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配套练习八细胞与能量
细胞与能量
【基础巩固训练】20分钟 50分
一、选择题(共8小题,每小题4分,共32分)
1.下列关于吸能反应和放能反应的叙述,正确的是()
A.吸能反应产物分子中的势能比反应物分子中的势能高
B.光合作用是植物细胞中唯一的吸能反应
C.细胞呼吸是吸能反应
D.吸能反应和放能反应完全独立
【解析】选A。
吸能反应中产物分子中的势能比反应物分子中的势能高。
光合作用是植物细胞最重要的吸能反应,但不是唯一的吸能反应;细胞呼吸是放能反应;在细胞内,吸能反应和放能反应是紧密联系的过程,在吸能反应发生的同时,要伴随着放能反应。
2.(2014·温州高二检测)将萤火虫腹部末端的发光器切下,干燥后研成粉末。
将粉末装入试管,滴加蒸馏水,使之混合,则有淡黄色荧光出现,2min后,荧光消失了。
接着若在试管中滴加葡萄糖溶液,荧光不能恢复,如果滴一点ATP溶液,荧光将恢复。
下列相关叙述中,错误的是()
A.滴入蒸馏水发出荧光,是由于试管内有荧光物质和ATP
B.荧光消失是由于ATP水解酶的活性降低所致
C.滴加ATP溶液,荧光恢复,说明萤火虫发出荧光需要消耗ATP
D.滴加葡萄糖溶液,荧光不能恢复,说明葡萄糖不是直接能源
【解析】选B。
ATP是直接能源物质,向含有萤火虫尾部粉末的试管中,滴加蒸馏水后,ATP水解释放能量使荧光物质发出荧光,故选项A正确;2min后,荧光消失是由于粉末中的ATP全部分解,缺少能量,故选项B错;滴加ATP溶液荧光又恢复,进一步证明了萤火虫发光需要消耗ATP,而滴加葡萄糖溶液,荧光不能恢复,说明葡萄糖不是直接能源,故选项C、D正确。
3.(2013·舟山高二检测)下列有关细胞的“能量通货”——ATP变化的叙述,错误的是()
A.ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
B.人体在紧张或愤怒状态下,细胞内产生ATP的速率大大超过产生ADP的速率
C.ATP中的能量可以来源于光能或化学能
D.人体在剧烈运动中,机体通过神经和体液调节,细胞产生ATP的速率迅速增加
【解析】选B。
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;无论何种状态下,细胞内产生ATP的速率基本等于产生ADP的速率,B错误;细胞呼吸过程中,合成ATP的能量来自有机物分解所释放的化学能,光合作用过程中,合成ATP的能量来自光能,C正确;人在剧烈运动中,机体通过神经和体液调节,促使细胞代谢加强,产生ATP的速率迅速增加,D正确。
4.(2014·宁波高二检测)在水深200m的深海,光线极少,能见度极低,一般动物难以生存。
有一种电鳗有特殊的适应性,能通过自身发出高达5000V的生物电,击昏敌害,获取食物,保护自己。
电鳗生物电的直接能量来源是()
A.葡萄糖的氧化分解B.氨基酸的氧化分解
C.油脂的氧化分解D.ATP的水解
【解析】选D。
ATP是生物体各项生命活动的直接能源,电鳗放电是一种生命活动,其直接能量来源是ATP水解释放的能量。
ATP除了能转化为电能,还可以转化为机械能、热能、光能等。
其他的物质中的能量需转移到ATP中才能被直接利用。
5.(2014·余杭高二检测)以下是对生物体ATP的有关叙述,其中正确的一项是()
A.ATP与ADP的相互转化,在活细胞中其循环是永无休止的
B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C.生物体内的ATP含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D.放能反应所释放的能量全部通过形成ATP用于吸能反应
【解析】选A。
本题考查ATP与ADP的相互转化关系。
生命活动中需要不断消耗ATP,同时细胞又不断合成ATP,在活细胞中,ATP与ADP始终处于动态平衡中。
ATP和ADP是两种不同物质,ATP是腺苷三磷酸,ADP是腺苷二磷酸;细胞中ATP含量较少,但由于ATP与ADP能够相互转化,从而保证了生命活动所需能量的持续供应;放能反应所释放的能量只是部分用于合成ATP。
