2024届新高考生物高频考点专项练习：专题四 考点12 ATP在能量代谢中的作用（AB卷有解析）

2024届新高考生物高频考点专项练习：专题四 考点12 ATP在能量代谢中的作用（A卷）
1.下列关于细胞中ATP的叙述错误的是( )
A.ATP与ADP可以相互转化 B.ATP分子中含有三个高能磷酸键
C.ATP是细胞中的直接能源物质 D.叶绿体和线粒体都可以产生ATP
2.ATP是存在于细胞内的直接能源物质，H+﹣ATP酶是存在于生物膜上的一种转运H+的载体蛋白。如图为某植物细胞膜上H+﹣ATP酶转运H+的过程示意图。下列叙述正确的是( )
A.图示为细胞吸收H+的过程
B.H+﹣ATP酶转运H+过程中，结构不会发生变化
C.图示转运过程可使该细胞内的H+浓度低于细胞外
D.图示转运过程说明细胞膜具有催化水解ATP酶的作用
3.ATP是直接给细胞的生命活动提供能量的有机物，ATP的化学性质不稳定，下图为ATP与ADP相互转化的示意图。下列有关说法错误的是( )
A.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
B.人在安静状态下，心肌细胞相比腹肌细胞上图中的相互转化速度要快
C.ATP的化学性质不稳定是指其在酶的作用下，靠近“A”的那个特殊化学键很容易水解
D.图中光合作用和呼吸作用在细胞中形成ATP的场所都可以是细胞质中
4.下图表示ATP与ADP之间相互转化过程的示意图，下列叙述错误的是( )
A.过程②释放出的磷酸基团还可与其他分子结合并使后者发生变化
B.过程①利用的能量可以是光能和化学能，过程②释放的能量可转化为光能和热能
C.过程①伴随细胞内吸能反应的发生，过程②伴随细胞内放能反应的发生
D.与安静时相比，剧烈运动时ATP与ADP的转化速率加快，但二者的比值相对稳定
5.细胞内ATP与ADP保持动态平衡。如图为ATP与ADP相互转化的关系式，下列相关叙述正确的是( )
A.图中的酶1和酶2是两种不同的酶，但其分布的场所相同
B.图中反应向右发生时，能量以高能磷酸键的形式储存起来
C.神经元上钠离子通道开放时伴随着图中向右发生的反应
D.使用呼吸抑制剂可能会打破细胞内ATP与ADP的动态平衡
6.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列相关叙述不正确的是( )
A. ATP和ADP相互转化的能量供应机制，所有生物细胞是一样的，体现了生物界的统一性
B. 生物体内ATP中的能量既可以转化为光能和化学能，也可以来源于光能和化学能
C. 细胞内的吸能反应一般与ATP的水解有关，放能反应一般与ATP的合成有关
D. 一个ATP分子由一个腺嘌岭和三个磷酸基团组成，含有两个特殊的化学键
7.ATP是细胞内的高能磷酸化合物，是细胞生命活动的直接能源物质，保证细胞生命活动能得到及时且充足的能量供应，其运行机制如图。下列有关叙述错误的是( )
A.ATP与磷脂、NADPH、DNA的组成元素都相同
B.Ⅱ过程合成ATP所需的能量均来源于细胞呼吸
C.ATP水解掉两个磷酸基团后是组成RNA的单体
D.如图所示生理过程充分体现了生物界的共性
8.dATP（d表示脱氧）是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写，其结构式可简写成dA-P~P~P，任果细胞培养液中加入平32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的dATP，发现其含量变化不大，但部分dATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，下列有关分析正确的是( )
A.一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺苷组成
B.dATP中远离腺苷的磷酸基团脱离时，常与放能反应相联系
C.在DNA合成过程中，dATP是构成DNA的基本单位之一
D.培养的细胞中既有dATP的合成，也有dATP的分解
9.在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移到腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）上形成ADP。下列有关分析错误的是( )
