高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP课时练习

课时作业14 　细胞的能量“货币” ATP

对应学生用书第201页

一、选择题

1．下列有关ATP的叙述，错误的是（　B　）

A．ATP中的末端磷酸基团容易脱离下来，并挟能量可与其他分子结合

B．ATP合成酶只存在于真核细胞中

C．正常细胞中，ATP与ADP的比值相对稳定

D．ATP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

解析：ATP中的末端磷酸基团有较高的转移势能，容易脱离下来，并挟能量可与其他分子结合，A正确；ATP合成酶还可以存在于原核细胞中，B错误；ATP与ADP相互转化是时刻不停发生并且处于动态平衡中，在正常细胞中，ATP与ADP的比值相对稳定，C正确；ATP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，D正确。故选B。

2．某生物学习小组以萤火虫发光器粉末为材料进行实验，实验过程及现象如下图所示。下列说法正确的是（　C　）

A．15 min后荧光消失，试管中ATP含量达到最大值

B．甲物质可能是催化ATP合成的酶

C．该实验能说明ATP是直接能源物质

D．ATP的水解不需要水参与反应

解析：ATP水解可以产生ADP和Pi，15 min后荧光消失，说明消耗完ATP，故试管中ADP含量达到最大值，A错误；据题图信息可知，向萤火虫发光器粉末中加入适量水会发荧光，而加入适量水和甲物质，不发荧光，说明甲物质可能是ATP水解抑制剂，B错误；该实验中加入ATP会发荧光，加入葡萄糖不发荧光，故能说明ATP是直接能源物质，C正确；ATP的水解需要水参与反应，形成ADP和Pi，D错误。故选C。

3．下列有关酶与 ATP 的相关叙述错误的是（　D　）

A．绝大多数酶合成的场所是核糖体

B．葡萄糖进入小肠上皮细胞时会使胞内ADP的产生量暂时增加

C．ATP合成时可产生水，ATP水解需要消耗水

D．能产生ATP 的细胞一定能产生酶，能产生酶的细胞一定能产生ATP

解析：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，因此绝大多数酶合成的场所是核糖体，A正确；葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是主动运输，需要ATP水解提供能量，因此会使胞内ADP的产生量暂时增加，B正确；ATP合成时会伴随着水的产生，ATP水解需要消耗水，C正确；酶是由活细胞产生的，产生ATP的途径主要是呼吸作用和光合作用，能产生酶的细胞一定能产生ATP，能产生ATP的细胞不一定能产生酶，如哺乳动物成熟的红细胞，D错误。故选D。

4．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子后，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　）

A.ATP是细胞内的直接能源物质

B．含32P标记的ATP是重新合成的

C．ATP中远离A的P容易脱离

D．该过程中ATP既有合成又有分解

解析：该现象只能说明ATP与ADP的相互转化，A符合题意；带有32P标记的ATP是加入放射性32P标记的磷酸分子后，新合成产生的，B不符合题意；由题意可知，32P标记的磷酸分子参与了ATP的末端P的合成，说明末端的P容易脱离也容易结合，C不符合题意；该过程存在ATP水解，同时存在ADP与磷酸合成ATP的过程，D不符合题意。故选A。

5．在环境分析方面，ATP含量的多少可反映活菌的数量，ATP荧光仪是专门设计用于快速检测微生物数量的仪器，在镁离子的作用下，ATP、荧光素和荧光素酶发生反应而发光，根据发光强度推测ATP含量，进而反映活菌数。下列有关推测错误的是（　D　）

A．ATP普遍存在于活的生物细胞中

B．检测过程中ATP中的化学能转变为光能

C．ATP的含量与活细胞的数量呈一定的比例关系

D．细菌细胞内的线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用

解析：ATP普遍存在于活的生物细胞中，是生物的直接能源物质，A正确；根据题意可知，检测过程中ATP、荧光素和荧光素酶发生反应而发光，ATP中的化学能转变为光能，B正确；根据发光强度推测ATP含量，进而反映活菌数，因而ATP的含量与活细胞的数量呈一定的比例关系，C正确；细菌是原核生物，体内没有线粒体和细胞核，D错误。故选D。

