细胞的能量“通货”——ATP
一、选择题
1．有人把ATP比作细胞的能量“通货”，说明ATP是细胞生命活动的( )
A．直接能源 B．储备能源
C．间接能源 D．主要能源
解析：选A ATP是细胞生命活动的直接能源。
2．ATP分子的结构简式和15个ATP所具有的高能磷酸键数目分别是( )
A．A－P－P～P、16个 B．A－P～P～P、45个
C．A－P～P～P、30个 D．A～P～P～P、16个
解析：选C ATP分子的结构简式是A－P～P～P，一个ATP中有2个高能磷酸键，所以15个ATP有30个高能磷酸键。
3．下列有关ATP的叙述，正确的是( )
A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所
B．ATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成
C．剧烈运动后体内ATP的含量不会明显下降
D．小麦根尖分生区细胞通过光合作用和呼吸作用产生ATP
解析：选C 蓝藻是原核生物，无线粒体。ATP分子由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成。小麦根尖分生区细胞无叶绿体，不能进行光合作用。ATP不断合成、消耗，其含量保持动态平衡。
4．如图表示生命活动的直接能源物质ATP的结构简式，其中能作为RNA的基本单位的是( )
A．① B．② C．③ D．④
解析：选B 图中①②③④分别表示腺苷、AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)、ADP和ATP，其中②(腺嘌呤核糖核苷酸)是组成RNA的基本单位之一。
5．ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是( )
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①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合 ③第三个磷酸基团(远离腺苷的那个)很容易从ATP上脱离，使ATP转化为ADP，同时释放能量 ④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，使ADP转变成ATP
A．①③ B．②④
C．③④ D．①④
解析：选C ATP含有三个磷酸基团，一个普通化学键、两个高能磷酸键，ATP水解时第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)断裂，储存在高能磷酸键中的能量释放出来，ATP转化为ADP。在有关酶的催化下，ADP与Pi结合，吸收能量，又可形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，ADP又转化为ATP。
6.如图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是( )
A．过程①不需要酶的催化
B．过程②发生高能磷酸键的断裂
C．过程①不能发生在线粒体中
D．过程②不能发生在叶绿体中
解析：选B 过程①表示合成ATP，需要ATP合成酶的催化；过程②表示ATP的水解，远离腺苷的高能磷酸键断裂；过程①主要发生在线粒体中；过程②可以发生在叶绿体的基质中。
7．下列过程中能使细胞内ADP增加的是( )
A．水分子进入根毛细胞
B．肺泡中的氧气进入血液
C．肠道中的甘油进入小肠绒毛上皮细胞
D．胰腺细胞分泌胰岛素
解析：选D 细胞内ADP增加，说明细胞内正在进行ATP的水解反应，释放能量供生命活动所需。水分子、氧气和甘油出入细胞的方式都属于自由扩散，不需要消耗能量，胰腺细胞分泌胰岛素属于细胞合成并分泌蛋白的过程，整个过程需要消耗能量。
二、非选择题
8．请回答下列有关ATP的问题：
(1)人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。图中a→b的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于______________________________；b→c过程中，ATP含量增加说明______________加强，释放更多________，供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明___________________________________________________________。
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(2)纯净的ATP呈白色粉末状，能够溶于水，作为一种药物常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。ATP片剂可以口服，注射液可供肌肉注射或静脉滴注。据此，你认为在人体消化道中________(填“存在”或“不存在”)ATP水解酶；ATP的药用效果是______________________________；生物体内合成ATP的生理过程有____________、____________。
解析：(1)由题图可知，0～3 s内ATP含量下降是由于短跑过程中肌肉收缩等生命活动过程消耗ATP，而b→c过程中，ATP含量增加是由于细胞呼吸产生的能量一部分形成ATP。生物体内ATP的含量很少，但能通过和ADP的相互转化维持含量的动态平衡，所以肌细胞中ATP的含量不会降为零。(2)由题干“ATP片剂可以口服”可知，消化道内没有使ATP水解的酶。由题干ATP可以治疗的相关疾病判断，ATP的药效是直接为生命活动提供能量。生物体内合成ATP的生理过程包括光合作用、呼吸作用。
答案：(1)肌肉收缩等生命活动 呼吸作用 能量 ATP的生成和分解是同时进行的
(2)不存在 直接为生命活动提供能量 光合作用 呼吸作用
一、选择题
1．如图表示ATP的结构，相关叙述正确的是( )
A．b键断裂后形成ADP和Pi
B．图中的3表示ATP中的字母A
C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位
D．组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P
解析：选D 图中3是腺嘌呤，b键断裂后形成AMP和2个Pi。
2．如图表示ATP与ADP之间的转化图，下列分析错误的是( )
A．A为ATP，B为ADP
B．能量1和能量2来源不同
C．酶1和酶2是同一种酶
D．C1和C2是同一种物质
解析：选C 在水解酶的作用下，ATP远离A的那个磷酸基团脱离形成磷酸，同时储存的能量释放出来，ATP转化成ADP; 在另一种