A.腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着2分子ADP的生成
B.腺苷酸激酶的数量多少会影响氧气分子进入线粒体
C.腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关
D.腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成
10.萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素接受能量后，在荧光素酶作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。某实验小组将萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，等量放入三支试管中，分别加入等量的水，发现有荧光出现，待荧光消失后，再向试管中分别加入葡萄糖、脂肪和ATP，观察是否出现荧光。实验过程如图所示，下列叙述错误的是( )
A.向试管中加入少量水的目的是消耗自身的ATP
B.若加入的物质X是葡萄糖或脂肪，则试管中不会出现荧光
C.此实验不能证明ATP可直接为生命活动提供能量
D.荧光素形成氧化荧光素的过程中涉及的化学反应为吸能反应，发光的过程伴随着ATP的水解
11.丝状温度敏感蛋白Z（FtsZ）是与真核细胞微管蛋白类似的原核骨架蛋白，几乎存在于所有病原细菌中，含量丰富且结构稳定；在细菌分裂时，FtsZ催化GTP水解，利用释放的化学能使自身聚合组装成环状结构，从而调控细胞分裂过程。下列相关叙述正确的是( )
A.FtsZ的合成场所是宿主细胞的核糖体
B.参照ATP可知，GTP是三磷酸鸟苷英文名称的缩写
C.FtsZ能为GTP的水解反应提供所需的活化能
D.细菌分裂过程中，染色体只存在于分裂期
12.ATP合成酶由突出于膜外的F1亲水头部和嵌入膜内的Fo疏水尾部组成。研究发现，在线粒体内膜两侧存在H+浓度差，H+顺浓度梯度经ATP合成酶从膜间隙（线粒体外膜与内膜之间）转移至线粒体基质的同时，驱动ATP的合成。下列有关分析错误的是( )
A.ATP合成酶主要存在线粒体的内膜上
B.ATP合成酶的F1类似于磷脂分子中的脂肪酸
C.H+以协助扩散的方式通过线粒体内膜进入线粒体基质
D.线粒体内膜中的ATP合成酶具有催化作用和运载作用
13.蛋白激酶A（PKA）由两个调节亚基和两个催化亚基组成，其活性受cAMP（腺苷酸环化酶催化ATP环化形成）调节（如下图）。活化的PKA催化亚基能将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化，改变这些蛋白的活性。下列有关说法正确的是( )
A.只有催化亚基和调节亚基同时存在时，PKA才能保持较高的活性
B.蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化的过程伴随着ATP的合成
C.ATP不仅是生物的直接供能物质，还是合成cAMP、DNA等物质的原料
D.cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基分离，释放出高活性的催化亚基
14.蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如下图所示，形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程、即“开”的过程，形成无活性的蛋白是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法错误的是( )
A. 蛋白质磷酸化过程中，磷酸分子来自于ATP中远离腺苷的磷酸基团
B. 分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的
C. 蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程中的相关物质和能量都可以重复利用
D. 蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系
15.生物体进行的许多生命活动都需要能量，如肌肉收缩、大脑思考等。糖类是主要的能源物质，但不能为生命活动直接供能，必须经过氧化分解产生ATP才能为生命活动提供能量。ATP的分子结构式如下图所示，回答下列问题：