6．钙离子释放到细胞膜外是一个主动运输的过程。如图是ATP为钙离子运输提供能量的示意图。下列有关该过程的叙述，错误的是（　D　）

A．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白能催化ATP水解

B．脱离ATP分子的末端磷酸基团使载体蛋白磷酸化

C．载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化

D．载体蛋白磷酸化时能量转移到ADP分子上

解析：分析可知，运输钙离子的载体蛋白能催化ATP的水解，A正确；运输钙离子的载体蛋白能催化ATP水解，ATP水解时末端的磷酸基团从ATP上脱离开来，与载体蛋白结合，使得载体蛋白磷酸化，B正确；载体蛋白磷酸化后，空间结构发生了改变，将钙离子释放到细胞膜外，C正确；载体蛋白磷酸化时能量转移到载体蛋白分子上，D错误。故选D。

7．某同学在验证ATP是细胞的直接能源物质实验中，剥离了蛙的一个腓肠肌标本作为实验材料，实验操作和观察到的现象如下：①电刺激刚剥离的新鲜腓肠肌，腓肠肌收缩；②持续刺激一段时间后，腓肠肌不收缩；③然后，在同一块腓肠肌上滴加适量葡萄糖溶液后立即施加电刺激，腓肠肌不收缩；④然后，在同一块腓肠肌上滴加适量ATP溶液后立即施加电刺激，腓肠肌收缩。下列叙述错误的是（　C　）

A．①②的现象是由于新鲜腓肠肌标本的细胞中含有少量ATP

B．③④的现象说明ATP是细胞的直接能源物质，而葡萄糖不是

C．③④两个步骤没有时间上先后的严格要求，可以倒过来并连续进行

D．③中滴加溶液后，若过适当的时间再刺激腓肠肌，可能会发生收缩现象

解析：①②现象可以看出，新鲜腓肠肌受到电刺激后可以收缩，一段时间之后不收缩，说明新鲜腓肠肌细胞中含有少量的ATP，A正确；③向失去收缩能力的腓肠肌滴加葡萄糖溶液后立即施加电刺激，腓肠肌不收缩，④向失去收缩能力的腓肠肌滴加ATP溶液后立即施加电刺激，腓肠肌收缩，说明ATP是细胞的直接能源物质，而葡萄糖不是，B正确；步骤③④顺序不能颠倒，否则如果滴加适量葡萄糖溶液后肌肉收缩，无法判断肌肉收缩到底是ATP的作用还是葡萄糖的作用，C错误；③中滴加的是葡萄糖溶液，过一段时间后，葡萄糖会被氧化分解，氧化分解的能量一部分会用于合成ATP，因此在刺激腓肠肌时，可能会发生收缩，D正确。故选C。

8．如图表示人体内进行的能量释放、转移和利用过程，下列有关叙述正确的是（　B　）

A.在寒冷时，人体内过程a会减慢

B．细胞中的放能反应一般与b过程相联系

C．细胞中的吸能反应一般与b过程相联系

D．丙为ADP，乙为散失的热能

解析：在寒冷时，人体内过程a会加快，A错误；细胞中的放能反应一般与ATP合成即b过程相联系，B正确，C错误；由分析可知，乙是以热能的形式散失的能量，丙是ADP和磷酸，D错误。故选B。

9．下图是人体某组织细胞吸收葡萄糖的示意图，据图分析葡萄糖跨膜运输的机制，下列说法正确的是（　C　）

A．同一载体蛋白运输的物质可能不止一种，说明载体蛋白不具有专一性

B．K＋进入该组织细胞的速率不受氧气浓度的影响

C．组织细胞吸收葡萄糖的同时伴随着钠离子进入细胞

D．图中钠、钾离子的转运蛋白具有催化ATP水解的功能，持续运输的过程中会导致ADP的大量积累

解析：同一载体蛋白运输的物质可能不止一种，如图中载体蛋白同时转运葡萄糖和钠离子，但不能转运其他的物质，说明载体蛋白具有专一性，A错误；K＋进入该组织细胞依靠钠—钾泵，是主动运输，消耗能量，其转运速率受氧气浓度的影响，B错误；组织细胞吸收葡萄糖是需要利用钠离子形成的电势能，因此组织细胞吸收葡萄糖的同时伴随着钠离子进入细胞，C正确；ATP在细胞内的含量很少，但是细胞对于ATP的需求量很大，ATP与ADP在细胞内不停地转化，保证了细胞对于ATP的大量需求，所以，图中钠、钾离子的转运蛋白具有催化ATP水解的功能，持续运输的过程中不会导致ADP的大量积累，D错误。故选C。

