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课时双测过关（十九） 细胞的能量“货币”ATP
A级——学考水平达标练
1．(2018·浙江4月选考)ATP是细胞中的能量“货币”，下列叙述正确的是( )
A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B．ATP－ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
解析：选C ATP的形成途径是光合作用和细胞呼吸，因此ATP中的能量来自光能和细胞呼吸释放的能量；ATP－ADP循环，使得细胞中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水解远离腺苷的高能磷酸键断裂，形成ADP和Pi，同时释放能量；ATP分子中含有2个高能磷酸键，远离腺苷的高能磷酸键很容易水解。
2．ATP的结构示意图如下，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是( )
A．物质①表示鸟嘌呤
B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应
C．在ATP－ADP循环中③可重复利用
D．若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP
解析：选C 图中①表示腺嘌呤；②表示高能磷酸键，化学键②断裂的化学反应属于放能反应；③表示磷酸，在ATP－ADP循环中③可重复利用；若化学键④断裂，则左边的化合物是AMP即腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。
3．(2019·全国卷Ⅱ)某种H＋ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是( )
A．H＋ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外
B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输
C．H＋ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供
D．溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
解析：选C 由题干信息可知，用蓝光照射保卫细胞的悬浮液，溶液的pH明显降低，说明细胞内的H＋被转运到细胞外，A正确。H＋运出保卫细胞是逆浓度梯度的跨膜运输，需要能量，因H＋ATPase具有水解酶活性，故运输所需能量由H＋ATPase水解ATP提供，不由蓝光直接提供，B正确、C错误。由题干可知，H＋的运输需要载体蛋白和能量，说明H＋是通过主动运输的方式透过细胞质膜进入保卫细胞的，D正确。
4．ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合 ③第三个磷酸基团(远离腺苷的那个)很容易从ATP上脱离，使ATP转化为ADP，同时释放能量 ④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，使ADP转变成ATP
A．①③ B．②④
C．③④ D．①④
解析：选C ATP含有一个腺苷、三个磷酸基团、一个普通化学键、两个高能磷酸键，ATP水解时第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)断裂，储存在高能磷酸键中的能量释放出来，ATP转化为ADP。在有关酶的催化下，ADP与Pi结合，吸收能量，又可形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，ADP又转化为ATP。
5．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，该现象说明( )
①ATP中远离A的P容易脱离 ②部分32P标记的ATP是重新合成的 ③ATP是细胞内的直接能源物质
④该过程中ATP既有合成又有分解
A．①② B．①②③
C．①②④ D．①②③④
解析：选C 部分ATP的末端P已带上放射性标记说明这部分ATP是新合成的，也说明远离腺苷(A)的磷酸基团(P)容易脱离；含量变化不大说明有ATP的合成与分解。
6．细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的水解和合成相联系，下列说法正确的是( )
A．植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成，是吸能反应
B．由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP，是放能反应
C．放能反应一般伴随着ADP形成，吸能反应一般伴随着ATP合成
D．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
解析：选D 细胞呼吸是放能反应；脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应；吸能反应一般伴随着ATP的水解，放能反应一般伴随着ATP的合成；能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
7．(2018·山东学考)ATP能直接给细胞的生命活动提供能量。下列生命活动中，不需要消耗ATP的是( )
A．肌细胞收缩 B．萤火虫发光
C．甘油进入细胞 D．大脑思考
解析：选C 甘油进入细胞的方式为自由扩散，不消耗ATP。
8.如图表示ATP与ADP之间的转化图，下列分析错误的是( )
A．a为ATP，b为ADP
B．能量E1和能量E2来源不同
C．酶A1和酶B2是同一种酶
D．c1和c2是同一种物质
解析：选C 在水解酶的作用下，ATP远离A的那个磷酸基团脱离形成磷酸，同时储存的能量释放出来，ATP转化成ADP; 在另一种酶的催化作用下，ADP可以吸收能量，与磷酸结合形成ATP。分析图示可知，a为ATP，b为ADP，c1、c2都为磷酸。
9．ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。回答下列问题：
(1)植物叶肉细胞内能产生ATP的场所有________________________，而这些场所中产生的ATP用途较为单一的是________。
(2)ATP中高能磷酸键全部断裂后得到的产物有_________________，由此推测，催化高能磷酸键水解的酶的最适pH应偏___________(填“酸性”或“碱性”)。
(3)与葡萄糖相比，每分子ATP中蕴含的能量较少，但二者中只有ATP能为细胞的生命活动直接提供能量，原因是_____________________________________________________。
(4)ATP在生物体内含量较少，但生物体对ATP的需求量很大，生物体是如何解决该矛盾的？_______________________________。
解析：(1)植物细胞可以通过光合作用和呼吸作用产生ATP，因此植物叶肉细胞内能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，其中叶绿体中发生的光合作用产生的ATP作用单一，只能用于暗反应C3的还原。(2)ATP 含有2个高能磷酸键，当2个高能磷酸键全部断裂后得到的产物为一磷酸腺苷和磷酸，因此推测催化高能磷酸键水解的酶的最适pH应偏酸性。(3)与葡萄糖相比，ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成，因此ATP能为细胞的生命活动直接提供能量。(4)ATP在生物体内含量较少，但是细胞内ATP与ADP之间转化速率较快，因此能够满足生物体对ATP的需求量。
答案：(1)细胞质基质、线粒体和叶绿体 叶绿体
(2)一磷酸腺苷(或腺嘌呤核糖核苷酸)和磷酸 酸性
