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细胞的能量货币ATP测试题

第2节 细胞的能量“货币”ATP

一、ATP是一种高能磷酸化合物

1.中文名称:

腺苷三磷酸。

2.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。

3.特点

(1)ATP不稳定的原因是ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得特殊的化学键不稳定,末端磷酸基团有较高的转移势能。

(2)ATP的水解过程就是释放能量的过程,1molATP水解释放的能量高达30.54kJ,所以说ATP是一种高能磷酸化合物。

4.功能:

ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

5.ATP的供能机理:

ATP在酶的作用下水解时,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。

(1)ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成(  )

(2)ATP是高能磷酸化合物,含3个特殊化学键,其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能

(  )

(3)ATP是细胞内主要的能源物质(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)×

易混辨析

 生物体内的能源物质总结

(1)能源物质:

糖类、脂肪、蛋白质、ATP。

(2)主要能源物质:

糖类。

(3)储能物质:

脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。

(4)主要储能物质:

脂肪。

(5)直接能源物质:

ATP。

(6)最终能量来源:

太阳能。

 

根据ATP结构式思考下列问题:

(1)图中①②③的结构分别是什么?

提示 腺嘌呤、核糖、磷酸基团。

(2)腺苷是由图中哪些结构组成的?

提示 ①②。

(3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质?

提示 腺嘌呤核糖核苷酸。

(4)若ATP完全水解,会得到哪些成分?

提示 腺嘌呤、核糖、磷酸。

归纳总结

 ATP的分子组成(如图)

(1)元素组成:

ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的,这与核酸的元素组成是相同的。

(2)AMP是RNA的基本组成单位之一。

(3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结,“1”表示1个腺苷,“2”表示两个特殊的化学键,“3”表示3个磷酸基团。

二、ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用

1.ATP与ADP之间的相互转化

(1)相互转化的过程及能量来源图解

(2)ATP与ADP转化的特点

①ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处在动态平衡之中。

②ATP与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,这体现了生物界的统一性。

2.ATP的利用

(1)ATP的利用

(2)ATP为主动运输供能的机理

①参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。

当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时,其酶活性就被激活了。

②在载体蛋白这种酶的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随着能量的转移,这就是载体蛋白的磷酸化。

③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化,使Ca2+的结合位点转向膜外侧,将Ca2+释放到膜外。

3.ATP是细胞内流通的能量“货币”

(1)吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量。

(2)放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。

(3)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。

(1)细胞内储存有大量的ATP,为生命活动提供能量(  )

(2)吸能反应伴随着ATP的合成,放能反应伴随着ATP的水解(  )

(3)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)×

1.成人体内ATP的总量是2~10mg,但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为40kg,在剧烈运动时ATP的消耗可达0.5kg/min;在安静状态时,肌肉内ATP所释放能量只能维持肌肉收缩1~2s。

(1)ATP在细胞内的含量多吗?

提示 含量很低。

(2)生物体如何补充生命活动所需要的大量的ATP?

提示 通过ATP和ADP之间迅速地转化。

2.ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应?

请完善下表并得出结论。

反应

ATP

ADP+Pi+能量

ADP+Pi+能量

ATP

反应类型

水解反应

合成反应

酶的类型

水解酶

合成酶

场所

活细胞所有部位

线粒体、叶绿体、细胞质基质等

能量来源

特殊化学键中的化学能

有机物中的化学能、光能

能量去向

用于各项生命活动

储存于特殊化学键中

结论:

物质是可逆的,能量是不可逆的,酶也不相同,因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。

归纳总结

 ATP与ADP的相互转化及ATP的利用

(1)ATP与ADP的相互转化

①ATP合成:

需要酶的催化,由动物的呼吸作用和植物的光合作用与呼吸作用提供能量。

②ATP水解:

需要酶的催化,连接末端磷酸基团的那个特殊化学键水解释放能量,释放的能量用于各项生命活动。

③两者转化时,物质可逆,能量不可逆。

(2)ATP的利用特点

①ATP是生物体内的直接能源物质。

②虽然在生物体内含量少,但是ATP与ADP的相互转化十分迅速。

1.ATP的结构简式是A—P~P~P,其中A表示腺苷,P代表磷酸基团,~代表特殊的化学键。

2.细胞内ATP与ADP的相互转化体现了生物界的统一性。

3.合成ATP的途径包括光合作用和呼吸作用。

4.ATP是生命活动的直接能源物质。

 