10．磷酸肌酸（C～P）是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的还多。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到ADP分子上，从而生成ATP和肌酸（C）。细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP。ATP和磷酸肌酸相互转化的过程如图所示。下列相关叙述正确的是（　C　）

A．磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的水解

B．人在剧烈运动时，肌细胞内磷酸肌酸的数量不会变化

C．磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP

D．与一般人相比，运动员肌细胞磷酸肌酸的含量较少

解析：磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到ADP分子上，从而生成ATP和肌酸（C），因此磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的合成，A错误；人在剧烈运动时，会产生肌酸，细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP，因此人在剧烈运动时，肌细胞内磷酸肌酸的数量会发生变化，B错误；根据反应式可知，细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP，因此磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP，C正确；磷酸肌酸（C～P）是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的还多，因此可推测与一般人相比，运动员肌细胞磷酸肌酸的含量较多，D错误。故选C。

11．驱动蛋白能催化ATP水解，还能与细胞骨架特异性结合，并沿着骨架定向行走，将所携带的细胞器或大分子物质送到指定位置，驱动蛋白每行走一步需要消耗一个ATP分子。下列相关叙述错误的是（　C　）

A．驱动蛋白能识别ATP分子和细胞骨架

B．细胞骨架是细胞器或大分子物质运输的轨道

C．ATP中的三个磷酸基团具有较高的转移势能

D．代谢旺盛的细胞中ATP的水解速率与合成速率处于平衡状态

解析：由题可知，驱动蛋白能催化ATP水解，还能与细胞骨架特异性结合，说明驱动蛋白能识别ATP分子和细胞骨架，A正确；由题可知，驱动蛋白与细胞骨架特异性结合后沿着骨架定向行走，将细胞器或大分子物质送到指定位置，所以细胞骨架是细胞器或大分子物质运输的轨道，B正确；ATP中的末端磷酸基团具有较高的转移势能，易携带能量脱离，C错误；细胞代谢旺盛时，ATP的水解速率和ATP的合成速率都提高，且水解速率与合成速率处于平衡状态，D正确。故选C。

12．如图表示ATP逐级水解的过程。下列叙述不正确的是（　C　）

A．ATP中的A代表腺苷，P代表磷酸基团

B．ATP末端的磷酸基团具有较高的转移势能

C．1 mol ATP逐级水解时，过程Ⅱ、Ⅲ释放的能量一样多

D．ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化

解析：分析可知，ATP中的A代表腺苷，P代表磷酸基团，A正确；ATP末端的特殊化学键中含有较高的能量，易断裂，因此ATP末端的磷酸基团具有较高的转移势能，B正确；图示1 mol ATP逐级水解时，过程Ⅱ是ADP水解产生磷酸和AMP的过程，该过程断裂的是ADP中特殊的化学键，含有的能量多，而过程Ⅲ是AMP继续水解的过程，该过程中断裂的是普通的化学键，需提供能量，C错误；ATP水解脱落下来的磷酸基团在转移能量的情况下，可使蛋白质等分子磷酸化，进而引起蛋白质分子空间结构的改变，可实现转运物质的功能，D正确。故选C。

13．dUTP是脱氧尿苷三磷酸的名称缩写，其五碳糖和含氮碱基种类与ATP不同。脱氧尿苷三磷酸酶通过水解dUTP来减少尿嘧啶在DNA中的错误掺入，调节dUTP与dTTP（脱氧胸苷三磷酸）的正常比例，保证DNA结构的准确性和有序性。下列分析正确的是（　D　）

A．一分子dTTP中含有3个特殊的化学键

B．dUTP与dTTP分子结构的区别是所含五碳糖不同

C．正常DNA分子中含有一定数量的dTTP

D．与UTP相比，dUTP分子少了一个位于五碳糖上的O

解析：结合题意可知，dTTP由三个磷酸基团、一分子的胸腺嘧啶和一分子的脱氧核糖组成，且相邻的磷酸基团之间存在特殊的化学键，即一分子dTTP中含有2个特殊化学键，A错误；dUTP与dTTP分子结构的主要区别是含氮碱基，分别为尿嘧啶和胸腺嘧啶，B错误；正常DNA分子中含有一定数量的dTMP，即胸腺嘧啶脱氧核苷酸，为组成DNA的基本单位之一，而DNA中不存在dTTP，C错误；据信息推测，UTP中含有的五碳糖是核糖，而dUTP中含有的五碳糖是脱氧核糖，因此，与UTP相比，dUTP分子少了一个位于五碳糖上的O，D正确。故选D。

