1、细胞的能量“货币”ATP【基础全面练】 共30分选择题(共5题,每题6分,共30分)1.科学家研究发现,向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液,肌肉不收缩;向同一条肌肉上滴ATP溶液,肌肉很快就发生明显的收缩。这说明()A.葡萄糖是能源物质B.ATP就是能量C.葡萄糖是直接能源物质D.ATP是直接能源物质【解析】选D。根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液,肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量;“向同一条肌肉上滴ATP溶液,肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是直接能量物质。2.(2021北京高一检测)如图是ATP与ADP相互转化的过程(注:E1、E2表示能量,A1、A2表
2、示酶)。下列叙述正确的是()A.图中Pi代表磷酸,B为ADPB.在植物体内E1,只来自细胞呼吸C.植物细胞中E2,可直接用于水分的吸收D.A1和A2的不同作用体现了其专一性【解析】选D。分析题图可知,图中Pi代表磷酸,B为ATP,C为ADP,A错误;对于植物体来说,E1来自细胞呼吸和光能,B错误;植物吸收水分的方式为自由扩散,不需要消耗能量,C错误;A1和A2两种酶催化的反应不同,体现了酶的专一性,D正确。3.下列过程属于放能反应的是()A.甘油跨过细胞膜的扩散B.葡萄糖分解成丙酮酸C.肌肉收缩过程中改变形状D.光能转化成ATP中的化学能【解析】选B。甘油跨过细胞膜的扩散不释放能量,A不符合题
3、意;葡萄糖分解成丙酮酸是细胞中重要的放能反应,B符合题意;肌肉收缩过程中改变形状是吸能反应,C不符合题意;光反应将光能转化成ATP中的化学能,这是绿色植物细胞中重要的吸能反应,D不符合题意。4.对转化式“ATPADP + Pi +能量”的说法正确的是()A.该转化式的反应场所是相同的,都是线粒体B.该转化式所需要的酶种类相同C.该转化式对生物体正常生命活动起着重要的作用D.该转化式中物质和能量都是可逆的【解析】选C。ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体等,而ATP分解的场所较多,如:细胞膜 (供主动运输消耗的能量)、细胞核(DNA复制和RNA合成所消耗的能量)等,A错误;ATP合成与分
4、解都需要酶的催化,但是酶种类不同,B错误;ATP合成与分解对生物体正常生命活动至关重要,C 正确;从题干中可以看出,ATP合成与分解的过程中物质是可逆的,但能量不可逆,D错误。【补偿训练】 ATP被喻为生物体内“能量货币”,它已成为科学家研究的热点。下列有关细胞内的叙述中,正确的是()A.ATP中含有3个特殊的化学键B.ATP可溶于水,因此只可注射不可口服C.寒冷或紧张状态下,细胞内ATP的分解速率大于ATP合成速率D.剧烈运动时,肌肉细胞中ATP与ADP之间相互转化的速率迅速加快【解析】选D。ATP中含有2个特殊的化学键,A错误;ATP可溶于水,可注射也可口服,B错误;即使在寒冷、紧张等状态
5、下,细胞内ATP的合成速率与分解速率也大致相等,只是它们之间的转化速率加快,C错误;剧烈运动时,需要能量较多,肌肉细胞会加快ATP与ADP之间的转化速率,D正确。5.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一磷酸(AMP)上而形成ADP。下列叙述错误的是()A.AMP是RNA的基本单位之一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
6、移至腺苷一磷酸(AMP)上而形成ADP”可知,腺苷酸激酶能催化ATP 水解,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错误。【综合突破练】 共50分一、选择题(共5题,每题7分,共35分)6.某实验小组为了探究黑藻细胞主动运输所需ATP的来源,将等量黑藻分别置于四种实验条件中培养(DNP能抑制线粒体的功能),初始培养液中Cl-浓度相等,24 h 后测得培养液中Cl-的变化量如表所示。下列