1.ATP是腺嘌呤核苷的衍生物,如图是ATP的分子结构图,下列有关叙述错误的是(  )

A.ATP分子的结构简式可表示为A-P~P~P

B.图中虚线部分的名称是腺苷

C.组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P

D.图中①处的化学键易断裂,ATP转化为ADP

答案 D

解析 ATP中远离腺苷的特殊化学键②易断裂,可转化为ADP和Pi,D错误。

2.下列有关腺苷三磷酸(ATP)的叙述,正确的是(  )

A.ATP中的A代表腺嘌呤

B.ATP是一种大分子高能磷酸化合物

C.ATP水解释放的磷酸基团可使载体蛋白磷酸化

D.ATP与ADP的相互转化无需酶的催化

答案 C

解析 ATP中的A代表腺苷,A错误;ATP分子量偏小,不属于大分子化合物,B错误;ATP与ADP的相互转化需要酶的催化,D错误。

3.如图是ATP与ADP之间的转化图,由此可确定(  )

A.M为ADP,N为ATP

B.能量1和能量2来源相同

C.X1和X2是同一种物质

D.酶1和酶2是同一种酶

答案 C

解析 M生成N的过程释放能量,所以M为ATP,N为ADP,A错误;能量1来源于ATP中特殊化学键中的能量,用于各项生命活动,能量2是光能或化学能,所以能量1和能量2的来源是不同的,B错误;X1和X2都是磷酸基团,C正确;酶1和酶2一个是水解酶一个是合成酶,D错误。

4.(2019·山东师范大学附中高一月考)下列有关ATP的叙述,错误的是(  )

A.细胞内ATP的含量很少,是细胞的能量“货币”

B.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成

C.ATP和ADP迅速相互转化保证了持续为细胞提供能量

D.ATP水解掉两个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一

答案 B

5.(2019·辽阳县集美学校高一期末)下列有关ATP的叙述中,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”

答案 D

A组 基础对点练

题组一 ATP是一种高能磷酸化合物

1.ATP的结构简式可表示为A—P~P~P,下列图示能正确表示ATP的是(  )

A.

B.

C.

D.

答案 A

解析 ATP的分子结构式可以简写成A—P~P~P,其中A代表腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,P代表磷酸基团,~代表一种特殊化学键。

2.ATP中含有的化学元素与下面哪种物质含有的化学元素种类相同(  )

A.纤维素B.核酸

C.脂肪D.蛋白质

答案 B

解析 ATP的组成元素为C、H、O、N、P,纤维素的组成元素为C、H、O,A错误;核酸的组成元素为C、H、O、N、P,B正确;脂肪的组成元素为C、H、O,C错误;蛋白质的组成元素主要是C、H、O、N,D错误。

3.(2020·辽宁高一期末)下图为ATP分子的结构式,下列相关叙述错误的是(  )

A.图中五碳糖为核糖

B.图中虚线框中的基团是腺苷

C.该分子中有2个特殊的化学键

D.该分子水解掉2个磷酸基团后为核糖核苷酸

答案 B 

解析 图中虚线框中的基团是腺嘌呤,B错误。

题组二 ATP与ADP之间的相互转化

4.下列关于ATP的叙述,不正确的是(  )

A.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质

B.ATP中的A代表腺嘌呤,P代表磷元素

C.ATP与ADP的相互转化是时刻不停且处于动态平衡之中的

D.生成ATP所需能量可来自光能,也可来自呼吸作用释放的能量

答案 B

解析 ATP中的A代表腺苷,P代表磷酸基团,B错误。

5.(2020·北京高一期末)下列有关ATP的叙述,错误的是(  )