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酶的催化作用下，ADP可以吸收能量，与磷酸结合形成ATP。分析图示可知，A为ATP，B为ADP，C1、C2都为磷酸。
3．在细胞培养液中加入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．此过程中既有ATP合成又有ATP分解
B．被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．ATP中远离腺苷的磷酸基团易脱离
解析：选C ATP和ADP相互转化，保证了细胞内ATP含量的相对稳定，并且维持动态平衡。此现象不能说明ATP是细胞内的直接能源物质。
4．如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列叙述错误的是( )
A．图甲中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键
B．ATP生成ADP时图甲中的c键断裂并释放能量
C．ATP与ADP相互转化过程中物质可逆，能量不可逆
D．酶1、酶2具有催化作用，不受其他因素的影响
解析：选D ATP是由腺苷和三个磷酸基团组成的，腺苷由一分子的腺嘌呤和一分子的核糖组成；酶具有催化作用，具有高效性、专一性及作用的条件比较温和等特点，所以其发挥作用时要受到温度、酸碱度等其他因素的影响。
5．科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫的ATP生成量会下降。下列有关叙述正确的是( )
A．正常情况下蚜虫在黑暗中合成ATP时会伴随着O2的消耗
B．蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自呼吸作用
C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样
D．蚜虫ATP生成量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定
解析：选A 由题干信息可知，蚜虫合成ATP所需能量还可来自类胡萝卜素吸收的光能；蚜虫做同一强度的运动消耗ATP的量是一样的。
6．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的含量与活细胞的活性、种类和数量成一定的比例关系。ATP可以和虫荧光素作用而发出生物光，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：
下列有关ATP及ATP荧光仪工作原理的叙述，错误的是( )
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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释放能量需要酶的参与
D．微生物体内ATP的产生都需要氧气的参与
解析：选D 不同种类的微生物产生ATP的条件不同，厌氧微生物产生ATP就不需要氧气的参与，若有氧气存在，其代谢反而受到抑制，ATP的产生量会减少。
二、非选择题
7．如图表示ATP水解产生ADP的过程。请回答下面的问题：
(1)图中A表示________，P代表____________，ATP脱去2个磷酸基团后可作为________(物质)基本结构单位中的一种。
(2)图中①为________，其中蕴藏着_____________________________________。
(3)图中②为________________________________________________________的过程，其作用是______________________________________________________。
(4)图示过程中未标出的另一种反应物是________，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶________(填“是”或“不是”)同一种酶。
答案：(1)腺苷 磷酸基团 RNA
(2)高能磷酸键 大量化学能
(3)高能磷酸键水解释放能量 为生命活动提供能量
(4)水 不是
8.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、标签纸若干等其他实验所需材料。
(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__________________________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______________________________________________________；
④观察发光现象并记录。
(2)实验现象预测及结论：
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实验现象预测
实验结论
①随ATP溶液浓度升高，发光现象渐强
①荧光强度与ATP浓度______________________
②随ATP溶液浓度升高，发光现象__________
②荧光强度与ATP浓度______________________
③________________________________________________________________________
③荧光强度与ATP浓度无关
(3)实验讨论：
①最可能的实验结果是(2)中哪一种？______________________________________。
②萤火虫发光是____________________能转变成______能的过程。
解析：(1)为了探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，首先应配制不同浓度的ATP溶液，随后将等量的荧光器晒干后研成的粉末放入上述溶液中，观察不同浓度ATP溶液中粉末的发光情况。(2)实验现象有三种可能：①随ATP溶液浓度升高，发光现象渐强，说明荧光强度与ATP浓度成正比；②随ATP溶液浓度升高，发光现象渐弱，说明荧光强度与ATP浓度成反比；③随ATP浓度升高，发光现象无变化，说明荧光强度与ATP浓度无关。(3)实验最可能的结果是(2)中的第①种，萤火虫发光是ATP中的化学能转变成光能的过程。
答案：(1)②荧光器粉末 ③等量不同浓度的ATP溶液
(2)①成正比(呈正相关) ②渐弱 成反比(呈负相关)
③随ATP浓度升高，发光现象无变化
(3)第①种 ②ATP中的化学 光
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