高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第三章 细胞中能量的转换和利用第一节 生命活动需要酶和能源物质当堂检测题

课后素养落实(十三)　ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质

(建议用时：40分钟)

题组一　ATP的结构和功能

1．下列关于细胞生命活动的能量货币——ATP的叙述，正确的是(　　)

A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸

B．ATP中末端的磷酐键易水解

C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—P

D．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定

B　[ATP中的“T”代表三；ATP的结构简式可表示为A—P～P～P；细胞中ATP的含量少，化学性质活跃。]

2．下列生命活动中不需要ATP提供能量的是(　　)

A．叶肉细胞合成的糖运输到果实

B．吞噬细胞吞噬病原体的过程

C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖

D．细胞中由氨基酸合成新的肽链

C　[叶肉细胞合成的糖运输到果实、吞噬细胞吞噬病原体的过程、细胞中由氨基酸合成新的肽链均需消耗细胞代谢产生的能量，而淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖发生在消化道内，不消耗能量，C符合题意。]

3．下列各项与ATP有关的叙述中，正确的是(　　)

A．ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中

B．甘油进入小肠绒毛上皮细胞会使胞内ADP的含量增加

C．ATP在细胞内含量很少，但转化速率很快

D．颤蓝细菌细胞内ATP产生的主要场所是线粒体

C　[ATP的能量主要储存在磷酐键中，A错误；甘油进入小肠绒毛上皮细胞属于简单扩散，不消耗ATP，故不会使胞内ADP的含量增加，B错误；ATP在细胞内含量很少，但转化速率很快，消耗后可迅速产生，C正确；颤蓝细菌细胞为原核细胞，无线粒体，D错误。]

4．ATP分子在细胞内能够释放能量和储存能量，从结构上看，其原因是(　　)

①腺苷很容易吸收能量和释放能量　②三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合　③远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP　④ADP可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成末端的磷酐键，使ADP转变成ATP

A．①③ B．③④

C．②④ D．①④

B　[从ATP的结构简式A—P～P～P可知，分子中含有两个磷酐键。腺苷不能吸收能量和释放能量，①错误；第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合，②错误；在酶的作用下，远离腺苷A的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP，③正确；ADP可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成末端的磷酐键，使ADP转变成ATP，④正确。故选B。]

5．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。请回答下列问题：

(1)ATP的中文名称是____________，细胞中的需能反应一般与ATP的________(填“合成”或“水解”)反应相关联。

(2)ATP是通过________为生命活动提供能量的，而且转移的基团是一个________，而不是________。

(3)细胞中ATP的主要来源是__________________；活细胞中产生ATP的共同场所是____________。

(4)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的步骤如下：

第一步，将腊肉研磨后进行离心处理，取一定量的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；

第二步，记录发光强度并计算ATP的含量；

第三步，测算细菌数量。

①荧光素接受ATP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发出荧光。

②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的含量呈________(填“正相关”或“负相关”)。

③根据ATP的含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中，ATP的含量_________________________________________________________。

[解析]　(1)ATP的中文名称是腺苷三磷酸，结构简式为A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表磷酐键，水解时远离A的磷酐键先断裂，为生命活动提供能量。ATP的合成一般与放能反应相关联，ATP的水解一般与需能反应相关联。(2)ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的是一个磷酰基(－PO)，而不是磷酸基(－OPO)。(3)细胞中ATP的主要来源有光合作用和细胞呼吸；动物细胞产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，植物叶肉细胞内合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，原核细胞中合成ATP的场所是细胞质基质，可见细胞质基质是活细胞产生ATP的共同场所。(4)②由题意可知，氧化荧光素发出荧光，而氧化荧光素的形成需要ATP提供能量，因此发光强度与ATP的含量呈正相关，进而可以根据发光强度计算出生物组织中ATP的含量。③每个细菌细胞中，ATP的含量大致相同且相对稳定，故可根据ATP的含量测算出细菌数量。

[答案]　(1)腺苷三磷酸　水解

(2)基团转移　磷酰基(－PO)　磷酸基(－OPO)

(3)光合作用和细胞呼吸　细胞质基质

(4)②正相关　③大致相同且相对稳定(相对稳定)

题组二　ATP与ADP的相互转化

6．(多选)下列有关酶和ATP的叙述，正确的是(　　)

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的含量增加  

C．ATP的合成一定需要酶，酶的催化作用都需要ATP供能

D．哺乳动物成熟的红细胞产生ATP不消耗氧气

ABD　[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，部分酶的合成场所是细胞核，A正确；葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是主动运输，需要消耗能量，因此会使胞内ADP的含量增加，B正确；ATP在合成时一定需要酶的催化，但酶发挥催化作用时不一定需要ATP供能，C错误；哺乳动物成熟红细胞无线粒体，只能通过无氧呼吸产生ATP，D正确。    ]

