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第2节　细胞的能量“货币”ATP
必备知识基础练
知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物
1.（2分）下列图示能正确表示ATP的是（　　）
2．（2分）如图所示的ATP结构模式图中有多处错误，下列相关叙述错误的是（　　）
A．①处应为腺嘌呤（A）
B．②处应为氢原子（H）
C．③处应为氧原子（O）
D．④处应为特殊的化学键（～）
3．（2分）一分子ATP具有的腺苷、特殊的化学键、磷酸基团的数量依次为（　　）
A．1、2、3 B．1、1、2
C．1、2、2 D．2、2、3
知识点2 ATP与ADP可以相互转化
4.（2分）如图是生物体内ATP和ADP相互转化表达式，下列相关叙述正确的是（　　）
A．反应需要的酶1和酶2是同一种酶
B．ATP与ADP相互转化处于动态平衡
C．该反应物质与能量变化都是可逆的
D．ATP释放的能量主要用于再合成ATP
5．（2分）下图为ATP与ADP相互转化示意图，①②代表相关的过程，下列分析错误的是（　　）
A．该转化需要酶的参与
B．该转化过程可以发生在大肠杆菌细胞内
C．人体内①过程所需要的能量只能来自细胞呼吸
D．②过程伴随着水的生成
知识点3 ATP的利用
6.（2分）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及复原
7．（2分）下列有关ATP和ADP转化的叙述，错误的是（　　）
A．①②反应过程分别与细胞的吸能和放能反应相联系
B．所有生物体内的②过程所需要的能量都来自呼吸作用
C.①和②在活细胞中永无休止地循环进行，保证了生命活动的顺利进行
D．①反应中的“能量”一般不能用于推动②反应的进行
核心素养提升练　
8．（3分）如图是ATP的分子结构式，下列叙述错误的是（　　）
A．ATP中含有C、H、O、N、P五种元素
B．图中虚线框中部分代表腺苷
C．ATP分子中①处断裂后形成了ADP
D．ATP水解释放的能量可直接用于各项生命活动
9．（3分）当细胞膜内侧的Ca2＋与其在细胞膜上的载体蛋白（钙泵）结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化，将Ca2＋释放到膜外。下列叙述错误的是（　　）
A．磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变
B．钙泵体现了蛋白质具有运输和催化功能
C．参与Ca2＋运输的载体蛋白可以重复使用多次
D．加入蛋白质变性剂会提高细胞对Ca2＋运输的速率
10．（3分）“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，萤火虫尾部发光器的发光机理如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．萤火虫尾部的发光细胞产生的荧光素酶在生物体外没有催化活性，不能被使用
B．荧光素接受ATP供能后被激活，O2不足时，可以由葡萄糖直接供能
C．萤火虫发光需要荧光素酶和ATP的参与，这两者都具有高效性和专一性
D．ATP和ADP相互转化的机制在所有生物的细胞内都一样，体现了生物界的统一性
11．（3分）ATP和dATP是细胞中两类重要的能源物质，其分子结构如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．ATP与dATP是同一种物质的两种不同存在形式
B．细胞中ATP和dATP的合成均伴随着吸能反应
C．ATP与dATP中的能量都储存在腺苷和磷酸基团之中
D．ATP和dATP脱去两个磷酸基团后均可参与核酸的合成
12．（3分）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
13．（3分）ATP是一种非常重要的化合物，它是细胞的能量“货币”，其结构简式为A—P～P～P。ATP的水解可以为物质的主动运输供能，下图是ATP为主动运输供能的示意图。下列有关叙述错误的是（　　）
A．ATP中离“A”最远的两个磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的基本单位之一
B．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶
C．在运输Ca2＋的载体蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移
D．由图可知，细胞中Ca2＋的跨膜运输是由ATP水解提供能量的主动运输，而ATP水解总是和放能反应有关
14．（13分）钠钾泵位于动物细胞的细胞膜上，钠钾泵通过磷酸化和去磷酸化过程发生空间结构的变化，导致与Na＋、K＋的亲和力发生变化，具体过程如下图所示：
（1）ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸上，导致钠钾泵的　　　　　　　　变化，　　　　被排出，其移出膜外的跨膜运输方式是　　　　；胞外的　　　　结合上去，其结合能导致　　　　释放，恢复钠钾泵的空间结构，如此循环重复。
（2）钠钾泵的化学本质是　　　　，据图推测钠钾泵在物质跨膜运输过程中的作用有：①协助Na＋、K＋跨膜运输；②　　　　　　　　　　　　　　　　。