（1）从ATP的分子结构式上看，若将三个磷酸基团去掉，则得到的物质为________。
（2）ATP水解时，脱离下来的磷酸基团挟________与其他分子结合，使后者发生变化。人体内大约只有50.7gATP，剧烈运动状态下，每分钟会消耗约500gATP，人体可以剧烈运动，但体内的ATP浓度能保持在正常水平内，原因是________。
（3）萤火虫尾部发光器细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后被激活，在荧光素酶的催化作用下，荧光素被氧化而发出荧光。请利用荧光素、适宜浓度的葡萄糖溶液、适宜浓度的ATP溶液、荧光素酶等，设计实验验证荧光素发光的直接能源物质是ATP，而不是葡萄糖。请简要写出实验思路与预期结果。
实验思路：________。
预期结果：________。
答案以及解析
1.答案：B
解析：A、ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，A正确；
B、ATP分子中含有两个高能磷酸键，B错误；
C、ATP是细胞中的直接能源物质，C正确；
D、叶绿体中进行的光合作用和线粒体中进行的有氧呼吸的第二和第三阶段均可以产生ATP，D正确。
故选B。
2.答案：D
解析：A、图示过程不能确定是细胞吸收H+的过程，A错误； B、H+-ATP酶转运H+过程中，结构会发生变化，B错误； C、由图示不能确定细胞内外情况，C错误； D、H+-ATP酶是细胞膜上是一种蛋白质，因此说明细胞膜具有催化水解ATP酶的作用，D正确。
故选：D。
3.答案：C
解析：细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，A正确；人在安静状态下，心肌细胞相比腹肌细胞耗能多，所以心肌细胞相比腹肌细胞ATP与ADP的相互转化速度要快，以提供更多能量，B正确；ATP的化学性质不稳定是指其在酶的作用下，远离“A”的那个特殊化学键很容易水解，C错误；蓝细菌光合作用和呼吸作用在细胞中形成ATP的场所都为细胞质，二者场所相同，D正确。
4.答案：C
解析：过程②释放出的磷酸基团还可与其他分子结合并使后者发生变化，A项正确；过程①利用的能量可以是光能和化学能，过程②释放的能量可转化为光能和热能,B项正确；过程①伴随细胞内放能反应的发生，过程②伴随细胞内吸能反应的发生，C项错误；与安静时相比，剧烈运动时ATP与ADP的转化速率加快，但二者的比值相对稳定,D项正确。
5.答案：D
解析：酶1和酶2分别是ATP水解酶和ATP合成酶，ATP合成酶主要分布在细胞溶胶、线粒体、叶绿体中，但是ATP水解酶分布在细胞中需要消耗能量的各个地方，A错误；反应向左发生时，即ATP合成时，能量以高能磷酸键的形式贮存在ATP中，B错误；神经元兴奋时Na+通过钠离子通道进入细胞内属于易化扩散（协助扩散），不消耗ATP，C错误；使用呼吸抑制剂会导致ATP生成减少，其他生命活动仍消耗ATP，可能会打破细胞内ATP与ADP的动态平衡，D正确。
6.答案：D
解析：A、ATP、ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物细胞内是一样的，因此体现了生物界的统一性，A正确； B、生物体内ATP中的能量既可以转化为光能和化学能，也可以来源于光能和化学能，B正确C、细胞内的吸能反应一般与ATP的水解有关，放能反应一般与ATP的合成有关，C正确； D、一个ATP分子由一个腺苷和三个磷酸基团组成，含有两个特殊的化学键，腺苷包括腺嘌呤和核糖，D错误。
故选：D。
7.答案：B
解析：ATP与磷脂、NADPH、DNA都是由C、H、O、N、P5种元素组成的，即它们的元素组成都相同，A正确；Ⅱ过程合成ATP所需能量除来源于细胞呼吸外，还可以来源于光合作用，B错误；ATP水解掉两个磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的单体，C正确；题图所示的生理过程是ATP与ADP的相互转化过程，是所有细胞共有的生命活动，充分体现了生物界的共性，D正确。
8.答案：D