A.细胞内ATP的含量很少,但消耗量很大

B.ATP与ADP相互转化过程中所需酶的种类相同

C.ATP和ADP迅速相互转化保证了机体对能量的需求

D.人体细胞内形成ATP的主要生理过程是呼吸作用

答案 B

解析 ATP与ADP相互转化中所需要的酶不相同,分别为ATP合成酶和ATP水解酶,B错误。

6.以下为ATP和ADP相互转化的示意图,对这一过程的叙述不正确的是(  )

ATP

ADP+Pi+能量

A.存在着能量的释放和储存

B.保证了生命活动的顺利进行

C.持续不断地在生物活细胞中进行

D.此过程物质与能量变化都是可逆的

答案 D

解析 此过程物质变化是可逆的,而能量变化是不可逆的,D错误。

题组三 ATP的利用

7.(2020·辽河油田第二高级中学高一期末)据测定,世界著名重量级拳王——霍利菲尔德平均每次出拳的力量高达200磅,试问能引起如此之高的拳击力量的直接供能物质是(  )

A.人体细胞内的ATPB.饮食中的淀粉

C.人体细胞内的糖类D.人体细胞内的脂肪

答案 A

8.萤火虫腹部的发光器由部分组织细胞构成,离体的发光器会逐渐失去发光能力。

将发光器研磨液分为两组,分别滴加等体积的ATP溶液和葡萄糖溶液后,ATP组立即重新出现荧光,葡萄糖组重新出现荧光的时间滞后。

下列叙述不正确的是(  )

A.发光器离体后细胞内能源物质逐渐耗尽

B.实验结果说明ATP是直接的能源物质

C.实验结果说明葡萄糖不能作为能源物质

D.有机物中的化学能可转化为发光的光能

答案 C

解析 实验结果说明葡萄糖不是荧光器发光的直接能源,但是不能说明葡萄糖不能作为能源物质,C错误。

9.(2020·山东高一期末)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,下列有关ATP的正确说法是(  )

A.ATP中的磷酸基团均具有较高的转移势能

B.吸能反应与ATP的水解反应相联系

C.细胞生命活动均由ATP直接提供能量

D.一分子ATP彻底水解产生3分子磷酸、1分子腺苷

答案 B

解析 ATP中远离腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能,A错误;吸能反应一般与ATP的水解相联系,B正确;细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的,C错误;一分子ATP彻底水解产生3分子磷酸和1分子核糖、1分子腺嘌呤,D错误。

10.(2019·葫芦岛市第八高级中学高一月考)如图是细胞内ATP与ADP相互转化的示意图,请据图回答下列问题:

(1)在人体内,图示左侧的能量来自__________作用,右侧的能量用于________(举一例)。

(2)在绿色植物体内,图示左侧的能量来自__________作用和________作用。

(3)从图中可知,在适宜的温度和酶的作用下,ADP转变成ATP时还需要的条件是________。

将ADP转化为ATP的图示改写成反应式的形式__________________。

(4)经测定,正常成年人静止状态下24h将有40kgATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的总量仅为2~10mmol/L,为满足能量需要,生物体内解决这一矛盾的合理途径是___________。

答案 

(1)呼吸 大脑思考 

(2)呼吸 光合 (3)能量 ADP+能量+Pi

ATP (4)ATP和ADP的这种相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中

解析 

(1)在人体内,图示左侧的能量用来合成ATP,来自呼吸作用释放的能量,右侧的能量是ATP水解释放的能量,用于细胞中耗能的生命活动,如大脑思考、主动运输等。

(2)在绿色植物体内,图示左侧的能量来自光合作用和呼吸作用。

(3)从图中可知,在适宜的温度和酶的作用下,ADP转变成ATP时还需要能量。

ADP转化为ATP的反应式为:

ADP+能量+Pi

ATP。

(4)细胞内ADP、ATP的总量很少,为满足细胞的能量需要,ATP和ADP的相互转化在细胞内时刻不停地发生且处于动态平衡之中。

B组 综合强化练

1.(2020·天津市滨海新区塘沽第一中学高一期末)下列有关ATP的说法,正确的是(  )