6.ATP是细胞的“能量通货”,是生命活动的直接能源物质,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.图1中的A代表腺嘌呤,b、c为高能磷酸键
B.图2中反应向右进行时,图1中的b键断裂并释放能量
C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性
D.ATP与ADP相互转化处于动态平衡
【解题关键】解答本题的关键是:
(1)明确ATP结构图示中各结构代表的含义。
(2)明确ATP与ADP相互转化的实质和过程。
【解析】选B。
图1中A表示腺嘌呤,b、c是高能磷酸键。
ATP水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂。
细胞中ATP含量很少,可由ADP转化,使ATP与ADP处于动态平衡。
【误区警示】解答本题应注意以下两点:
(1)看清ATP分子结构图示的表示方法:
图1中的A表示腺嘌呤,而“ATP”中的“A”表示腺苷。
(2)ATP与ADP相互转化的反应式不要被“
”误导:
该反应不是可逆反应,能量是不循环的,但反应中的物质可循环利用。
7.在不同的生物体内,相同的是()
A.ATP水解后能量的用途
B.ADP转化成ATP所需能量的来源
C.ADP转化成ATP的场所
D.一分子ATP中高能磷酸键的数目
【解析】选D。
在不同的生物体内ATP分子相同,1分子ATP中都含有2个高能磷酸键。
ATP是各种生命活动的直接能源物质,ATP水解后释放的能量被用于各项生命活动。
不同的生物体ADP转化成ATP所需能量的来源不同,动物体内ADP转化成ATP所需的能量来自细胞呼吸,植物除来自细胞呼吸外,还能在光合作用过程中利用光能合成ATP。
ADP转化成ATP的场所也不同,在细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都能将ADP转化成ATP。
【方法规律】判断高能磷酸键的方法
(1)从水解释放的能量看:
高能磷酸键水解释放的能量较多,如1molATP水解产生ADP时,释放的能量可达30.54kJ。
(2)从形成过程看:
高能磷酸键是磷酸和磷酸脱水形成的,因此,它位于磷酸基团之间,三个磷酸基团之间共有2个高能磷酸键;在核糖和磷酸之间形成的是普通磷酸键。
8.下图是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.①B.②C.③D.④
【解题关键】ATP水解掉2个磷酸基团之后的结构是腺嘌呤核糖核苷酸。
【解析】选B。
图中①②③④分别表示腺苷、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。
【方法规律】ATP、ADP、AMP与腺苷的关系
一分子ATP脱去一分子磷酸可形成一分子ADP,脱去两分子磷酸可形成一分子AMP(腺嘌呤核糖核苷酸),脱去三分子磷酸可形成腺苷。
二、非选择题(共18分)
9.“腺苷三磷酸”简称“腺三磷”,又叫ATP,是腺嘌呤的衍生物,含有三个相连的磷酸基团,末端两个高能磷酸键水解时伴随有较大的能量变化,是生物体内能量转化的中心物质。
回答下列问题:
(1)写出ADP与ATP相互转化的反应式:
______________________________。
(2)在动物细胞中,ADP转变成ATP的能量主要来自__________释放的能量,对于绿色植物来说,ADP转变成ATP的能量主要来自绿色植物的___________。
在生物体内,ATP水解成ADP时,释放的能量用于________________。
【解析】本题考查ATP的结构简式及ADP与ATP之间的相互转化。
(1)ADP与ATP相互转化的反应式为:
(2)在动物细胞中,ADP转变成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸;对于绿色植物来说,ADP转变成ATP所需的能量还可来自光合作用。
在生物体内,ATP水解成ADP时,释放的能量用于吸能反应和其他生命活动。
答案:
(1)
(2)细胞呼吸细胞呼吸和光合作用吸能反应和其他生命活动
【延伸探究】
(1)大脑在思考问题时,是否伴随着ATP与ADP的相互转化?