解析：一分子dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成；dATP也是高能磷酸化合物，其水解反应与吸能反应相关联；在DNA合成过程中，dATP去掉两个磷酸基团才是构成DNA的基本单位之一；细胞中有新合成的dATP，但细胞中dATP的含量变化不大，说明细胞中也有dATP的分解。故D正确。
9.答案：B
解析：A、根据题意可知，“腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP”，即同时产生两个ADP，A正确；
B、氧气分子通过自由扩散进入线粒体，故腺苷酸激酶不影响氧气的运输，B错误；
C、腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关，C正确；
D、腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移到腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上形成ADP，故伴随者高能键的断裂与形成，D正确。
故选B。
10.答案：C
解析：本题考查ATP的功能。向试管中加入少量水，此时ATP水解，自身的ATP被消耗，A正确；细胞已经破碎，不能利用葡萄糖或脂肪，只能利用直接能源物质ATP，故试管中不会出现荧光，B正确；此实验的自变量是加入的能源物质的种类，只有加入ATP才能发出荧光，能证明ATP可直接为生命活动提供能量，C错误；荧光素形成氧化荧光素的过程中涉及的化学反应为吸能反应，此时消耗ATP，发光的过程伴随着ATP的水解，D正确。
11.答案：B
解析：A、FtsZ的合成场所是细菌细胞的核糖体，A错误；
B、参照ATP可知，GTP是三磷酸鸟苷英文名称的缩写，B正确；
C、酶只能降低反应的活化能而不能提供能量，C错误；
D、细菌是原核生物，细胞中没有染色体，D错误。
故选B。
12.答案：B
解析： ATP合成酶位于膜结构上，在线粒体中主要存在线粒体的内膜上，故A项正确；磷脂分子由亲水性的头部（磷酸）和硫水性的尾部（脂肪酸）组成、分别类似于ATP合成酶的F1和Fo，故B项错误；依题意，“日顺浓度梯度经ATP合成酶从膜间隙（线粒体外膜与内膜之间）转移至线粒体基质”，说明H+是以协助扩散的方式通过线粒体内膜进入线粒体基质，ATP合成酶既具有载体的运输功能，又具有酶的催化功能，故C、D项正确。
13.答案：D
解析：A、据图分析：调节亚基和催化亚基同时存在时，PKA是低活性而非高活性，A错误；
B、据题干的信息：活化的PKA催化亚基可将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化，改变这些蛋白的活性，ATP上的磷酸基团转移的过程即是ATP的水解过程，B错误；
C、腺苷酸环化酶催化ATP环化形成cAMP，故ATP不仅是生物的直接供能物质，还是合成cAMP的原料，但ATP水解后形成的AMP（腺嘌呤核糖核苷酸）是合成RNA的原料，C错误；
D、据图可知，cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基分离，释放出高活性的催化亚基，D正确。
故选D。
14.答案：C
解析：A、在蛋白质磷酸化过程中，AIP水解产生ADP和磷酸，磷酸分子来自于ATP中远离腺苷的磷酸基团，A正确； B、结构决定功能，分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的， B正确； C、蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程中的相关物质可以重复利用，能量不能重复利用，C错误； D、蛋白质磷酸化过程吸收ATP水解释放的能量，使ATP变为ADP，故蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，D正确。
故选：C。
15.答案：（1）腺苷
（2）能量；ATP与ADP相互转化十分迅速
（3）将荧光素平均分为两组，分别加入甲、乙两支试管，甲试管加入适宜浓度的葡萄糖溶液、荧光素酶，乙试管加入适宜浓度的ATP溶液、荧光素酶，将甲、乙两试管均置于氧气等其他条件都适宜的条件下，观察两试管荧光素的发光情况；甲试管荧光素不发光，乙试管荧光素发光