15．（12分）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________________________________________________________________________。
易错辨析：ATP与核酸在结构上的联系
16．（3分）ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，下图“○”中所对应的结构含义相同的是（　　）
A．①和② B．②和③
C．①和④ D．没有相同的第2节　细胞的能量“货币”ATP
必备知识基础练
知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物
1.（2分）下列图示能正确表示ATP的是（　　）
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，正确的连接方式为A项。
2．（2分）如图所示的ATP结构模式图中有多处错误，下列相关叙述错误的是（　　）
A．①处应为腺嘌呤（A）
B．②处应为氢原子（H）
C．③处应为氧原子（O）
D．④处应为特殊的化学键（～）
答案：B
解析：①处应为腺嘌呤（A），A正确；ATP中的五碳糖为核糖，因此②处就是—OH，B错误；③处应为氧原子（O），C正确；ATP分子中，磷酸基团之间的化学键为特殊的化学键，即④处应为特殊的化学键（～），D正确。
3．（2分）一分子ATP具有的腺苷、特殊的化学键、磷酸基团的数量依次为（　　）
A．1、2、3 B．1、1、2
C．1、2、2 D．2、2、3
答案：A
解析：ATP的结构简式为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，可见，一分子ATP含有1个腺苷、2个特殊的化学键、3个磷酸基团。
知识点2 ATP与ADP可以相互转化
4.（2分）如图是生物体内ATP和ADP相互转化表达式，下列相关叙述正确的是（　　）
A．反应需要的酶1和酶2是同一种酶
B．ATP与ADP相互转化处于动态平衡
C．该反应物质与能量变化都是可逆的
D．ATP释放的能量主要用于再合成ATP
答案：B
解析：酶1是ATP水解酶，酶2是ATP合成酶，A错误；此过程物质变化是可逆的，而能量变化是不可逆的，C错误；ATP释放的能量直接用于其他生命活动，而ATP合成的能量来自光能和有机物中的化学能，D错误。
5．（2分）下图为ATP与ADP相互转化示意图，①②代表相关的过程，下列分析错误的是（　　）
A．该转化需要酶的参与
B．该转化过程可以发生在大肠杆菌细胞内
C．人体内①过程所需要的能量只能来自细胞呼吸
D．②过程伴随着水的生成
答案：D
解析：②过程是ATP水解产生ADP和Pi，有水的参与，没有水的生成，D错误。
知识点3 ATP的利用
6.（2分）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及复原
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。
7．（2分）下列有关ATP和ADP转化的叙述，错误的是（　　）
A．①②反应过程分别与细胞的吸能和放能反应相联系
B．所有生物体内的②过程所需要的能量都来自呼吸作用
C.①和②在活细胞中永无休止地循环进行，保证了生命活动的顺利进行
D．①反应中的“能量”一般不能用于推动②反应的进行
答案：B
解析：①反应（ATP的水解反应）释放的能量用于吸能反应，②反应（ATP的合成反应）吸收的能量来自放能反应，A正确；植物体内的②过程所需要的能量除来自呼吸作用外，还可来自光合作用，B错误；①和②在活细胞中永无休止地循环进行为生命活动提供能量，C正确；①反应中的“能量”用于各项生命活动，一般不能用于推动②反应的进行，D正确。
核心素养提升练　
8．（3分）如图是ATP的分子结构式，下列叙述错误的是（　　）
A．ATP中含有C、H、O、N、P五种元素
B．图中虚线框中部分代表腺苷
C．ATP分子中①处断裂后形成了ADP
D．ATP水解释放的能量可直接用于各项生命活动
答案：C
解析：ATP分子中②的断裂与形成是其与ADP相互转化的基础，C错误。
9．（3分）当细胞膜内侧的Ca2＋与其在细胞膜上的载体蛋白（钙泵）结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化，将Ca2＋释放到膜外。下列叙述错误的是（　　）
A．磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变
B．钙泵体现了蛋白质具有运输和催化功能
C．参与Ca2＋运输的载体蛋白可以重复使用多次
D．加入蛋白质变性剂会提高细胞对Ca2＋运输的速率
答案：D
解析：钙泵这种蛋白质，具有运输Ca2＋的载体功能，又有催化ATP分子末端的磷酸基团转移（水解ATP）的功能，B正确；加入蛋白质变性剂会使钙泵变性失活，降低细胞对Ca2＋运输的速率，D错误。
10．（3分）“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，萤火虫尾部发光器的发光机理如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．萤火虫尾部的发光细胞产生的荧光素酶在生物体外没有催化活性，不能被使用