A.人体细胞内储存有大量的ATP

B.光合作用和呼吸作用都能产生ATP

C.线粒体是蓝细菌产生ATP的主要场所

D.ATP合成所需的能量由磷酸提供

答案 B

解析 细胞内的ATP含量不高,消耗后可迅速由ADP+Pi合成,A错误;光合作用和呼吸作用都能产生ATP,B正确;蓝细菌为原核生物,无线粒体,其产生ATP的场所为细胞质基质,C错误;合成ATP的能量由光能(光合作用)或者有机物的化学能(呼吸作用)提供,D错误。

2.(2020·山东高一期末)有关ATP的叙述,下列说法错误的是(  )

A.动物CO中毒,会降低Ca2+通过离子泵跨膜运输的速率

B.ATP与ADP循环中,放能反应释放的能量可用于吸能反应

C.各植物组织中,呼吸作用强度相同的条件下ATP生成量也一定相同

D.物质跨膜运输消耗ATP时,载体蛋白磷酸化后构象改变

答案 C

解析 Ca2+通过离子泵跨膜运输需要ATP供能,动物CO中毒,会抑制呼吸作用而降低ATP生成量,进而降低Ca2+通过离子泵跨膜运输的速率,A正确;ATP的水解会释放能量,该过程一般与吸能反应相联系,B正确;呼吸作用强度相同的情况下,同一植物的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量不一定相同,因绿色细胞还可在光照条件下进行光合作用产生ATP,C错误;物质跨膜运输消耗ATP时,载体蛋白磷酸化后构象改变,D正确。

3.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中末端的P容易脱离

B.部分32P标记的ATP是重新合成的

C.ATP是细胞内的直接能源物质

D.该过程中ATP既有合成又有分解

答案 C

解析 依题干信息ATP的含量变化不大,说明该过程中ATP既有合成又有分解;部分ATP的末端P已带上放射性标记,说明ATP中末端的P容易脱离,且32P参与了ATP的重新合成,故选C项。

4.下列生理过程伴随着形状改变,其中不一定需要ATP供能的是(  )

A.在胰岛素分泌过程中细胞膜的形状发生改变

B.在篮球比赛等运动过程中骨骼肌发生收缩

C.载体蛋白协助运输葡萄糖过程中形状发生改变

D.植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离后自动复原

答案 C

解析 胰岛素分泌到细胞外的过程属于胞吐,需要ATP供能,A错误;在篮球比赛等运动过程中,骨骼肌的收缩需要消耗ATP,B错误;载体蛋白运输葡萄糖时可能不需要ATP,如葡萄糖通过协助扩散进入哺乳动物成熟的红细胞;也可能需要ATP,如葡萄糖通过主动运输进入小肠上皮细胞,C正确;植物细胞会通过主动运输吸收钾离子和硝酸根离子,需要ATP供能,当细胞液浓度增大后,会吸水而自动复原,D错误。

5.(2020·天津高一期末)下图是人体细胞代谢部分简图,图中甲表示ATP,下列有关叙述错误的是(  )

A.甲→乙→丙→丁过程中,起催化作用的酶空间结构不同

B.丙是RNA的基本组成单位之一

C.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成

D.在红细胞吸收葡萄糖时,细胞中乙的含量会显著增加

答案 D

解析 腺苷三磷酸是一种不稳定的高能化合物,由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3个磷酸基团组成,简称ATP。

甲表示ATP,乙表示ADP,丙表示AMP,丁表示腺苷,戊表示游离磷酸。

葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散,不需要消耗能量,因此乙(ADP)的含量不会显著增加,故D项错误。

6.Na+—K+泵是存在于动物细胞膜上的一种载体蛋白,具有ATP酶活性,这种泵每消耗1分子的ATP,就逆浓度梯度将3分子的Na+泵出细胞外,将2分子的K+泵入细胞内。

其具体过程如图所示,下列相关叙述错误的是(  )

A.该蛋白将Na+泵到细胞外的跨膜运输方式是主动运输

B.该蛋白既能催化ATP的水解,又能催化ATP的合成

C.若O2供应不足,将会影响图示过程的进行

D.该蛋白的结构发生改变,有利于其与离子的结合和分离

答案 B

解析 Na+—K+泵能催化ATP水解,不能催化ATP的合成,B错误。

7.(2019·山东师范大学附中高一月考)人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3s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下图所示。

