量的过程,C项错误。在磷酸酯酶的作用下,CIC分子发生去磷酸化,从活化载体变成未活化载体(IC),在这个过程中其空间结构会发生改变,D项错误。
11.D　解析 细胞中ATP含量很少,不能大量储存,通过ATP和ADP快速相互转化维持动态平衡,A项错误。肌细胞中的高能磷酸化合物是ATP、ADP、磷酸肌酸等,AMP不含有特殊的化学键,不属于高能磷酸化合物,B项错误。人体运动时ATP的主要来源是细胞呼吸,CP→ATP是剧烈运动时的辅助供能方式,并非ATP的主要来源,C项错误。图2中AB段ATP快速水解释放的化学能部分转化为机械能用于肌肉收缩,D项正确。
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