7、分析错误的是()烧杯序号环境培养条件培养液中Cl-变化量125 mL池水光照-3.84225 mL池水完全黑暗-3.84325 mL,含10-4 molL-1的DNP的池水光照-0.02425 mL,含10-4 molL-1的DNP的池水完全黑暗-0.02A.第1、2组黑藻吸收较多Cl-是因为光照和黑暗条件不影响线粒体功能B.第1、2组说明黑藻细胞内的叶绿体不能产生ATPC.第2、4组说明黑藻吸收Cl-所需ATP主要来自线粒体D.第3、4组细胞吸收少量Cl-所需ATP可能来自细胞质基质【解析】选B。第1、2组黑藻吸收较多Cl-且吸收量相同,说明光照和完全黑暗条件不影响线粒体功能,A正确;第1、
8、2组只能说明黑藻吸收Cl-所需ATP不是来自叶绿体,不能说明黑藻细胞内的叶绿体不能产生ATP,B错误;DNP能抑制线粒体的功能,第2、4组说明黑藻吸收Cl-所需ATP主要来自线粒体,C正确;DNP能抑制线粒体的功能,第3、4组细胞吸收少量Cl-所需ATP可能来自细胞质基质,D正确。7. 当你品尝各种美味佳肴时,你不得不感谢ATP这种化学物质。新的研究显示,ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用。据以上信息我们不能推出的结论是()A.ATP与能量供应相关B.ATP也可作为信息传递分子C.ATP与ADP相互转化D.神经细胞膜外表面可能有ATP的
9、受体【解析】选C。根据题干“ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用”,推出ATP是信号分子,作用于神经细胞,而且神经细胞膜外可能有其受体,由于缺少ATP与ADP转化的条件,所以不能推出C项结论。【补偿训练】某同学对细胞内的葡萄糖、脂肪、ATP进行了如下总结,你认为不合理的是()A.葡萄糖是生物体主要的能源物质B.ATP中含有的化学能比葡萄糖的多C.脂肪的氧化分解能生成ATP,脂肪的合成需消耗ATPD.ATP在细胞内含量很少,但细胞内ATP和ADP之间的转化速率很迅速【解析】选B。葡萄糖是细胞内的主要能源物质,A正确;葡萄糖中含有的化学能比A
10、TP的多,B错误;脂肪是生物体内良好的储能物质,氧化分解能生成ATP,脂肪的合成需消耗ATP,C正确;ATP是细胞内的能量“货币”,在细胞内含量很少,但细胞内ATP和ADP之间的转化速率很迅速,D正确。【误区警示】关于能源物质的误区(1)ATP是细胞的直接能源物质。(2)葡萄糖是细胞内的主要能源物质。(3)脂肪是生物体内良好的储能物质。8.(不定项)如图为ATP结构示意图。研究人员将用32P标记的磷酸注入活细胞,迅速分离细胞内的ATP,发现其末端的磷酸基团被32P标记,其余磷酸基团较长时间后才被标记。该实验可以推测()A.化学键2易断裂B.化学键1无法断裂C.ADP中的能量无法利用D.ATP合
11、成需要能量【解析】选A、D。根据题干信息“ATP末端的磷酸基团被32P标记,其余磷酸基团较长时间后才被标记”,说明化学键2容易生成和断裂,A正确;由于其余磷酸基团较长时间后才被标记,说明化学键1也可以断裂,但比化学键2难断裂,B错误;ADP也含有特殊的化学键,并且化学键1可以断裂,说明其中的能量可以被细胞利用,C错误;ATP的合成需要能量,D正确。9.(不定项)如图是人体肌肉细胞中ATP与ADP转换示意图,下列叙述正确的是()A.合成ATP的能量1可以来自呼吸作用B.细胞中消耗氧气的过程不会产生大量ATPC.ATP中两个特殊的化学键水解后的某种产物可以作为DNA的基本单位之一D.能量2可用于肌
12、肉细胞中主动运输、萤火虫发光等吸能过程【解析】选A、D。人体肌肉细胞合成ATP的能量可以来自呼吸作用,A正确;人体肌肉细胞进行有氧呼吸,消耗氧气释放大量能量并产生ATP,B错误;ATP中两个特殊的化学键水解后的腺苷一磷酸(核糖核苷酸)可以作为RNA的基本单位,C错误;ATP水解释放的能量2用于绝大多生命活动,D正确。10.(不定项)ATP荧光仪是专门设计用于快速检测微生物数量的测试仪器,其工作原理是ATP的含量与细胞的活性、种类和数量成一定的比例关系。ATP可以与虫荧光素作用发出生物光,光的强度和微生物的数量成一定的比例关系,其反应式如下:虫荧光素+ATP+O2虫荧光素(被氧化的)+AMP+C
13、O2+PPi+光下列有关ATP及ATP荧光仪工作原理的叙述,错误的是()A.检测过程中ATP内的化学能转变成光能B.荧光的强度能反映微生物的数量C.ATP释放能量不需要酶的参与D.细菌体内ATP的产生场所是线粒体【解析】选C、D。检测过程中ATP中特殊的化学键断裂,即化学能转变成光能,A正确;荧光的强度反映出微生物的数量,荧光的强度越强,ATP含量越多,说明微生物的数量也多,B正确;由反应式可得:ATP释放能量需要酶的参与,C错误;细菌是原核生物,无线粒体,D错误。【补偿训练】 (不定项)如图是生物界中能量“通货”ATP的循环示意图。下列叙述正确的是()A.图中的M指的是腺苷,N指的是核糖B.