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______________________________。

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 ATP

ADP+Pi+能量

解析 

(1)由图可知,a→b段ATP含量减少,ATP被水解,释放大量的能量,用于肌肉收缩等各项生命活动,来维持剧烈运动。

(2)b→c段ATP含量增加,是由于呼吸作用的加强,释放了更多的能量,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,说明虽然ATP在细胞内含量少,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,使生物体内部的供能环境相对稳定,保证各项生命活动的正常进行。

(4)细胞内的放能反应伴随着ATP的合成,吸能反应伴随着ATP的水解。

8.腌制的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”对市场上腊肉中的细菌含量进行检测:

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。

分析并回答下列问题:

(1)荧光素接受细菌细胞中________提供的能量后被激活,在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。

根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量,原因是发光强度与ATP含量成________(填“正比”或“反比”)。

(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换的形式是________能→________能。

生物细胞中ATP的水解一般与____________(填“吸能反应”或“放能反应”)相联系。

(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的关系如图所示。

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________(填“可以”或“不可以”)恢复;Hg2+处理后酶活性降低可能是因为_________________________。

答案 

(1)ATP 正比 

(2)化学 光 吸能反应 (3)Mg2+ 不可以 Hg2+破坏了酶的空间结构

解析 

(1)ATP是生命活动所需能量的直接来源。

荧光素接受ATP提供的能量,在荧光素酶的催化下,形成氧化荧光素并且发出荧光,其发光强度与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。

(2)“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为光能;放能反应一般与ATP的合成相联系,吸能反应一般与ATP的水解相联系。

(3)分析曲线图可知:

用Mg2+处理后,在较低荧光素酶浓度的条件下就能达到较高的发光强度,因此使用Mg2+处理,能够节省荧光素酶的用量。

高温和Hg2+处理后酶活性不可以恢复。

Hg2+处理后酶活性降低可能是因为Hg2+破坏了酶的空间结构。

高一生物下学期期中测试卷

(考试时间:

90分钟试卷满分:

100分)

一、选择题:

本题共25个小题,每小题2分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.下列有关细胞结构与功能的说法,正确的是(  )

A. 人的胰岛素和胰蛋白酶的化学成分都是蛋白质,且都是胰腺分泌的,但它们的功能却截然不同,原因是参与二者合成和分泌的细胞器不同

B. 叶绿体的外膜和内膜属于生物膜系统,但类囊体不属于生物膜系统

C. 矿工患硅肺的原因是硅尘破坏吞噬细胞溶酶体膜,导致水解酶释放致使肺的功能受损

D. 细胞核是遗传信息库,是细胞代谢中心和遗传的控制中心

2.螺旋现象普遍存在于多种物质或生物结构中,下列有关说法不正确的是(  )

A. 某些蛋白质具有的螺旋结构,决定了其特定的功能

B. 染色体解螺旋形成染色质的同时,DNA分子的双链也随之解旋

C. DNA具有规则的双螺旋结构,决定了其结构的稳定性

D. 水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于实验时观察光合作用的场所

3.下列有关化合物的说法正确的是(   )

A. 腺苷是构成ATP、DNA和RNA的组成成分

B. 多糖、脂肪和核酸都是由许多单体连接而成的生物大分子

C. 线粒体和叶绿体中的核酸彻底水解后得到6种有机小分子物质

D. 由C,H,O,N,S元素构成的化合物不能为胞吞和胞吐的过程直接供能

4.经测定,某生物的所有核酸分子中,嘌呤碱基和嘧啶碱基的含量不相等,则此生物不可能(   )

A. T2噬菌体                            

B. 人                            

C. 大肠杆菌                            

D. 烟草花叶病毒

5.一个家庭中,父亲是色觉正常的多指(由常染色体显性基因控制)患者,母亲的表现型正常,他们却生了一个手指正常但患红绿色盲的孩子。

下列叙述正确的是( )

A. 该孩子的色盲基因来自祖母                                          

B. 父亲的基因型是纯合子

C. 这对夫妇再生一个男孩,只患红绿色盲的概率是1/4     

D. 父亲的精子不携带致病

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