解析：（2）由于ATP的两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等，其末端的磷酸基团较易脱离，ATP水解时，脱离下来的磷酸基团挟能量与其他分子结合。尽管人体内ATP含量很少，但ATP与ADP相互转化十分迅速，可以维持人体剧烈运动。
（3）设计实验时，明确自变量和因变量。自变量应为葡萄糖和ATP，因变量为荧光素是否发光。由此设计实验思路，本实验为验证实验，预期结果是确定的，详见答案。
22024届新高考生物高频考点专项练习：专题四 考点12 ATP在能量代谢中的作用（B卷）
1.花青素——一种水溶性天然色素，可直接被人体吸收，是当今人类发现最有效的抗氧化剂。植物细胞合成花青素需要原料、花青素合成酶和ATP。下列有关叙述错误的是( )
A. 花青素应储存于植物细胞的液泡中
B. 花青素合成酶具有高效性、专一性等特点
C. 植物细胞合成花青素所需ATP的来源是光合作用
D. 花青素能清除自由基，建议适量食用含花青素多的食物
2.下列有关ATP的叙述错误的是( )
A.ATP分子中高能磷酸键全部断裂后形成的产物中，有些是组成某些酶的基本单位
B.细胞内ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性
C.细胞代谢耗能越多，ATP与ADP的转化速率越快
D.ATP是细胞中连接C3还原等放能反应和蛋白质合成等吸能反应的纽带
3.如图为ATP的结构示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.放能反应常伴随ATP的水解，吸能反应常伴随ATP的合成
B.①＋②是组成腺苷
C.该物质中④最容易断裂
D.一分子该物质中有三个磷酸基团和两个高能磷酸键
4.核苷二磷酸激酶能催化ATP中磷酰基（—）转移给ADP生成ATP。分别用α、β、γ表示ATP上从远A端到近A端方向的三个磷酸基团所处的位置，下列有关说法错误的是( )
A.ATP的结构简式可表示为A—Pγ~Pβ~Pα
B.核苷二磷酸激酶作用于Pβ~ Pγ间的化学键
C.用32P标记Pα可追踪该反应磷酰基的去路
D.在核苷二磷酸激酶的作用下有ADP生成
5.萤火虫在夜晚能发出荧光，其发光的机理是：荧光素+ATP+O2氧化荧光素+①+2Pi+CO2+光，①代表生物体内的某种重要化学物质。下列叙述正确的是( )
A.萤火虫发光时细胞中的荧光素酶主要起调节作用
B.荧光素被激活过程发生的化学反应属于放能反应
C.萤火虫发出荧光时，ATP为荧光素的激发提供直接能源
D.ATP水解生成的①是ADP，靠近腺苷的特殊化学键断裂
6.如图所示为ATP推动细胞做功的机理。据图分析，下列叙述错误的是( )
A.蛋白质磷酸化时，蛋白质蕴含的能量值升高
B.ATP水解过程中，ATP分子中的磷酸基团都具有较高的转移势能
C.磷酸化的蛋白质做功时，其空间结构会发生变化
D.图中蛋白质可能有ATP水解酶活性
7.如图是ATP逐级水解的过程。据图判断，有关叙述正确的是( )
A.在温和条件下甲转化为ATP可快速发生是因为ADP含量高
B.胰岛素的分泌会加速细胞中ATP→甲的过程
C.由于两个相邻的磷酸基团都带有正电荷而相互排斥等，ATP中的特殊化学键并不稳定
D.ATP→甲与甲→ATP的过程属于可逆反应
8.生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们的用途有一定差异（见表），下列相关叙述最为准确的是( )
高能磷酸化合物 ATP GTP UTP CTP
用途举例 能量“货币” 蛋白质合成 糖原合成 磷脂的合成
A.UTP中的U是指尿嘧啶
B.在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP
C.UTP分子脱去两个磷酸基团，可得到尿嘧啶脱氧核苷酸
D.葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程可由ATP直接供能
9.酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP是生命活动的直接能源物质。如图是ATP逐级水解的过程图，以下说法正确的是( )
A.细胞内的酶和ATP均为多聚体，二者的合成过程均为吸能反应
B.细胞内的放能反应一般和ATP的水解有关，吸能反应一般和ATP的合成有关
C.一分子ATP水解为③的过程中，阶段Ⅲ释放的⑤最多
D.ATP水解释放的④可使蛋白质发生磷酸化导致其空间结构改变