提示:
是。
大脑细胞不断进行着细胞呼吸,将细胞呼吸释放的有机物中的化学能转化到ATP中;同时大脑在思考问题时,脑细胞要消耗ATP水解释放的能量。
(2)某动物肌细胞内ADP的含量偏高,则表示细胞内正进行着旺盛的放能反应,还是吸能活动?
提示:
旺盛的吸能活动。
【能力提升训练】30分钟 50分
一、选择题(共4小题,每小题5分,共20分)
1.ATP是细胞中的能量通货,下列关于ATP的叙述中不正确的是()
A.人在饥饿时,ATP可水解为1个腺苷和3个磷酸基团
B.ATP中的“A”与ATP彻底水解后生成的“A”表示不同物质
C.ATP中的能量可来自光能和化学能,也可转化为光能和化学能
D.1个ATP分子脱去2个磷酸基团可用作形成RNA的原料
【解析】选A。
一般ATP发生水解时,远离腺苷的那个高能磷酸键发生断裂,形成ADP,释放1个磷酸基团;光合作用和细胞呼吸都产生ATP,ATP中的能量能转化为光能和化学能;1个ATP分子脱去2个磷酸基团后即是腺嘌呤核糖核苷酸,是合成RNA的原料之一。
【误区警示】此题易错选D项。
不清楚ATP脱去2个磷酸基团后的结构是腺嘌呤核糖核苷酸。
而腺嘌呤核糖核苷酸正是构成RNA的原料。
【变式训练】以下是对生物体ATP的有关叙述,其中正确的一项是()
A.ATP水解形成ADP,其释放的能量用于吸能反应
B.ATP中大量的能量主要贮存在腺苷和磷酸基团中
C.ATP分子中的普通磷酸键不含能量
D.ATP中的A代表的是腺嘌呤
【解析】选A。
本题考查ATP的结构及ATP的水解。
生命活动需要消耗ATP水解时所释放的能量,A项对;ATP中大量的能量主要贮存在高能磷酸键中,B项错;ATP分子中的普通磷酸键也含有能量,只是相对于高能磷酸键来说含能量较少,C项错;ATP中的A代表的是腺苷,D项错。
2.下图为ATP与ADP相互转化示意图。
有关此示意图的说法错误的是()
A.图中存在能量的贮存与释放
B.这一过程保证了生命活动的顺利进行
C.据图可知此过程物质是可逆的
D.据图可知此过程能量是可逆的
【解题关键】解答本题的关键是明确转化示意图中的两部分能量是不同的。
【解析】选D。
图中包括ATP的合成和水解两部分,其中ATP的合成所需的能量来自细胞内的放能反应,ATP的水解释放的能量则用于吸能反应。
ATP与ADP相互转化保证了生命活动的正常进行。
ATP与ADP相互转化过程中物质是可逆的,能量是不可逆的。
3.(2014·绍兴高二检测)对“
+能量”的叙述,错误的是()
A.该反应持续地在活细胞内进行
B.上述过程的进行通常与吸能反应和放能反应结合
C.该过程保证了生命活动的顺利进行
D.ATP—ADP循环过程中,物质是可逆的是指ADP可以重复利用
【解析】选D。
活细胞中无时无刻不在进行着各种化学反应,而图中的反应总是和吸能反应与放能反应相结合,保证了生命活动的正常进行。
ATP—ADP循环过程中,物质可逆是指ADP和
是可逆的。
【变式训练】反应式“
”是在所有活细胞中发生的反应,下列与反应式中“能量”相关的叙述正确的是()
A.向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质的合成过程所释放的能量
B.向右反应需要的能量可以来自糖类等有机物的氧化分解
C.向左反应释放的能量可以用于叶绿体中H2O的分解或CO2固定
D.向左反应释放的能量可以用于人体对所有营养成分的吸收
【解析】选B。
蛋白质的合成过程是吸能反应,不释放能量;ATP合成需要的能量主要来自糖类等有机物的氧化分解和光反应;叶绿体中H2O的分解需要光能;人体所吸收的营养成分中,通过主动转运方式吸收需要能量,而通过被动转运吸收不需要ATP提供能量。
4.(2013·温州高二检测)在某细胞培养液中加入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,该现象能够说明()
①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离
②部分32P标记的ATP是重新合成的
③ATP是细胞内的直接能源物质
④该过程中ATP既有合成又有水解
A.①②③④B.①②③
C.①②④D.②③④
【解析】选C。
在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子,短时间内分离出的ATP含有放射性,说明远离A的磷酸基团容易脱离和重新合成,该过程既有ATP的合成又有ATP的水解,该现象不能说明ATP是细胞中的直接能源物质。