14、食物为ATP“充电”指的是细胞呼吸分解有机物C.生物生命活动的直接能源物质一定是ATPD.ATP放能与吸能反应相伴随【解析】选B、D。图中M指的是腺嘌呤,A错误;食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能,需通过细胞呼吸来完成,B正确;生物生命活动的直接能源物质主要是ATP,但ATP不是唯一的直接能源物质,C错误;ATP水解释放的能量,用于细胞内的一些耗能反应,D正确。二、非选择题(共15分)11. 细胞生命活动过程中有很多重要物质,ATP就是其中之一。根据所学知识,回答下列有关问题:(1)ATP的中文名称是_,其在细胞中的作用是_。(2)ANT是一种细胞器膜上的蛋白质,其作用是在膜两侧进行
15、ATP和ADP的交换(如图)。据研究,上述ANT在线粒体内膜较多,而叶绿体内膜上并没有这种蛋白质,对此现象的解释是_。(3)ANT在动植物和真菌中广泛存在,而且各种生物中ANT结构都高度相似,这一现象可以说明_。(4)ANT的交换速率与氧气的利用速率息息相关,而氧气从体外开始,到进入骨骼肌细胞内,通过生物膜消耗的ATP数是_。【解析】(1)ATP含有一分子腺苷和三分子磷酸,故又称腺苷三磷酸,是细胞代谢的直接能源物质。(2)线粒体中产生的ATP用于细胞中的各种代谢活动,需要运出线粒体;而叶绿体中产生的ATP仅用于自身使用,不需要运出叶绿体,故ANT在线粒体内膜较多,而叶绿体内膜上并没有这种蛋白质
16、。(3)ANT在动植物和真菌中广泛存在,而且各种生物中ANT结构都高度相似,说明动植物和真菌可能来源于共同祖先。(4)氧气要进入骨骼肌细胞通过自由扩散跨膜运输,不需要消耗ATP,故消耗的ATP为0。答案:(1)腺苷三磷酸细胞代谢的直接能源物质(2)线粒体中产生的ATP用于细胞中的各种代谢活动,需要运出线粒体;而叶绿体中产生的ATP仅用于自身使用,不需要运出叶绿体(3)动植物和真菌具有亲缘关系(动植物和真菌可能来源于共同祖先)(4)0 【应用创新练】 共20分12.临床上大手术后患者常会发生术后疲劳综合征(POFS),表现为肌肉无力、疲劳感增加等症状,一般 1 周后基本恢复正常。为探明 POFS
17、 与肌肉细胞能量代谢的关系,研究人员将若干生理状态相同的健康成年雄性大鼠随机均分为对照组和实验组,其中对实验组大鼠进行开腹后切除 70% 中段小肠的处理。定期检测术后肌肉中 ATP、ADP、AMP 的含量(mgkg-1),结果如表:组别被分析物术后第1 d术后第3 d术后第7 d对照组ATP880.31 003. 21 833. 6ADP640.7739.7866.6AMP209.2274.3511.8实验组ATP819.5936. 11 822. 4ADP641.5746.7934.0AMP210.3275.2547.7注:AMP 为ADP 水解下一个磷酸基团后的产物。(1)ATP 作为生物
18、体的直接能源,其结构简式为_,其中A 表示_。(2)肌肉细胞通过_过程合成 ATP,ATP 的主要合成场所是_。(3)实验中的对照组大鼠应做_处理,实验大鼠神经细胞活动_(填“需要”或“不需要”)ATP。(4)根据实验结果推测,POFS 可能的病因是_。【解析】(1)ATP是生物体的直接能源物质,其结构简式是A-PPP,含有2个特殊的化学键,其中远离腺苷的特殊的化学键容易断裂与形成。A代表腺苷。(2)肌肉细胞通过细胞呼吸释放能量合成ATP,产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体,线粒体是产生ATP的主要部位。(3)对照组大鼠应做开腹但不切除70%中段小肠处理,以排除开腹本身对实验结果的影响。神经细胞兴奋后恢复为静息状态的过程需要钠钾泵参与,属于主动运输,需要消耗ATP。(4)根据表中数据可知,术后肌肉细胞中ATP 含量降低,ADP、AMP 的积累,造成了肌肉细胞能量供应不足,导致POFS。答案:(1)A-PPP腺苷(2)细胞呼吸线粒体(3)仅开腹但不切除70%中段小肠需要(4)术后肌肉细胞中ATP含量降低,ADP、AMP积累,造成肌肉细胞能量供应不足