生命活动的能量“通货”——ATP

题组一　ATP的结构和功能

1.(2019·湖北宜昌期末)如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是(　　)

A.b键断裂后形成ADP和Pi

B.图中的3表示ATP中的“A”

C.由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位之一

D.a键断裂释放的能量可以直接用于大脑思考、生物发电等生命活动

答案　D

解析　图中a、b表示高能磷酸键，1表示磷酸基团，2表示核糖，3表示腺嘌呤，b键断裂后形成AMP和Pi，A错误；图中的3表示腺嘌呤，ATP中的“A”表示腺苷，B错误；由1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位之一，C错误；a键断裂释放的能量可以直接用于大脑思考、肌肉收缩、生物发电等生命活动，D正确。

2.(2018·河北承德期末)如图是ATP的结构示意图，其中能作为组成RNA的基本单位之一的是(　　)

A.①B.②C.③D.④

答案　B

解析　图中①②③④分别表示腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、ADP和ATP，其中腺嘌呤核糖核苷酸是组成RNA的基本单位之一。

3.(2018·福州高一检测)生活在水深200m海洋中的电鳗能通过发出高达5000V的生物电，击昏敌害、保护自己、获取食物。电鳗发出生物电的能量直接来自(　　)

A.脂肪的分解 B.ATP的分解

C.蛋白质的分解 D.葡萄糖的分解

答案　B

解析　ATP的中文名称叫腺嘌呤核苷三磷酸，是新陈代谢所需能量的直接来源，水解时远离A的那个高能磷酸键断裂释放能量，可转化成电鳗的生物电。

4.1分子ADP含有腺嘌呤核苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是(　　)

A.1、2、2B.1、2、1C.2、1、2D.2、1、1

答案　B

解析　ADP是腺嘌呤核苷二磷酸，它的结构简式可表示为A—P～P，从结构简式中可以看出ADP比ATP少了一个磷酸基团和一个高能磷酸键，关于ATP、ADP、AMP的关系可以表示如下图：

题组二　ATP与ADP的相互转化

5.(2018·绵阳中学质检)下列关于ATP的叙述，错误的是(　　)

A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布

B.ATP合成所需的能量由磷酸提供

C.ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸

D.正常细胞中，ATP与ADP的比值在一定范围内变化

答案　B

解析　ATP是生命活动的直接能源物质，在细胞质和细胞核中有许多吸能反应和放能反应，与ATP的分解和合成相关，故在细胞质和细胞核中都有ATP的分布，A项正确；ATP合成所需的能量来源于光能和有机物中的化学能，磷酸不含能量，B项错误；ATP可以水解为一个腺嘌呤核糖核苷酸和两个磷酸，C项正确；正常细胞中，ATP与ADP不停地发生着相互转化，处于相对平衡状态，两者的比值在一定范围内波动，D项正确。

6.下列关于生物体中ATP的叙述，其中正确的一项是(　　)

A.蓝藻细胞中的线粒体、叶绿体分别通过有氧呼吸、光合作用产生ATP

B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态

C.ATP中存在2个高能磷酸键，在一定条件下均可释放其中的能量

D.生物体内ATP的含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应

答案　C

解析　蓝藻细胞是原核细胞，不含线粒体和叶绿体，A项错误；ATP和ADP是两种不同的物质，B项错误；ATP中存在2个高能磷酸键，在一定条件下均可释放其中的能量，C项正确；生物体内ATP的含量很少，但ATP与ADP转化非常迅速，从而保证了生命活动所需能量的持续供应，D项错误。

7.ATP转化为ADP可表示为下图，式中a和b分别代表(　　)

A.H₂O、核糖 B.Pi、H₂O

C.H₂O、Pi D.能量、Pi

答案　C

解析　ATP在水解时，远离A的那个磷酸基团脱离下来，形成Pi，同时释放能量。

8.如图为植物细胞中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所需能量只能来自化学能

D.过程②放出的能量可以用于过程①

答案　B

解析　过程①是ATP的合成，需要ATP合成酶的催化，A项错误；过程②是ATP的水解，远离腺嘌呤核苷的高能磷酸键断裂，B项正确；过程①所需能量可以来自光合作用和细胞呼吸，即可来自光能和化学能，C项错误；过程②放出的能量用于各项生命活动，不能用于ATP的合成，D项错误。

题组三　ATP的利用

9.下列有关能量“通货”——ATP的说法中，正确的是(　　)