二、非选择题(共2小题,共30分)
5.(14分)(2014·舟山高二检测)在运动会比赛中检测运动员肌肉细胞中ATP的相对含量的变化,绘制成下图,请依图回答下列问题:
(1)肌细胞中的ATP主要来自______(生理过程),其结构简式为_________。
(2)A到B的变化过程,说明____________,释放的能量用于____________。
(3)B到C的过程中,由于__________等活动加强,释放更多的________供ADP形成ATP以缓解细胞中ATP含量的不足。
(4)由整个曲线来看,肌细胞中ATP的含量不会降为零,说明_______________
_________________________________________________________________。
【解题关键】解题的关键是分析图像中AB段下降的原因是ATP水解供能,BC段上升是由于磷酸肌酸分解和细胞呼吸活动均加强,以提供更多能量合成ATP。
【解析】
(1)肌细胞中的ATP主要来自细胞呼吸,其结构简式是A-P~P~P。
(2)A→B曲线走势下降,说明ATP被水解利用,其释放的能量用于运动员肌肉收缩等生命活动。
(3)B→C曲线走势上升,说明细胞内的ADP又合成了ATP,其所需的能量来源于磷酸肌酸的分解和细胞呼吸。
(4)由整个曲线分析可以看出ATP含量保持相对稳定,说明ATP与ADP是可以相互转化的,并达到一个相对稳定的状态。
答案:
(1)细胞呼吸A-P~P~P
(2)ATP由于水解含量下降肌肉收缩等生命活动
(3)细胞呼吸能量
(4)ATP和ADP是可以相互转化的,并维持动态平衡
【方法规律】常见的动植物细胞中的需能活动
植物细胞的需能活动
动物细胞的需能活动
细胞分裂、植株的生长、根对矿质元素的吸收等
离子吸收和蛋白质分泌、物质的合成、神经冲动传导和生物电、肌肉收缩等
【实验·探究】
6.(16分)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1cm、宽约0.5cm的一小条新鲜的蛙腓肠肌,放在盛有质量浓度为0.65g/dL的氯化钠溶液(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0.65g/dL的氯化钠溶液,用玻璃分针挑取该腓肠肌,放在载玻片上的氯化钠溶液中,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,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,肌肉长度变短。
请分析回答:
(1)步骤二中,滴加氯化钠溶液的目的是_____________________________。
(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?
________________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)实验结论是___________________________________________________。
【解析】
(1)滴加质量浓度为0.65g/dL的氯化钠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,避免影响下次实验,保证单一变量。
(3)步骤四用葡萄糖溶液,步骤五用ATP溶液。
(4)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)耗尽肌肉内的ATP
(3)步骤四用葡萄糖溶液,步骤五用ATP溶液
(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)
【延伸探究】
(1)在上述实验过程中,当刺激蛙肌肉不再收缩时,滴加几滴ATP溶液后,蛙肌肉能恢复收缩能力,接着滴加几滴葡萄糖溶液后,通常会发现蛙肌肉仍能收缩,但次数减少。
为什么?
提示:
滴加葡萄糖溶液后,蛙肌肉仍能收缩,利用的是未消耗尽的ATP溶液提供的能量,而不是葡萄糖提供的能量。
(2)步骤四在该实验中起什么作用?
提示:
对照。
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