3.1ATP是细胞内的“能量通货”（含解析）——2023-2024学年高一生物学浙科版（2019）必修一课时分层练

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3.1ATP是细胞内的“能量通货”
——2023-2024学年高一生物学浙科版（2019）必修一
课时分层练
【夯实基础】
知识点1 ATP是细胞生命活动的直接能源
1.下图为ATP分子结构式。下列相关叙述错误的是( )
A.图中五碳糖为核糖
B.图中虚线框中的基团是腺苷
C.该分子中有2个高能磷酸键
D.该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸
2.如图为ATP的结构示意图,下列相关叙述中,正确的是( )
A.图中①也是构成DNA和RNA的五碳糖
B.图中②指的是特殊的化学键,在ATP分子中有3个
C.图中③是RNA与DNA共有的碱基之一
D.图中④是DNA的基本组成单位之一
知识点2 细胞内的ATP和ADP保持动态平衡
3.如图表示的是ATP和ADP之间的转化，可以确定( )
A.A为ADP,B为ATP
B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶
D.X1和X2是同一种物质
4.如图所示为细胞中ATP与ADP的相互转化示意图，有关叙述正确的是( )
A.过程①需要酶催化，过程②不需要酶催化
B.过程①中需要的能量不是过程②释放的
C.过程①和②不可以发生在同一个细胞内
D.过程①和过程②分别与吸能反应、放能反应相联系
【能力提升】
5.下列关于ATP和ADP的相互转化的叙述，正确的是( )
A.ATP水解和合成时所需要的酶都是一样的
B.植物细胞和动物细胞发生ADP转化成ATP所需的能量来源相同
C.ATP和ADP的相互转化从物质和能量角度来说都是可逆反应
D.ATP水解时释放出能量，ATP合成时储存了能量
6.ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化 D.可直接为细胞提供能量
7.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可以迅速地与磷酸结合，吸收能量形成特殊磷酸键，使ADP转变成ATP
A.①③ B.③④ C.②④ D.①④
8.下列关于ATP的叙述，错误的是( )
A.ATP中含有C、H、O、N、P五种元素
B.ATP彻底水解产生腺苷和磷酸分子
C.ATP与ADP之间的相互转化十分迅速
D.生命活动所需的能量并非全部来自ATP
9.下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
10.一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP约为40kg，在剧烈运动时人体内ATP消耗的速度可达0.5kg/min，由此可以推测( )
A.ATP分子中储存大量能量 B.细胞中ATP含量很高
C.细胞中ATP在迅速水解和生成 D.ATP是生命活动的直接能源物质
11.当其他条件均可满足时，20个腺苷和90个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的高能磷酸键个数分别是( )
A.20个和30个 B.20个和40个 C.40个和40个 D.30个和60个
12.图中ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是( )
A.在主动运输过程中，乙的含量会显著增加
B.甲→乙和丙→乙过程，起催化作用的酶空间结构相同
C.丙是DNA的基本组成单位之一
D.丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
13.下列关于ATP与ADP相互转化的叙述，错误的是( )
A.ADP和Pi在相关酶的催化作用下接受能量可生成ATP
B.正常细胞中，ATP与ADP的比值在一定范围内变化
C.ATP水解释放的能量可转化为光能，但光能不能驱动ATP合成
D.ATP转化为ADP的过程可为细胞核中的某些生理过程提供能量
14.下列关于ATP的叙述正确的是( )
A.ATP分子中含有三个高能磷酸键 B.细胞内储存着大量ATP供生命活动需要
C.ATP是生命活动的直接能源物质 D.线粒体是合成ATP的唯一场所
【综合素养】
15.1997年，诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗·博耶和英国的约翰·沃克，以表彰他们在研究ATP如何利用能量进行自身再生方面取得的成就。回答下列问题：
（1）ATP的中文名称是_____________，其中A代表______________，A中含有的单糖是_________，P代表_____________。
（2）ATP的元素组成是______________，若用15N标记ATP，将会在_____________（填化学结构）出现放射性标记。
（3）在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于各种_____________反应；ADP合成为ATP所需的能量来自各种_____________反应，所以ATP是细胞内的___________。
答案以及解析
1.答案：B
解析：图中虚线框中的基团是腺嘌呤，B错误。
2.答案：C
解析：①是核糖，DNA中的五碳糖是脱氧核糖，A错误；ATP中特殊的化学键有2个，B错误；③是腺嘌呤，是RNA和DNA共有的碱基之一，C正确；④是核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，不是DNA的基本组成单位之一，D错误。
3.答案：D
解析：据图示特点可知，A→B释放能量，为ATP的水解过程，B→A需要能量，为ATP的合成过程，故A为ATP,B为ADP,A错误；能量1来自高能磷酸键的断裂，能量2来自光能或化学能，二者来源不同，B错误；酶1是ATP水解酶，酶2是ATP合成酶，C错误；据图分析，X1和X2都是磷酸，D正确。