7．人在激烈运动的状态下，每分钟约有1.5 kg的ATP转化成ADP。下列叙述错误的是(　　)

A．ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性

B．细胞内ATP与ADP的相互转化是可逆反应

C．ATP水解时，转移的基团是一个磷酰基(－PO)

D．活细胞中，ATP与ADP的相互转化时刻不停地进行

B　[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，体现了生物界的统一性，A正确；在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，能量是不可逆的，因此反应不是可逆反应，B错误；ATP水解时，转移的基团是一个磷酰基(－PO)，而不是磷酸基(－OPO)，C正确；活细胞中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，D正确。]

8．ATP是细胞生命活动的能量货币，下列关于ATP的叙述中，不正确的是(　　)

A．ATP在细胞内需要量很大，但是含量很少

B．所有生物的细胞合成ATP所需要的能量都来自细胞呼吸

C．细胞内ATP和ADP的相互转化，能避免能量的浪费

D．相同质量的脂肪彻底氧化分解合成的ATP比糖类彻底氧化分解合成的ATP多

B　[ATP是细胞的直接能源物质，ATP在细胞内需要量很大，但是含量很少，A选项正确；细胞内ATP和ADP的相互转化，既能及时且持续地为生命活动提供能量，又能避免能量的浪费，C选项正确；脂肪含H的比例高于糖类，相同质量的脂肪彻底氧化分解产生的能量比相同质量的糖类高，因此合成的ATP多，D选项正确。]

9．ATP是细胞生命活动的能量货币，下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是(　　)

A．ATP是生命活动的直接能源物质，图1中的A代表腺苷

B．图2中进行过程①时，图1中的c键断裂，通过基团转移提供能量

C．图2中的①②若表示某种物质，则①②能降低化学反应的活化能

D．绿色植物叶肉细胞中，图2中过程②可以发生在线粒体、叶绿体以及细胞质基质中

A　[ATP是生命活动的直接能源物质，图1中的A代表腺嘌呤，A错误；图2中的过程①表示ATP水解，ATP水解时，图1中磷酐键c断裂并释放能量，B正确；图2中的①②若表示某种物质，则①②分别表示ATP水解酶、ATP合成酶，①②两种酶能降低化学反应的活化能，C正确；图2中的过程②表示ATP的合成，其合成途径有光合作用与细胞呼吸，因此在绿色植物叶肉细胞中，图2中的过程②可以发生在线粒体、叶绿体以及细胞质基质中，D正确。]

10．如图是有关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________个特殊的化学键。

(2)图中的a、b代表的生理过程分别是__________、__________。

(3)若动物和人产生的能量可以用于c，则c指_____。

(4)在动物肌细胞中，进行②反应时，释放的能量来自____________________________________________________________________。

(5)进行①②反应时所需要的酶________(填“相同”或“不同”)，原因是___________________________________________________________________。

(6)进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于________________，由此可见在ATP与ADP的相互转化中能量是________，物质是________。

[解析]　(1)每个ATP分子中三个磷酸基团之间形成了2个磷酐键。(2)图中a表示动植物都能进行的产能过程即细胞呼吸，绿色植物还能通过光合作用产能，所以b为光合作用。(3)ATP水解产生的能量用于各项生命活动，即c。(4)动物肌细胞中，②过程产生的能量来自ATP末端磷酐键中的化学能。(5)反应①②中酶是不同的，因为它是两个不同的反应且酶具专一性，而且其作用的场所不同。(6)①反应为ATP的合成反应，其能量储存在ATP中。②反应为ATP的水解反应，释放的能量用于生物体的各项生命活动。在ATP与ADP的相互转化中，物质是可逆的，但能量不可逆。

[答案]　(1)2　(2)细胞呼吸　光合作用

(3)绝大多数生命活动

(4)末端磷酐键中的化学能

(5)不同　①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性

(6)合成ATP　绝大多数生命活动　不可逆的　可逆的

11．下列有关ATP的叙述，不正确的是(　　)

A．绿色植物体内合成的ATP可来自光合作用、细胞呼吸

B．ATP转化成ADP的过程中需要酶的参与

C．ATP的组成中与脂肪酶相同的元素只有C、H、O

D．正常细胞中ATP与ADP之间的转化处于动态平衡

C　[绿色植物细胞既能进行光合作用，又能进行细胞呼吸，合成的ATP来自光合作用和细胞呼吸，A项正确；ATP转化成ADP的过程中需要ATP水解酶的参与，B项正确；ATP的组成元素是C、H、O、N、P，脂肪酶的化学本质是蛋白质，主要组成元素是C、H、O、N，所以二者的组成中相同的元素是C、H、O、N，C项错误；正常细胞中ATP与ADP之间的转化是时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中的，D项正确。]

12．下列有关反应式“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，错误的是(　　)

