1、ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质基础通关(20分钟70分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分)1.(2020北京合格考)晋书车胤传有“囊萤映雪”的典故,记载了东晋时期名臣车胤日夜苦读,将萤火虫聚集起来照明读书的故事。萤火虫尾部可发光,为发光直接供能的物质是()A.淀粉B.脂肪C.ATPD.蛋白质【解析】选C。淀粉是植物细胞的储能物质,脂肪是动植物细胞共有的储能物质,蛋白质是生命活动的主要承担者,一般不作为能源物质。细胞中的直接能源物质是ATP,ATP中的化学能可以转变成光能、电能等,故萤火虫尾部可发光,为发光直接供能的物质是ATP。2.(2021日照高一检测)ATP是驱动细胞生
2、命活动的直接能源物质。下列关于ATP的叙述,错误的是()A.ATP含有的三个磷酸基团均具有较高的转移势能B.ATP的合成往往与放能反应相联系C.ATP水解可以使蛋白质等分子磷酸化D.某些参与主动运输的转运蛋白也具有ATP水解酶的活性【解析】选A。ATP中末端的磷酸基团具有较高的转移势能,A错误;放能反应与ATP的合成反应相联系,B正确;ATP水解产生的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化而改变结构,C正确;主动运输过程需要耗能,所以,往往某些参与主动运输的转运蛋白也具有ATP水解酶的活性,D正确。3.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列关于ATP的叙述,错误的是()A.组成ATP和DNA的元
3、素种类相同B.ATP在细胞中含量较少且含量相对稳定C.在生物体内ATP中的能量既可以转化为光能也可以来源于光能D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸基团组成【解析】选D。ATP和DNA都是由C、H、O、N、P五种元素组成,A正确;生物体内的ATP含量不多,ATP与ADP可快速转化,可以实现细胞内ATP的含量相对稳定,B正确;在生物体内ATP中的能量可以转化为光能,比如萤火虫发光,也可以来源于光能,比如植物体内的光合作用,C正确;ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸基团组成,D错误。【补偿训练】若ATP脱去了两个磷酸基团,该物质就是组成RNA的基本单位之一,其名称及所含的易断裂的磷酐键数目为()A.腺嘌呤核糖
4、核苷酸,0B.鸟嘌呤核糖核苷酸,1C.胞嘧啶核糖核苷酸,0D.尿嘧啶核糖核苷酸,1【解析】选A。ATP分子含有3个磷酸基团、2个易断裂的磷酐键。ATP水解时,分子末端易断裂的磷酐键断裂,脱去一个磷酸基团形成ADP。ADP分子中含有2个磷酸基团、一个易断裂的磷酐键。ADP分子脱去一个磷酸基团时,伴随着一个易断裂的磷酐键的断裂,因此,ADP分子脱去一个磷酸基团后形成的化合物中易断裂的磷酐键的数目为零,形成的化合物为腺嘌呤核糖核苷酸。4.在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶,它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺苷-磷酸(AMP)上而形成ADP。下列有关叙述错误的是()A.AMP是RNA的基本单位
5、之一B.腺苷酸激酶极有可能是一种ATP水解酶C.腺苷酸激酶与细胞内ADP、ATP的平衡维持有关D.腺苷酸激酶也可催化ATP的生物合成【解析】选D。AMP是ATP脱去两个磷酸基团后形成的产物,是RNA的基本单位之一,A正确;据题干信息腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺苷-磷酸(AMP)上而形成ADP可知,腺苷酸激酶能催化ATP 水解,故腺苷酸激酶极有可能是一种ATP水解酶,B正确;据题干信息可知,腺苷酸激酶可将ATP通过磷酸基团进行转移形成ADP,故腺苷酸激酶与细胞内 ATP 与 ADP 的平衡维持有关,C正确;酶具有专一性,腺苷酸激酶可催化ATP的水解,不能催化ATP的生物合成,D
6、错误。5.如图、代表物质M、N间的相互转化过程,则()A.物质M是ADP,物质N是ATPB.需能反应一般和M的合成相联系C.能量c和能量d来源相同D.M、N间的相互转化是生物界共有的能量供应机制【解析】选D。图中物质M是ATP,物质N是ADP;需能反应消耗M,和物质N的合成相联系;能量d来自ATP末端的磷酰基转移,能量c来自生物化学反应释放;M、N间的相互转化是生物界共有的能量供应机制。【互动探究】(1)过程和过程所需的酶是否相同?提示:不同。过程所需的酶是ATP合成酶,过程所需的酶是ATP水解酶。(2)过程和过程除了图中的物质外,未体现的物质是什么?提示:水。过程生成水,过程消耗水。6.(2