14．H＋- ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。钠—碘同向转运体借助Na＋的离子梯度动力将碘逆浓度梯度跨膜转运进细胞。下列有关推断正确的是（　D　）

A．不断升温，则转运H＋的速率不断提高

B．加入ATP水解酶抑制剂后，碘的摄入量下降

C．物质主动运输进出细胞的能量均由ATP提供

D．Na＋通过钠—碘同向转运体进入细胞属于协助扩散

解析：温度会影响酶的活性，ATP水解酶具有最适温度，当温度不断升高，超过最适温度时，酶的活性下降，甚至失去活性，则ATP水解减慢，H＋的主动转运速率下降，A错误；钠—碘同向转运体借助Na＋的离子梯度动力将碘逆浓度梯度跨膜转运进细胞，说明碘的吸收也是主动运输，所需的能量为Na＋的离子梯度动力，与ATP无直接关系，因此加入ATP水解酶抑制剂后，碘的摄入量不受影响，B、C错误；碘进入细胞为逆浓度梯度，属于主动运输，而钠离子进入细胞产生离子梯度动力，是顺浓度梯度，由此推出钠离子进入细胞是协助扩散，D正确。故选D。

二、非选择题

15．睡眠是一种在哺乳动物、鸟类等生物中普遍存在的自然休息状态；研究发现，腺苷是一种重要的促眠物质。下图为腺苷合成及转运示意图。回答以下问题：

（1）腺苷是一种遍布人体细胞的核苷，由核糖和腺嘌呤两部分组成。

（2）哺乳动物和鸟类等生物细胞通过细胞呼吸（呼吸作用）（填生理过程）产生ATP，在细胞内通过一系列酶的作用产生腺苷；或者ATP由囊泡包裹被转运至胞外，再脱去3个磷酸基团生成腺苷。

（3）研究发现，腺苷可以与相关神经元细胞膜上的受体结合，进而抑制觉醒神经元兴奋来促进睡眠，该过程主要与细胞膜的信息交流功能有关。

解析：（1）腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成。（2）合成ATP的能量来自光合作用和呼吸作用，哺乳动物和鸟类等生物细胞通过呼吸作用产生ATP，分析可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐方式转运至胞外后，再脱去3个磷酸基团产生腺苷。（3）腺苷与相关神经元细胞膜上的受体结合，进而抑制觉醒神经元兴奋来促进睡眠，该过程体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能。

16．在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。

实验材料：萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干及其他实验所需材料。

（1）实验步骤

①配制不同浓度的ATP溶液，置于小烧杯中，贴上标签。

②将荧光器粉末（萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末）分成若干等份，分别放入试管中，贴上标签。

③在每支试管中加入等量不同浓度的ATP溶液。

④观察发光现象并记录。

（2）实验现象预测及结论（请在表格横线填写相关内容）

（3）你觉得最可能的实验结果是①。（填序号）

解析：（1）本实验要探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，故试管中应放入等量的荧光器粉末。自变量为不同浓度的ATP溶液，故在每支试管中加入等量不同浓度的ATP溶液，因变量为荧光强度，其他无关变量应相同，并观察发光现象，记录实验结果。（2）预测实验现象时要全面，要预测出可能出现的几种情况，可根据实验结论预测相应的现象，如果荧光强度与ATP浓度呈正相关，说明ATP溶液浓度与发光强度成正比，故随ATP溶液浓度升高，发光现象逐渐增强；如果荧光强度与ATP浓度成反比，则ATP溶液浓度升高，发光现象逐渐减弱；如果随ATP浓度升高，发光现象没有变化，则说明荧光强度与ATP浓度无关。（3）最可能的实验结果是第①种结果，因为ATP为发光过程提供能量，随ATP溶液浓度升高，荧光强度逐渐增强，萤火虫发光是ATP释放的活跃的化学能转变成光能的过程。