(3)ATP的化学性质不稳定，远离腺苷的高能磷酸键易水解也易合成 (4)细胞内ATP与ADP之间转化速率较快
10．如图为细胞内ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：
(1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。
(2)图中的a、b分别代表____________、____________________________________。
(3)在动物肌细胞中进行②反应时，能量来自__________________________________。
(4)①、②反应在进行时所需要的酶一样吗？为什么？
________________________________________________________________________。
(5)细胞内在进行①反应时能量用于____________，在进行②反应时能量用于____________，由此可见能量流动是________(填“可逆的”或“不可逆的”)。
解析：1分子ATP中含有2个高能磷酸键。动物细胞合成ATP的能量来自呼吸作用，植物细胞合成ATP的能量来自呼吸作用和光合作用，所以图中a表示呼吸作用，b表示光合作用。①表示ATP合成反应，能量用于ATP的合成；②表示ATP水解反应，释放的能量用于各项生命活动，由此可见，能量是不可逆的，物质是可逆的。
答案：(1)2 (2)呼吸作用 光合作用
(3)储存在ATP的高能磷酸键中的化学能
(4)不一样。因为①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性 (5)合成ATP 各项生命活动 不可逆的
B级——选考水平高分练
11．下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A．苯和乙醇的跨膜运输都不需要消耗ATP
B．ATP中的A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成
C．细胞中ATP和ADP的相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
D．葡萄糖和果糖合成蔗糖为吸能反应，此反应会伴随细胞中ADP含量减少
解析：选D 苯和乙醇通过自由扩散出入细胞，其跨膜运输都不需要消耗ATP；ATP中的A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成；所有生物均以ATP作为生命活动的直接能源物质，说明生物界具有统一性；葡萄糖和果糖合成蔗糖为吸能反应，需ATP水解供能，会使细胞中ADP含量增加。
12．如图为ATP的分子结构图，a、b、c表示相应的结构，①、②表示化学键。下列叙述正确的是( )
A．a表示腺嘌呤，b表示腺苷
B．化学键①与化学键②断开时所释放的能量不同
C．化学键②的形成所需的能量都来自化学能
D．化学键②中能量的释放往往与吸能反应相关联
解析：选D a表示腺苷(腺嘌呤核苷)，b表示腺嘌呤核糖核苷酸；化学键①和化学键②都为高能磷酸键，断开时所释放的能量相同；化学键②的形成是ATP的合成过程，所需的能量来自光合作用中的光能或者呼吸作用中的化学能；化学键②中能量的释放过程是ATP水解的过程，往往与吸能反应相关联。
13．(2019·泰安期末)如图1为ATP的结构简图，图2为ATP与ADP相互转化的关系式，以下说法错误的是( )
A．图1的A与ATP中的“A”为同一种物质，b、c为高能磷酸键
B．图2中反应向右进行时，图1中的c断裂并释放能量
C．酶1和酶2的作用机理都是降低化学反应所需的活化能
D．ATP与ADP快速转化依赖于酶的高效性
解析：选A 图1的A代表腺嘌呤，ATP中的“A”代表腺苷；图2中反应向右进行时，ATP转化为ADP，图1中的c断裂并释放能量；酶1和酶2的作用机理都是降低化学反应所需的活化能；ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用的高效性和专一性。
14．在ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，下图圆圈中的“A”依次表示( )
A．腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤、腺苷
B．腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤
C．腺苷、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤
D．腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤
解析：选C 由图可知：图①中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；图②中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；图③中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；图④中的A为腺嘌呤。
15.在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质。
(1)人体骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动3 s内的能量供给。在校运动会上，某同学参加100 m短跑过程中，其肌细胞中ATP相对含量变化如图所示，试回答：
①由A到B的变化过程中，说明ATP被水解，释放的能量用于________________________________________________________________________。
②由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明________________________________________________________________________。
(2)某同学进行一项实验，目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象，说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。
①实验中，必须待离体肌肉自身的________消耗完之后，才能进行实验。
②在程序上，采取自身前后对照的方法：先滴加________________(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)，观察________与否，再滴加________(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)，现象观察。
③如果将上述顺序颠倒一下，实验结果是否可靠？解释原因。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)AB段表示ATP被水解，其水解释放的能量用于肌肉收缩等生命活动，整条曲线中ATP含量不会降到零，说明ATP的分解与ATP的生成能同时进行。(2)要说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源，在实验前要先将肌肉自身的ATP消耗尽，然后分别用ATP溶液或葡萄糖溶液作为单一变量，观察肌肉收缩现象。若滴加ATP溶液后肌肉收缩，则说明ATP可为肌肉收缩直接提供能量，否则，ATP就不是肌肉收缩所需能量的直接来源。
答案：(1)①肌肉收缩等生命活动 ②ATP的生成和分解是同时进行的 (2)①ATP ②葡萄糖溶液 肌肉收缩 ATP溶液 ③不可靠。如果外源ATP尚未耗尽，会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象，造成葡萄糖也能被肌肉直接利用的假象
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