浙科版高中生物必修一第三章第一节细胞与能量

第三章细胞的代谢第一节细胞与能量,凯文法斯特在加拿大安大略湖军事基地把一架重达188.83吨的CC-177GlobemasterIII飞机拖了28英尺(8.53米)远。,1、大力士拉飞机过程主要涉及到哪些能量形式的转化？,2、动物细胞中哪些能源物质储存了能量？,3、你能不能再举一些生物体或细胞内能量转化的例子？,4.以上例子说明,细胞内最主要的能量形式是什么?,答:化学能（定义）,活细胞中的各种分子，由于其中原子的排列而具有势能，这种势能通常被称为化学能,遵循能量守恒定律,糖类、油脂、ATP等,生物的生命活动需要,糖类,油脂,这些能为生命活动直接供能吗?,光能,提供以下材料用具：,探究1：直接能源物质是葡萄糖还是ATP（腺苷三磷酸）?,思考:根据所给的用具，设计实验。,试管、滴管、培养皿若干；ATP制剂、葡萄糖溶液、蒸馏水；解剖刀；活萤火虫等。,0.1%葡萄糖2mL,ATP制剂2mL,蒸馏水2mL,结论：ATP是直接能源物质,用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取三等份分别装入三支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失，然后,探究2：葡萄糖和ATP是什么关系？,如果不把尾部研磨成粉末，而是完整的结构，继续刚才的实验，结果发现加葡萄糖液体的试管迟一点也有荧光产生。请分析什么原因？,葡萄糖被吸收进发光细胞，在细胞内氧化分解释放能量，产生ATP，ATP直接供能产生荧光。,一、吸能反应和放能反应,1.特点,吸能反应分子势能:产物反应物放能反应分子势能:产物反应物,2.联系,产生能量供给吸能反应和放能反应的纽带是也是细胞中的能量通货,高于,低于,放能反应,吸能反应,ATP,腺苷三磷酸（ATP）,【想一想】ATP水解是吸能反应还是放能反应？提示：ATP水解是放能反应,ATP水解释放的能量被细胞内各项生命活动所利用,蛋白质的合成就是其中一个实例。,3.实例,吸能反应:放能反应:，即糖的氧化,光合作用,细胞呼吸,纯净的ATP是白色粉末状物质，能够溶于水，可作为一种药品，ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病，ATP可以提供能量，起到改善患者新陈代谢状况的作用。,【例1】下列反应属于吸能反应的是（）A.糖分子的氧化分解B.淀粉水解C.蛋白质的合成D.氨基酸的氧化分解,【解题关键】注意审题，题干要求选择属于吸能反应的，应找产物势能高于反应物的，即有机生物大分子的合成过程。【解析】分解有机物的反应是放能反应，所以糖分子的氧化分解、淀粉水解及氨基酸的氧化分解都是放能反应，故A、B、D错；合成有机物的反应是吸能反应，故C正确。,C,【规律方法】细胞中的吸能反应和放能反应（1）细胞中既有吸能反应又有放能反应，一般来说有机物的（氧化）分解，是产生能量的，属于放能反应。（2）大分子物质生成以及其他各种生命活动的进行，都属于吸能反应。,2.ATP的结构简式为？,3.ATP简式中A、P、分别代表什么？,1.ATP的中文名称？,一、什么是ATP？,腺嘌呤,核糖,腺苷(A),磷酸基团,高能磷酸键,A,ATP简式：,A：腺苷；T：三个；：磷酸基团,ATP全称：,腺苷三磷酸,二、ATP是细胞中的能量通货,普通磷酸键,简称：ATP,元素组成：,C.H.O.N.P,2.ATP的结构（1）写出上图各字母所代表的含义：,腺嘌呤,核糖,高能磷酸键,磷酸基团,腺苷,【方法规律】识记ATP分子的“四”个方面(1)“结构”：A-PPP。(2)“数目”：1(腺苷)、2(高能磷酸键)、3(磷酸基团)。(3)“位置”：高能磷酸键在相邻磷酸基团之间。(4)“能量”：高能磷酸键水解时释放的能量较多。,ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物.,PPP,APPP,腺嘌呤,高能磷酸键,核糖,腺苷(A),三个磷酸基团,全称：腺苷三磷酸,普通磷酸键,简式：,ATP的结构简式:,A-PPP,:代表一种特殊的化学键，高能磷酸键,ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,ATP分子中大量的化学能就贮存在高能磷酸键中；(30.54KJ/mol)两个相邻磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定；ATP分子的水解本质上就是ATP分子中高能磷酸键的水解，即高能磷酸键断裂后释放出大量的能量。