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下所示。下列相关叙述正确的是( )
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
11.GTP（鸟苷三磷酸）的结构与ATP相似，是细胞有氧呼吸过程中除ATP外的重要能量载体。与ATP和ADP一样，GTP与GDP也能在酶的作用下相互转化。下列叙述正确的是( )
A.细胞中GTP 的含量很高 B.图中的①可参与构成DNA
C.通常GTP水解断裂的是图中的③ D.GTP水解与放能反应相联系
12.脱氧核苷三磷酸（dNTP）和双脱氧核苷三磷酸（ddNTP，ddN-Pα～Pβ～Pγ）的结构均与核苷三磷酸（NTP）类似，仅是所含五碳糖的羟基（-OH）数目不同。在DNA复制时，ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点，从而终止DNA片段延伸。现有一些序列为5'-GACTATGATCGTA-3'的DNA分子单链片段，将其作为模板与引物、底物、TaqDNA聚合酶、Mg2+及缓冲溶液加入反应管中，底物中仅有一种被32P标记。通过PCR获得被32P标记且3'端为碱基A的不同长度子链DNA。下列叙述错误的是( )
A.dNTP做PCR的原料时也可为DNA复制提供能量
B.反应底物是dCTP、dGTP、dTTP和α位32P标记的ddATP
C.ddNTP与dNTP竞争的延长位点是脱氧核苷酸链的3'末端
D.实验结束后最多可得到4种被32P标记的子链DNA
13.ATP是一种高能磷酸化合物，如图是生物界中能量“货币”——ATP的循环示意图。相关叙述正确的是( )
A.组成图中“M”和“N”的元素与动植物体内脂肪的组成元素相同
B.图中①过程发生的场所和催化的酶与②过程完全不相同
C.ATP中全部的特殊化学键断裂后，形成的产物有腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸
D.代谢旺盛的细胞内ATP含量较多，代谢缓慢的细胞内ADP含量较多
14.研究人员将32p标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现有很大一部分ATP的末端磷酸基团被32p标记，并测得ATP的总量没有发生明显的变化。下列叙述正确的是( )
A.ATP总量没有明显变化是因为ATP与ADP转化速率很快
B.上述的ATP合成过程均发生在肝细胞的线粒体
C.ATP的水解过程中，主要是第三个高能磷酸键断裂
D.若延长32p在细胞中的时间，腺苷中也可能会有放射性
15.腌制的腊肉往往含有大量的细菌，可利用“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：
①将腊肉研磨后离心处理，取一定量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。
②记录发光强度并计算ATP含量。
③测算出细菌数量。
分析并回答下列问题：
（1）荧光素接受细菌细胞中_______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且发出荧光。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含量呈_______（填“正相关”或“负相关”）。
（2）“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是_______能→_______能。生物细胞中ATP的水解一般与_______（填“吸能反应”或“放能反应”）相联系。
（3）研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度的关系如图所示。若要节省荧光素酶的用量，可以使用_______处理；高温和Hg2+处理后酶活性_______（填“可以”或“不可以”）恢复；Hg2+处理后酶活性降低可能是因为_______。
答案以及解析
1.答案：C