B．荧光素接受ATP供能后被激活，O2不足时，可以由葡萄糖直接供能
C．萤火虫发光需要荧光素酶和ATP的参与，这两者都具有高效性和专一性
D．ATP和ADP相互转化的机制在所有生物的细胞内都一样，体现了生物界的统一性
答案：D
解析：在适宜条件下，荧光素酶可以在体外发挥催化作用，A错误；葡萄糖氧化分解释放能量生成的ATP才能直接用于生命活动，B错误；ATP不具有专一性，C错误。
11．（3分）ATP和dATP是细胞中两类重要的能源物质，其分子结构如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．ATP与dATP是同一种物质的两种不同存在形式
B．细胞中ATP和dATP的合成均伴随着吸能反应
C．ATP与dATP中的能量都储存在腺苷和磷酸基团之中
D．ATP和dATP脱去两个磷酸基团后均可参与核酸的合成
答案：D
解析：ATP是腺苷三磷酸，dATP是脱氧腺苷三磷酸，二者的五碳糖不同，是两种物质，A错误；ATP和dATP的合成伴随着放能反应，B错误；ATP与dATP中的能量主要储存在特殊的化学键中（即图中“～”中），C错误；ATP和dATP脱去两个磷酸基团后分别为腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，均可作为核酸合成的原料，D正确。
12．（3分）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，且部分32P参与了ATP的重新合成。
13．（3分）ATP是一种非常重要的化合物，它是细胞的能量“货币”，其结构简式为A—P～P～P。ATP的水解可以为物质的主动运输供能，下图是ATP为主动运输供能的示意图。下列有关叙述错误的是（　　）
A．ATP中离“A”最远的两个磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的基本单位之一
B．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶
C．在运输Ca2＋的载体蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移
D．由图可知，细胞中Ca2＋的跨膜运输是由ATP水解提供能量的主动运输，而ATP水解总是和放能反应有关
答案：D
解析：ATP中的～代表一种特殊的化学键，断开两个这种化学键，就形成A—P，又叫AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），它是组成RNA的基本单位之一，A正确；如题图所示，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，酶就被激活了，B正确；在运输Ca2＋的载体蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移，此过程就是载体蛋白的磷酸化，C正确；细胞中Ca2＋的跨膜运输是主动运输，需要ATP水解释放能量为其供能，而细胞内许多吸能反应与ATP水解的反应有关，D错误。
14．（13分）钠钾泵位于动物细胞的细胞膜上，钠钾泵通过磷酸化和去磷酸化过程发生空间结构的变化，导致与Na＋、K＋的亲和力发生变化，具体过程如下图所示：
（1）ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸上，导致钠钾泵的　　　　　　　　变化，　　　　被排出，其移出膜外的跨膜运输方式是　　　　；胞外的　　　　结合上去，其结合能导致　　　　释放，恢复钠钾泵的空间结构，如此循环重复。
（2）钠钾泵的化学本质是　　　　，据图推测钠钾泵在物质跨膜运输过程中的作用有：①协助Na＋、K＋跨膜运输；②　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案：（1）空间结构　Na＋　主动运输　K＋　磷酸基团　（2）蛋白质　催化ATP水解，为Na＋、K＋跨膜运输提供能量
解析：（1）由题图可知，ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵上，导致钠钾泵的空间结构变化，Na＋被排出，此过程需要ATP提供能量，运输方式是主动运输；胞外的K＋结合上去，其结合能导致磷酸基团释放，恢复钠钾泵的空间结构，如此循环重复。（2）钠钾泵的化学本质是蛋白质，据图推测钠钾泵在物质跨膜运输过程中的作用有：①协助Na＋、K＋跨膜运输；②催化ATP水解，为Na＋、K＋跨膜运输提供能量。
15．（12分）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。
易错辨析：ATP与核酸在结构上的联系
16．（3分）ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，下图“○”中所对应的结构含义相同的是（　　）
A．①和② B．②和③
C．①和④ D．没有相同的
答案：D
解析：图中“○”中物质：在①中是ATP的腺苷，在②中是DNA分子中的腺嘌呤脱氧核苷酸，在③中是RNA分子中的腺嘌呤核糖核苷酸，在④中是核苷酸中的腺嘌呤。

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