,书写ATP的结构简式时避免两种错误：“A-P-PP”、“APPP”。,【点拨】（1）不能认为ATP中的A表示腺嘌呤，A表示的是腺苷。（2）不能认为腺苷是RNA的基本组成单位之一，由腺苷和一分子磷酸基团连接形成的腺嘌呤核糖核苷酸才是RNA的基本组成单位之一。,（3）能源物质不一定是直接能源物质，细胞中的能源物质主要是指糖类、油脂和蛋白质，但它们的结构比较稳定，不能直接为细胞提供能量。,【例2】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个磷酸基团可用于形成RNA的原料,A,【解析】ATP只有2个高能磷酸键，一般可水解产生1个腺嘌呤核糖核苷酸和2个磷酸基团，不会产生3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个磷酸基团后即腺嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA的原料。,【解题关键】本题主要考查ATP的结构组成及功能，解答本题从以下三个方面突破：ATP的组成成分；ATP的结构简式及各字母代表的含义；ATP是吸能反应和放能反应的纽带。,1.ATP供能时，释放哪个化学键中的能量？,APPP,ATP（水解）酶,2.ATP供能过程中，可形成哪些产物？,思考：,【拓展深化】腺苷三磷酸、腺苷二磷酸和腺苷一磷酸(腺嘌呤核糖核苷酸)的结构图示,【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(腺苷一磷酸)，脱去三分子磷酸可形成腺苷。,二.ATP和ADP可以相互转化,ATP,ADP+Pi,+能量,1、ATP和ADP的转化过程（ATPADP循环）,2、ADP转化成ATP时所需能量从哪儿来？,动物、人等:通过呼吸作用分解有机物释放的能量。,绿色植物:呼吸作用和光合作用。,场所？,用于主动转运（渗透能）,用于各种运动，如肌细胞收缩（机械能）,用于生物放电（电能）,用于细胞内各种吸能反应（化学能）,用于生物发光（光能）,用于大脑思考（电能）,3.ATP释放的能量到哪儿去？（ATP的利用）,ATP-ADP循环：,能量的储存,能量的释放,ATP和ADP在体内总是处于不停地转化中，且处于动态平衡之中，能够为细胞内的各项生命活动不断的提供能量。,即：细胞内ATP含量较少，生成快,吸能反应总是与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。,放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量贮存在ATP中。,因此：能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通；ATP是吸能反应和放能反应的纽带。,ATP是细胞的能量“通货”,糖类、脂肪等有机物,储存有大量的能量，但不能被直接利用,储存的能量相对来说少，但能被直接利用,能量,【例3】如图为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,D,【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】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相互转化中物质是可逆的，能量是不可逆的。,水解反应,合成反应,水解酶,合成酶,生物体内的需能部位,细胞溶胶、线粒体、叶绿体,放能,贮能,高能磷酸键,细胞呼吸、光合作用,用于各项生命活动,贮存于ATP中,2.根据上述图示，请尝试完成如下表格内容：,【微点拨】关于ATP与ADP循环的两点提示(1)ATP与ADP能相互转化但有所不同：ATP与ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，但物质是可循环利用的。(2)不同细胞产生ATP的场所有差异：动植物细胞都能在细胞溶胶和线粒体中产生ATP；叶绿体还是植物细胞产生ATP的场所；而原核细胞只能在细胞溶胶中产生ATP。,【典题训练1】(2014新课标全国卷改编)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，正确的是()A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用B.