4.答案：B
解析：分析题图可知，过程①是ADP与Pi合成ATP的过程，需要酶催化；过程②是ATP水解产生ADP和Pi，同时释放能量的过程，也需要酶催化，A错误。过程①中需要的能量不是过程②释放的，B正确。ATP的合成与水解可以发生在同一个细胞内，如某细胞内线粒体合成ATP，合成蛋白质消耗ATP等，C错误。过程①合成ATP，一般与放能反应相联系，过程②水解ATP，一般与吸能反应相联系，D错误。
5.答案：D
解析：ATP水解和合成时所需要的酶是不同的，A错误；植物细胞通过光合作用和呼吸作用合成ATP，能量来源于光能和有机物中的化学能，动物细胞通过呼吸作用合成ATP，能量来源于有机物中的化学能，B错误;ATP与ADP的相互转化，要在不同酶的催化下才能完成，且物质可逆，能量不可逆，故不是可逆反应，C错误；ATP水解时高能磷酸键断裂，释放能量，ATP合成时储存能量，D正确。
6.答案：B
解析：A、ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为CH、O、N、P,A正确；B、在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP,B错误；C、ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；D、ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。故选B。
7.答案：B
解析：从ATP的结构简式A—P~P~P可知，分子中含有两个特殊磷酸键。腺苷不能吸收能量和释放能量，①错误；第三个磷酸基很容易从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，吸收能量形成第二个特殊磷酸键，使ADP 转变成ATP，④正确。故选B。
8.答案：B
解析：ATP为腺苷三磷酸，腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成，ATP的元素组成为C、H、O、N、P，A正确；ATP的彻底水解产物应为1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸，B错误；ATP与ADP之间的相互转化十分迅速，从而保证了生命活动的正常进行，C正确；细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，生命活动所需的能量并非全部来自ATP，D正确。
9.答案：D
解析：本题考查ATP的结构和作用的有关知识。
选项 正误 原因
A × 1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成
B × 腺苷与磷酸基团之间的化学键是普通磷酸键，磷酸基团之间的化学键是高能磷酸键
C × ATP在水解酶的作用下水解生成ADP和磷酸，ADP和磷酸在合成酶的作用下合成ATP
D √ 吸能反应一般与ATP的水解有关，放能反应一般与ATP的合成有关，故吸能反应和放能 反应之间的纽带就是ATP
10.答案：C
解析：ATP在细胞中含量很低，但在细胞内的转化速度很快，人剧烈运动时，ATP与ADP的转化速率更快，但ATP和ADP的含量仍然处于动态平衡。细胞中ATP在迅速水解和生成以满足人体在剧烈运动时的能量需求，C符合题意。
11.答案：B
解析：20个腺苷最多可以组成20个ATP，90个磷酸基团最多可以组成30个ATP，因此20个腺苷和90个磷酸基团最多可以组成20个ATP；每个ATP含有两个高能磷酸键，因此最多含有高能磷酸键的数目为20×2=40个。故选B。
12.答案：D
解析：由图可知，甲→乙→丙→丁表示ATP的逐步水解，其中甲是ATP、乙是ADP、丙是AMP（一磷酸腺苷）、丁是腺苷、戊是磷酸。主动运输过程需要ATP水解提供能量，细胞中ATP的含量极少，因此ATP水解后生成的ADP的含量不会显著增加；酶具有专一性，不同功能的酶结构不同，因此催化ATP水解和ADP水解的酶的空间结构不同；AMP由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成，因此AMP是RNA的基本组成单位之一；腺苷由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成，磷酸可用于ATP的合成。
13.答案：C
解析：ADP和Pi在相关酶的催化作用下接受能量可生成ATP，A正确；正常细胞中，ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生，并处于动态平衡之中，因此ATP与ADP的比值在一定范围内变化，B正确；ATP水解释放的能量可以转化为光能，如萤火虫的发光，光能也能驱动ATP的合成，如绿色植物的光合作用，C错误；ATP转化为ADP的过程伴随着能量的释放，该能量可用于细胞核内某些吸能反应，D正确。
14.答案：C
解析：由ATP的结构简式A—P~P~P可知，ATP含有2个高能磷酸键，A错误；细胞内储存着少量ATP，ATP与ADP不断地相互转化供生命活动需要，B错误；ATP是生命活动的直接能源物质，C正确；合成ATP的场所有细胞质基质线粒体、叶绿体，D错误。
15.答案：（1）三磷酸腺苷；腺苷；核糖；磷酸基团
（2）C、H、O、N、P；腺嘌呤
（3）吸能；放能；能量“通货”
解析：（1）ATP的名称是腺酸三磷酸，其中A表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P表示磷酸基团。
（2）ATP的组成元素是C、H、O、N、P，ATP中的N存在于腺苷的腺嘌呤中，所以若用15N标记ATP，将会在腺嘌呤中出现15N标记。
（3）ATP水解释放大量能量，释放的能量直接用于各种吸能反应；ATP合成时需要吸收能量，由各种放能反应提供，所以ATP是细胞内的能量“通货”。
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