解析：本题利用生活情境引导学生参与生活议题，用生物学知识指导饮食健康。A植物色素主要两个场所，即：叶绿体和液泡，花青素与光合作用无关，不会是叶绿体内色素，推测应储存于植物细胞的液泡中；B. 酶都具有高效性、专一性等特点；C. 植物细胞合成花青素所需ATP的来源是呼吸作用，光合作用的ATP都用于暗反应，所以错误；D. 自由基会攻击和破坏细胞内的生物分子，建议多食用花青素多的食物从而达到清除体内自由基的目的。
2.答案：D
解析：本题考查ATP的结构和供能机制。ATP分子的高能磷酸键全部断裂后形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，其是化学本质为RNA的酶的基本单位，A正确；所有细胞可通过ATP与ADP相互转化为生命活动提供能量，体现了生物界的统一性，B正确；细胞内ATP储存量不多，细胞代谢耗能越多，ATP与ADP的转化速率越快，C正确；三碳酸还原属于吸能反应，D错误。
3.答案：A
解析：A、细胞内的化学反应有些是需要吸收能量的，有些是释放能量的。吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中，A错误·；
B、①腺嘌呤+②核糖组成的是腺苷，B正确；
C、该物质中④是未端的那个特殊的化学键（高能磷酸键），最容易水解断裂释放出能量，C正确；
D、一分子ATP中有三个磷酸基团和两个特殊的化学键（高能磷酸键），D正确。故选A。
4.答案：B
解析：α、β、γ分别表示ATP上从远A端到近A端方向的三个磷酸基团所处的位置，则ATP的结构简式可表示为A—Pγ~Pβ~Pα，A正确；核苷二磷酸激酶能催化ATP中磷酰基（—）转移给ADP生成ATP，即核苷二磷酸激酶作用于Pβ~Pα间的化学键，Pβ~Pα间的化学键断裂，有ADP的生成，B错误，D正确；Pβ~Pα间的化学键会被水解，用32P标记Pα可追踪该反应磷酰基的去路，C正确。
5.答案：C
解析：萤火虫发光细胞中的荧光素酶起催化作用，不具有调节作用，A错误；荧光素被激活过程需要消耗ATP，该过程为吸能反应，B错误；萤火虫发出荧光时消耗ATP，ATP为荧光素的激发提供直接能源，C正确；据发光机理可知，反应中生成了两个磷酸，则ATP水解生成的①是AMP，此时远离腺苷的两个特殊化学键断裂，D错误。
6.答案：B
解析：ATP在ATP水解酶的催化作用下水解时，脱去的磷酸基团可以使蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质做功时，其空间结构发生改变，C、D正确。蛋白质磷酸化后，分子的势能增大，即蛋白质蕴含的能量值升高，A正确。ATP水解过程中，ATP末端磷酸基团具有较高的转移势能，B错误。
7.答案：B
解析：细胞中ADP含量不高，甲转化为ATP可在温和条件下快速发生是因为有酶的催化，A错误；由于两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥等，ATP中的特殊化学键并不稳定，C错误；ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，催化两过程的酶不同，能量变化也不同，D错误。
8.答案：D
解析：UTP中的“U”是指尿苷，由尿嘧啶和核糖组成，A错误：ATP是细胞内的能量“货币”，是直接能源物质，糖原、脂肪和磷脂的合成可由ATP直接供能，B错误；UTP分子脱去两个磷酸基团，可得到尿嘧啶核糖核苷酸，C错误；合成反应一般需要消耗能量，葡萄糖和果糖反应生成蔗糖的过程可由ATP水解直接供能，D正确。
9.答案：D
解析：获取图示信息：①为ADP、②为AMP、③是腺苷、④是磷酸、⑤是能量，Ⅰ和Ⅱ阶段分别断裂的是ATP和ADP中特殊的化学键。酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质是氨基酸的多聚体，RNA是核糖核苷酸的多聚体，而ATP不是多聚体；细胞内的酶的合成以及ATP的合成过程均属于吸能反应，A错误。ATP水解释放能量，细胞内的吸能反应一般和ATP的水解有关；合成ATP的过程需要能量，放能反应一般和ATP的合成有关，B错误。一分子ATP水解为③的过程中，阶段Ⅲ释放的⑤最少，C错误。ATP在酶的作用下水解时，释放的末端磷酸基团可与蛋白质结合，使蛋白质发生磷酸化，从而使其结构发生变化，D正确。
10.答案：C