机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATPC.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.ATP在细胞中含量很少，因此不能作为细胞代谢的直接能量来源,A,【解析】选A。细胞核无法进行细胞呼吸，细胞核需要的ATP主要由线粒体提供，A项正确；ATP是生命活动直接的能源物质，机体无时无刻不在消耗ATP，睡眠时生命活动并没有停止，也需要消耗能量，B项错误；生物体内的ATP含量很少，只是ATP和ADP之间转化的速度很快，C项错误；ATP可以作为细胞代谢的直接能量来源，D项错误。,【误区警示】走出ATP的理解误区,【典题训练2】（2012杭州高二检测）下列关于细胞生命活动过程中ATP、ADP的说法中，不正确的是（）A.细胞耗能时总是与ATP水解的反应相联系，细胞释放能量时反应总是伴随ATP的合成B.ATP的A代表腺苷，T代表三个，代表高能磷酸键，P代表磷酸基团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.ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的,C,【解题指南】活细胞内ATP和ADP的含量很低,细胞中不停地进行着ADP和ATP的循环转化,ATP的水解会释放能量，以供给生物体各项生命活动利用。【解析】选C。细胞内的反应分为吸能反应和放能反应，吸能反应总是与ATP水解的反应相联系，放能反应总是伴随ATP的合成，且ATP与ADP的相互转化是永无休止的,故A、D正确。B项中字母所代表含义也是正确的。生物体内ATP含量很低,但可随时通过ADP转化而来，故C错误。,【误区警示】细胞内ATP的含量并不高不要因为ATP是细胞中直接能源物质就认为细胞中的ATP含量很高，细胞内ATP的含量并不高，ATP可以与ADP之间迅速地相互转化，满足机体的能量需要。【规律方法】1312法记忆ATP的结构各数字代表含义如下：1个腺苷、3个磷酸基团、1个普通磷酸键、2个高能磷酸键。,ATP,全称：,结构简式：,形成途径：,与ADP相互转化：,利用：,光合作用,呼吸作用,A-PPP,细胞的主动运输，肌细胞收缩，吸能反应，生物发电、发光，大脑思考等。,腺苷三磷酸,本节小结,细胞中能源物质的总结1.生物体的主要能源物质：糖类2.生物体的贮能物质：油脂3.生物体的能源物质：糖类、油脂和蛋白质4.动物细胞内的贮能物质：糖元、油脂5.植物细胞内的贮能物质：淀粉、油脂6.生命活动的直接能源物质：ATP7.最终的能量来源：光能,1.下列关于细胞中吸能反应与放能反应的说法，不符合事实的是()A.吸能反应所需的能量一般来自于放能反应B.ATP是细胞中放能反应和吸能反应的纽带C.糖类的氧化是细胞中最重要的吸能反应D.光合作用是绿色植物细胞中最重要的吸能反应,C,【解析】ATP是细胞中吸能反应与放能反应的纽带。糖类的氧化是细胞中最重要的放能反应。光合作用是植物细胞中最重要的吸能反应，这个吸能反应所需的能量来自于太阳光。,2.ATP转化为ADP可表示如下：式中X代表()A.H2OB.HC.PD.Pi3.下列有关ATP的叙述，正确的是()A线粒体是蓝细菌细胞产生ATP的主要场所B光合作用产物中的化学能全部来自ATPCATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化,D,ATP,酶,能量,X,ADP,D,4.1个葡萄糖分子需氧呼吸释放能量为m，其中40%用于ADP转化为ATP，若1个高能磷酸键所含能量为n，则1个葡萄糖分子在需氧呼吸过程中产生ATP分子数为()A.2n/5mB.2m/5nC.n/5mD.m/5n【解析】1个葡萄糖分子在需氧呼吸过程中产生ATP分子数为m40%n=2m/5n。,B,5.下列反应式表示ATP、ADP在不同酶作用下的相互转化，请根据要求回答问题：(1)当反应式由左向右进行时_能量，能量用于_。(2)当反应式由右向左进行时_能量，此过程中的能量因生物种类不同而有所不同，其中动物来自_，植物来自_和_。(3)当搬动一个重物时，肌肉细胞中的ATP反应向_进行。,【解析】反应式由左向右是ATP的水解，此时释放的能量用于各项生命活动。而反应式由右向左则是ATP的合成，此时贮存能量，此过程的能量来自于细胞呼吸，若是植物还可以来自光合作用。搬动重物时，肌肉细胞