A.ATP失去两个磷酸基团后，可参与DNA分子的合成

B.生物体内的生化反应均需ATP作能源驱动

C.动物体内同化作用消耗的ATP少于异化作用生成的ATP

D.冬眠的动物在冬季来临之前需要储存一定量的ATP，用以抵抗低温对身体的伤害

答案　C

解析　ATP失去两个磷酸基团后成为腺嘌呤核糖核苷酸，可参与RNA的合成；生物体内有些放能的生化反应不需要ATP参与；动物所有的生命活动所消耗的能量都是靠细胞呼吸提供的，所以同化作用所消耗的ATP仅仅是细胞呼吸所合成的ATP中的一部分；ATP不能在体内大量储存，而是通过快速与ADP的转化来满足能量需要的。

10.人体中哪些过程不会使细胞中ADP的含量增加(　　)

①肠道中葡萄糖变为血糖　②血红蛋白变为氧合血红蛋白　③葡萄糖进入红细胞　④K^＋进入肾小管的上皮细胞

A.①③ B.②④

C.②③ D.①④

答案　C

解析　肠道中葡萄糖变为血糖即吸收葡萄糖的过程，运输方式为主动运输，需消耗能量，会使ADP含量增加；K^＋进入肾小管上皮细胞属于主动运输，消耗能量，会使ADP含量增加；氧气进入红细胞属于自由扩散，不消耗能量，与血红蛋白的结合也不需要能量；葡萄糖进入红细胞属于协助扩散，不消耗能量。

11.细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的水解和合成相联系，请判断下列说法正确的是(　　)

A.植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成，是吸能反应

B.由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP，是放能反应

C.放能反应一般伴随着ADP的合成，吸能反应一般伴随着ATP的合成

D.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通

答案　D

解析　细胞呼吸是放能反应，A项错误；脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应，B项错误；吸能反应一般伴随着ATP的水解，放能反应一般伴随着ATP的合成，C项错误；能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，D项正确。

12.(2018·沈阳高一检测)如图能体现人在100m跑步后细胞中ATP变化的是(　　)

答案　B

解析　人在100 m跑步过程中需要消耗大量ATP，跑步结束后，细胞中ATP含量会降低，由于ATP与ADP间存在相互转化，为维持细胞中ATP含量的相对稳定，ATP合成的速率增大，导致ATP含量上升，故B项符合要求。

13.如图表示ATP水解产生ADP的过程。请回答下列问题：

(1)图中A表示____________，P代表____________，ATP如果脱去两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________。

(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)腺嘌呤核苷　磷酸基团　RNA　(2)高能磷酸键　大量的化学能　(3)能量　(4)水　不是

解析　ATP分子的结构式简写为A—P～P～P，其中“～”表示高能磷酸键，蕴藏着大量的化学能，可以为生命活动供能。

14.人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中ATP的相对含量随时间的变化如图所示，请据图回答下面的问题：

(1)A→B的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于___________________________。

(2)B→C过程中，ATP含量增加，说明______________加强，释放出更多的能量，供ADP形成ATP使用，以补充细胞中ATP含量的不足。

(3)从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明________________________。

答案　(1)肌肉收缩等生命活动　(2)细胞呼吸(3)ATP的合成和分解是同时进行的

解析　ATP是生物体各项生命活动所需能量的直接来源，可为人体肌肉收缩直接提供能量。当ATP由于消耗而大量减少时，肌肉细胞的细胞呼吸加强，以合成ATP而补充细胞中ATP含量的不足，正是由于ATP与ADP无休止地相互转化，才使细胞内的ATP不会用尽，保证了人体生命活动的顺利进行。

15.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、标签纸若干及其他所需实验材料。

(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：

(3)实验讨论：

a.最可能的实验结果是(2)中哪一种？________。

b.萤火虫发光是________________能转变成__________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　②渐弱　成反比　③随ATP溶液浓度升高，发光现象无变化　(3)a.第①种　b.ATP中活跃的化学　光

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，随后将荧光器晒干后研成的粉末放入上述溶液中，观察不同浓度的ATP溶液中荧光器粉末的发光情况。(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溶液浓度升高，发光现象无变化，说明荧光强度与ATP浓度无关。(3)由于ATP是生命活动的直接能源物质，所以实验最可能的结果是第①种；萤火虫发光是ATP中活跃的化学能转变成光能的过程。