解析：磷酸肌酸（C~P）+ADPATP+肌酸（C），磷酸肌酸去磷酸化会伴随着ATP的合成；当肌酸积累时，肌酸被ATP磷酸化生成磷酸肌酸和ADP，A错误，C正确。人在剧烈运动时，ATP会被大量消耗，此时磷酸肌酸将其磷酸基团转移到ADP分子上生成ATP的过程加快，会使肌细胞内磷酸肌酸的数量发生变化，B错误。磷酸肌酸（C~P）是一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的多，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。
11.答案：C
解析：A、ATP在细胞内含量很少，GTP（鸟苷三磷酸）的结构与ATP相似，是细胞有氧呼吸过程中除ATP外的重要能量载体，因此细胞中GTP的含量较低，但GTP与GDP也能在酶的作用下相互转化迅速，A错误； B、图中①是鸟嘌呤和核糖构成，可以参与构成RNA,DNA中的五碳糖为脱氧核糖，B错误C、通常GTP水解断裂的是远离鸟嘌呤的特殊化学键，即图中的③，C正确； D、与ATP相同，GTP水解释放能量用于吸能反应，因此与吸能反应相联系，D错误。
故选：C。
12.答案：B
解析：A、分析题意可知，dNTP水解可得到脱氧核苷酸，同时水解化学键可释放能量，故做PCR的原料时也可为DNA复制提供能量A正确；B、题干中要对模板DNA分子单链片段通过PCR进行扩增，且要获得碱基A的不同长度的DNA分子，说明需要ddATP作为竞争底物参与PCR过程，则反应底物是dCTP、dGTP、dTTP和a位32p标记的ddATP,B错误； C、DNA复制时，由5'端向3'端延伸，因此ddNTP.与dNTP竞争的延长位点是脱氧核苷酸链的3'末端，C正确；D、分析题意可知，5'-GACTATGATCGTA-3'的DNA分子单链片段共有四个碱基“A”，内部有个碱基“T”，因此利用PCR反应体系，最多可得到4种被32P标记的子链DNA,D正确。
故选B。
13.答案：C
解析：由图可知，①过程为ATP的合成，②过程为ATP的水解。脂肪的组成元素只有C、H、O，M（腺嘌呤）中含有氮元素，二者的元素组成不同，A错误；ATP合成过程发生的场所与ATP水解过程发生的场所可能相同，如光合作用过程中二者均发生在叶绿体中，B错误；一个ATP分子中全部的特殊化学键断裂后，形成的产物为2分子磷酸、1分子AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），而1分子AMP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和1分子磷酸组成的，C正确；ATP是大多数生命活动的直接能源物质，在细胞内的含量不多，代谢旺盛的细胞内通过ADP与ATP的快速转化为生命活动提供能量，D错误。
14.答案：A
解析：A、根据题意“将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现有很大一部分ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP的总量没有发生明显的变化”，说明ATP与ADP相互转化速度快，此阶段中既有ATP水解也有ATP的合成，A正确B、上述的ATP合成来源于细胞呼吸，发生在肝细胞的细胞质基质和线粒体，B错误； C、ATP分子的结构式A-P~P~P，含有两个高能磷酸键，不具有第三个高能磷酸键，C错误； D、ATP分子远离A那个特殊化学键很容易断裂和重新生成，若延长32P在细胞中的时间，ATP的未端磷酸基团容易被32P标记，ATP水解产生的腺苷没有放射性，D错误。
故选：A。
15.答案：（1）ATP；正相关
（2）化学；光；吸能反应
（3）Mg2+；不可以；Hg2+破坏了酶的空间结构
解析：（1）ATP是直接能源物质。荧光素接受ATP提供的能量，在荧光素酶的催化下，形成氧化荧光素并且发出荧光，其发光强度与ATP的含量呈正相关，所以根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量。
（2）“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是化学能转换为光能：放能反应一般与ATP的合成相联系，吸能反应一般与ATP的水解相联系。
（3）用Mg2+处理后，在较低荧光素酶浓度的条件下就能达到较高的发光强度，因此使用Mg2+处理，能够节省荧光素酶的用量。高温和Hg2+处理后酶活性不可以恢复。Hg2+处理后酶活性降低可能是因为Hg2+破坏了酶的空间结构。
2