7、019山东合格考)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。肌肉收缩需要ATP转变为动能,A不符合题意;萤火虫发光需要ATP转化成光能,B不符合题意;甘油进入细胞为简单扩散,不需要消耗ATP,C符合题意;大脑思考需要能量,D不符合题意。7.(2021青岛高一检测)ATP是细胞内重要的高能磷酸化合物,对生命活动正常进行具有非常重要的作用,其结构可用下图表示。下列叙述错误的是() A.ATP与DNA的元素组成完全相同,但彻底水解后的产物有差别B.图中与的相互转化与细胞内的吸能反应和放能反应相联
8、系,保证了细胞内的能量供应C.萤火虫发光所需的能量来源于图中“”D.在细胞的各个部位都同时进行着ATP的水解和合成【解析】选D。ATP有核糖没有脱氧核糖,DNA有脱氧核糖没有核糖,故彻底水解后的产物有差别,A正确;是ADP,是ATP,它们相互转化与细胞内的吸能反应和放能反应相联系,放能反应伴随着ATP的合成,吸能反应伴随着ATP的水解,保证了细胞内的能量供应,B正确;代表磷酐键,萤火虫发光所需的能量来源于图中“”,C正确;在细胞的多个部位进行着ATP的水解,只在细胞质基质、叶绿体与线粒体内合成ATP,D错误。8.如图能体现100 m跑步后细胞中ATP变化的是()【解析】选B。100 m跑步消耗
9、大量ATP,跑步结束后,细胞中ATP含量会降低,由于ATP与ADP间存在相互转化,为维持细胞中ATP的含量,短时间内ATP合成的速率相对较大,导致ATP含量上升,故B项符合要求。9.(2021北京高一检测)如图表示ATP-ADP循环。下列关于该循环的叙述,正确的是()A.过程和过程在肌肉收缩和恢复过程中均会发生B.过程的能量来源只有生物体内的放能反应C.过程产生的能量可以转变为多种形式,但不能转变为光能D.过程为吸能反应消耗水,过程为放能反应生成水【解析】选A。肌肉收缩和恢复需要消耗能量,会发生ATP的合成和分解的过程,A正确;光合作用是绿色植物细胞中最重要的吸能反应,在光反应过程中会产生AT
10、P,能量来源于光能,B错误;ATP水解释放的能量可用于各项生命活动,也可转变为光能,如萤火虫尾部发出荧光,C错误;过程ATP的合成过程生成水,过程为ATP的水解过程需要消耗水,D错误。10.(2021沧州高一检测)ATP是细胞中的能量货币,下列叙述正确的是()A.ATP由1个腺嘌呤、3个磷酸基团组成B.淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖的过程不需要ATP提供能量C.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加D.ATP脱去两分子磷酸基团后的产物可作为细胞中遗传物质的基本单位【解析】选B。ATP由1个腺嘌呤核苷、3个磷酸基团、1个核糖组成,A错误;淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖的过程不需要ATP提
11、供能量,B正确;加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP消耗减少,ATP生成减少,C错误;ATP脱去两分子磷酸基团后的产物可作为细胞中RNA的基本单位,细胞中的遗传物质是DNA,D错误。二、非选择题(共2小题,共30分)11.(12分)如图所示为生物体的新陈代谢与ATP关系的示意图,请回答下列问题:(1)萤火虫发光中的光能,是由图中的_过程释放的能量转化的。(2)因病原体感染引起体温上升所需要的热量是由图中_过程释放出来的。(3)医药商店出售的ATP注射液可治疗心肌炎。若人体静脉滴注这种药物,ATP到达心肌细胞内最少要通过的细胞膜有_。A.1层B.2层C.3层D.4层(4)经测定,正常成年人静止状态下2
12、4 h约有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的总量仅为210 mmol/L,为满足能量需要,生物体内解决这一矛盾的合理途径是_。【解析】(1)萤火虫发光中的光能,是由图中的ATP水解过程释放的能量转化的。(2)因病原体感染引起体温上升所需要的热量是由图中有机物分解过程释放出来的。(3)静脉滴注ATP时,ATP要到达组织细胞内,首先要通过毛细血管壁细胞(2层膜),然后进入组织细胞(1层膜),至少通过3层细胞膜。(4)人体细胞中ATP和ADP的相互转化在永不停息地进行着,这既可以避免一时用不尽的能量白白流失掉,又保证了及时供应生命活动所需要的能量。答案:(1)(2)(3)C(4)A