A．肺泡内的气体交换时，不伴随①过程的进行

B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的

C．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行

D．细胞中所有ATP均来自细胞呼吸

D　[肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过简单扩散实现的，而简单扩散不消耗能量；在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，但能量来源不同，是不可逆的；生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应①和需能反应②之间流通，保证了生命活动的顺利进行；对于动物细胞，细胞中的ATP均来自细胞呼吸，但对于绿色植物细胞，ATP的形成除来自细胞呼吸外，还来自光合作用。]

13．钙泵是哺乳动物细胞中广泛分布的一种离子泵(载体蛋白)，也称Ca2＋­ATP酶，它能催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，驱动细胞内的Ca2＋泵出细胞。下列相关叙述不正确的是(　　)

A．钙泵属于ATP水解酶

B．Ca2＋通过钙泵转运出细胞的方式属于主动运输

C．ATP水解释放的磷酸基团可能会使钙泵的空间结构发生变化

D．加入蛋白质变性剂会提高钙泵运输Ca2＋的速率

D　[由题干信息可知，钙泵能催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，故其属于ATP水解酶，A正确；Ca2＋通过钙泵转运出细胞需要消耗ATP释放的能量，故其运输方式属于主动运输，B正确；ATP水解释放的磷酸基团会使钙泵磷酸化，从而导致其空间结构发生变化，C正确；蛋白质变性剂会使载体蛋白变性失活，加入后会使钙泵运输Ca2＋的速率降低，D错误。]

14．下图1为ATP的分子结构图，图2为ATP与ADP相互转化过程图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．图1中的A为腺嘌呤，B为腺苷

B．图1中的化学键①在图2中很容易形成或断裂

C．图2中过程Ⅱ所需的能量都来自于细胞内有机物的氧化分解

D．图2中催化过程Ⅰ和过程Ⅱ的酶肯定不是同一种酶

D　[图1中的A为腺苷，B为腺嘌呤核糖核苷酸，A错误；图1中的磷酐②在图2中很容易形成或断裂，B错误；图2中过程Ⅱ所需的能量可以来自于细胞内有机物的氧化分解，也可以来自于光能，C错误；ATP和ADP转化过程中酶不同：酶Ⅰ是水解酶，酶Ⅱ是合成酶，D正确。]

15．为探究ATP的生理作用，科学工作者做了如下实验：

步骤一：剪下长约1 cm、宽约0.5 cm的一小条新鲜的蛙腓肠肌，放在盛有质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液(浓度与蛙细胞外液的浓度相当)的培养皿中。

步骤二：在载玻片的中央滴2滴质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液，用玻璃分针挑取该腓肠肌，放在载玻片上的NaCl溶液中，并且使肌肉呈直线状。

步骤三：将载玻片放在坐标纸上，测量并记录肌肉的长度。用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉疲劳不能收缩为止。

步骤四：向刚丧失收缩功能的肌肉上滴1滴某种溶液，用铜锌叉刺激肌肉2～3次，测量并记录其长度。测量结果为肌肉长度不变。

步骤五：用吸水纸吸去肌肉上的溶液，再向肌肉上滴1滴另一种溶液，用铜锌叉刺激肌肉2～3次，测量并记录其长度。测量结果为肌肉长度变短。

请分析回答下列问题：

(1)步骤二中，滴加NaCl溶液的目的是________________________________________________________________________。

(2)步骤三中，用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉不能收缩为止，是为了_____________________________________________________________________。

(3)步骤四、步骤五中所滴加的溶液，分别是ATP溶液和葡萄糖溶液中的哪一种？____________________________________________________________。

如果将步骤四和步骤五中使用的溶液对调，则会影响实验结果，因为________________________________________________________________________。

(4)实验结论是__________________________________________________。

[解析]　(1)滴加质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液的目的是使肌肉保持正常的生理状态。(2)用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉不能收缩为止，是为了耗尽肌肉细胞内的ATP，避免影响后面的实验，保证单一变量。(3)步骤四用葡萄糖溶液，步骤五用ATP溶液。若先使用ATP溶液，则不能确定ATP是否消耗完毕。(4)实验说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源，而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源。

[答案]　(1)使肌肉保持正常的生理状态

(2)耗尽肌肉细胞内的ATP

(3)步骤四用葡萄糖溶液，步骤五用ATP溶液　ATP未消耗完毕，不能确定哪种物质使疲劳肌肉恢复收缩能力(或不能确定哪种物质是肌肉收缩所需能量的直接来源)

(4)ATP能使疲劳肌肉恢复收缩能力(而葡萄糖不能使疲劳肌肉恢复收缩能力)或ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源(而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源)

混淆不同物质中A所代表的含义

16．在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是(　　)

A．①和②  B．①和③

C．③和④ D．⑤和⑥

D　[根据题意知，“○”中所对应的含义分别为：①腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。①和④、⑤和⑥“○”中对应的含义最接近，故选D。]