13、TP与ADP之间进行相互转化12.(18分)如图表示ATP水解产生ADP的过程,请回答下列问题:(1)图中A表示_,P代表_,ATP脱去2个磷酸基团后可作为_(物质)的基本组成单位中的一种。(2)图中为_,其中蕴藏着_。(3)图中为_的过程,其作用是_。(4)图示过程中未标出的另一种反应物是_,催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶_(填“是”或“不是”)同一种酶。【解析】根据ATP的结构简式可知,A代表腺嘌呤核苷、P是磷酸基团,是易断裂的磷酐键,ATP脱掉2个磷酸基团后就是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位中的一种。易断裂的磷酐键的水解为生命活动提供能量。在ATP形成ADP过程中需要水参
14、与,ADP形成ATP时有水产生。答案:(1)腺嘌呤核苷磷酸基团RNA(2)易断裂的磷酐键大量化学能(3)易断裂的磷酐键水解释放能量为生命活动提供能量(4)水不是 能力进阶(10分钟30分)1.(5分)(2021青岛高一检测)为了验证新型冠状病毒的遗传物质是RNA,在含有宿主细胞的细胞培养液中添加带有放射性32P标记的物质进行体外培养,发现子代病毒带有放射性,选用带有放射性32P标记的物质是以下哪一种(注:d表示脱氧,A、G、T、U表示碱基)()A.dT-32PPPB.U-32PPPC.dA-32PPPD.dG-32PPP【解析】选B。新型冠状病毒的遗传物质是RNA,含有的糖是核糖,同时与DNA
15、相比,特有的碱基是U尿嘧啶,因此选用带有放射性32P标记的物质是U-32PPP。 2.(多选)(5分)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列关于ATP的叙述,正确的是()A.细胞质基质、叶绿体和线粒体中都能合成ATPB.许多吸能反应,如主动运输,与ATP的水解相联系C.1分子ATP包含两个磷酐键,五碳糖是脱氧核糖D.ATP可以水解为更稳定的化合物ADP和游离的磷酸【解析】选A、B、D。细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体,A正确;ATP的水解往往与吸能反应相关联,如主动运输等,B正确;ATP分子中的五碳糖是核糖,C错误;ATP水解产生ADP和Pi,ADP比ATP更为稳定,一
16、般不能继续水解,D正确。3.(多选)(5分)下列结构简式分别表示核酸片段或与核酸有关的一些结构,如组成核酸的单体和ATP等。请分析图示,在下面几种物质的化学组成中,“圆圈”中所对应的含义最接近的是()A.和B.和C.和D.和【解析】选C、D。表示ATP的结构简式,圆圈部分是腺嘌呤核苷和磷酸结合成的腺嘌呤核糖核苷酸;表示腺嘌呤脱氧核糖核苷酸的结构简式,圆圈部分是腺嘌呤;表示双链DNA的一段,圆圈部分是腺嘌呤脱氧核苷酸;表示单链RNA的一段,圆圈部分是腺嘌呤核糖核苷酸;表示ATP的结构简式,圆圈部分是腺嘌呤核苷;表示腺嘌呤核糖核苷酸的结构简式,圆圈部分是腺嘌呤核苷,由以上分析可知,最接近的是和、和
17、。【互动探究】(1)图中分别代表的结构组成元素是否相同?提示:相同。由C、H、O、N、P 5种元素组成。(2)图中圆圈部分与中哪个组成最为接近?为什么? 提示:中圆圈部分与最为接近。中圆圈部分是由腺嘌呤核苷和磷酸基团组成的腺嘌呤核糖核苷酸,腺嘌呤核苷又由腺嘌呤和核糖组成;图中、分别为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。【实验探究】4.(15分)食品安全是关系到国计民生的大事。食品安全监管部门常需要对食品中细菌含量进行检测。因为每个细菌细胞中ATP含量大体相同,所以常利用荧光素-荧光素酶生物发光法,根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量。进而再估算出细菌的数量。具体操作如下,分析并回答下列问题:将
18、待测样品研磨后离心处理,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;记录发光强度,并计算ATP含量;推算出细菌数量。(1)原理分析: ATP是生命活动的_,在细胞中含量_,发光强度与ATP含量呈_(填“正相关”或“负相关”)。 (2)荧光素接受_提供的能量后被激活,在荧光素酶的作用下,与氧发生反应,形成_,并且发出荧光。该过程的能量转换是由_转化为光能。(3)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。【解析】(1)ATP是生命活动的直接能源(物质),在细胞中含量极少,ATP数量越多,提供能量越多,发光强度越大,即发光强度与ATP含量呈正相关。(2)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。该过程中的能量转化是由ATP中活跃的化学能转化为光能。(3)生物细胞中ATP的水解一般与吸能反应相联系。答案:(1)直接能源(物质)极少(或较少、非常少)正相关(2)ATP氧化荧光素(ATP中活跃的)化学能(3)吸能反应
