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1、第3章细胞的代谢,第1节细胞与能量,能量的转化、吸能反应和放能反应,化学能,消灭,创造,最主要,葡萄糖,生命活动,3生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的 。 4吸能反应的实例： 合成 的反应。吸能反应所需要的能量一般来自于 。光合作用所需要的能量来自 。 5放能反应的实例：所有细胞中最重要的放能反应是 ，人们通常把该过程称为 。 6 不仅是细胞中放能反应和吸能反应的纽带，更是细胞中的 。 思维激活 萤火虫的尾部发出的光能是细胞中的能量表现形式吗？ 提示 是。萤火虫将氧化有机物产生的化学能转化成光能。,相互转变,氨基酸,蛋白质,太阳光,放能反应,细胞呼吸,ATP,能量通货,糖的氧化,1能量的
2、转化 (1)化学能 各种无机物和有机物，都是由不同的分子或原子构成的，原子与原子之间、原子核外电子与原子核之间以一定的方式排列，相互之间存在一定的距离，这样就使得它们都具有能量。这种由于原子的排列所具有的能量叫做势能，通常称为化学能，是细胞内最主要的能量形式。,(2)细胞内的能量形式及转化 活细胞内存在多种无机物和有机物，因而活细胞内具有化学能，并且它是活细胞内主要的能量形式。 由于活细胞不断地进行新陈代谢，时刻发生着各种化学反应，不断地合成新的物质，又不断地有物质被分解，因而细胞内不断地发生能量的转化。 (3)能量转化的特点 能量只能从一种形式转变为另一种形式，既不会消失，也不能被创造。 生
3、物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的相互转变。 完成能量转化的前提条件是：生物体和细胞都是开放系统。,(4)能量转化的意义 细胞利用周围环境中的原料制造复杂的有机分子，再以这些有机分子为原料产生复杂的结构。环境中的简单分子以及一些无机离子，并没有按某种规则排列，而是处于无序状态。但细胞中的大分子，如蛋白质分子，其中的氨基酸必须按一定的顺序排列，是有序的，这些蛋白质等大分子排列成细胞的结构时，有序性就更高了。 细胞中有序状态的维持需要能量。,2吸能反应与放能反应 (1)吸能反应 活细胞中不断地进行着各种化学反应，有些化学反应(如绿色植物的光合作用)因产物(如糖类)比反应物(如二氧化碳和水)的分
4、子势能高，所以必须吸收能量才能完成，像这样的反应称为吸能反应。,(2)放能反应 活细胞中还有一些化学反应，由于产物分子中的势能比反应物低，因此要放出能量，这样的化学反应叫做放能反应。例如，细胞中糖的氧化分解过程中，含能量较多的糖被分解为含能量较少的二氧化碳和水时，会放出能量，这是细胞中最重要的放能反应。通常把糖的氧化分解过程称为细胞呼吸。,名师提醒绿色植物中含叶绿体的细胞所进行的光合作用为吸能反应，所需能量来自太阳能。 放能反应所释放的能量不能直接被吸能反应所利用，此过程必须以ATP作为媒介才能完成。,【巩固1】 活细胞内的能量主要以什么形式存在()。 A电子具有的势能 B各种分子的化学能 C
5、各种物质由于不停地运动而具有的动能 D细胞内的热能,解析活细胞中的各种分子所具有的化学能是细胞内最主要的能量形式。动能、势能、人体内有机物中的化学能这些不同形式的能量可以转化。同样，在活细胞中各种分子中的化学能也可以转化为各种可用于进行其他生命活动的能量。如人体用于维持体温的热能便来源于人体细胞内的“燃料分子”(如葡萄糖、甘油、脂肪酸、蛋白质及其代谢中的一些中间代谢产物)氧化分解时释放的化学能。 答案B,1ATP是由1个 、1个 和3个 组成的。 2 与 都因为含有5个碳原子而被称为戊糖。 3腺嘌呤是一种 。核糖与腺嘌呤结合成的基团叫 。腺苷与3个磷酸基团组成 。链接两个磷酸基团之间的磷酸键称
6、为 。 4ATP发生水解时形成 (ADP)，释放1个 ，同时释放 。,ATP是细胞中的能量通货,核糖,腺嘌呤,磷酸基团,核糖,脱氧核糖,含氮碱基,腺苷,腺苷三磷酸,腺苷二磷酸,磷酸基团,能量,高能磷酸键,1ATP的分子组成 ATP的分子结构式如下图：,由图可知，ATP(腺苷三磷酸的英文名缩写)是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。 核糖是动植物细胞中一种重要的五碳糖，腺嘌呤是一种含氮碱基。ATP的分子组成如下：,2ATP的结构简式 APPP A表示腺苷，T表示3个，P代表磷酸基团；一代表普通化学键，代表高能磷酸键。 ATP的水解实际上是指ATP分子中远离A的那个高能磷酸键的水解。高能磷
7、酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。,深度探究ATP是一种高能磷酸化合物，一分子ATP中含有两个高能磷酸键，一个普通化学键。高能磷酸键断裂时释放的能量能直接用于各项生命活动，所以ATP是生命活动的直接能源物质。,3ATP的合成与水解 活细胞中另有一种化合物叫腺苷二磷酸(也称ADP)，结构简式为APP，它与ATP不断地相互转化，即在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易断裂，于是，远离A的那个磷酸基团就脱离下来，形成游离的Pi，同时释放出大量的能量，腺苷三磷酸就转化成腺苷二磷酸，即ADP；而在另一种酶的催化下，ADP可以接受能
8、量，同时结合一个Pi，从而又转化为腺苷三磷酸，即ATP。,4ATP中能量的来源及去路 动物、植物、真菌和细菌等通过呼吸作用分解有机物，释放能量，并将部分能量储存到ATP中。植物还能通过光合作用将光能储存到ATP中。,【巩固2】 纯净的ATP呈白色粉末状，能溶于水，作为药品可以提供能量并改善患者的新陈代谢。ATP片剂可以口服，ATP注射液可供肌肉注射或静脉注射。ATP含量过高会对机体产生伤害，现在还很难界定是不是兴奋剂。下列是有关ATP的一些认识，其中正确的是()。 A细胞内ATP和ADP的相互转化为可逆反应 BATP分子中只有高能磷酸键中含有能量 C细胞内ATP的含量处于动态平衡中，对构成生物
9、体内部稳定的供能环境具有重要意义 DATP释放能量往往与某些放能反应相关联,解析ATP与ADP相互转化的场所、酶、能量不同，因此该转化过程不可逆，A项错误。ATP分子含有两个高能磷酸键和一个普通化学键，这三个键都含有能量，只是普通化学键含有的能量少，B项错误。细胞内ATP含量很少，但与ADP的转化非常迅速，因此细胞内ATP的含量总处于动态平衡状态，C项正确。ATP释放能量往往与某些吸能反应相关联，D项错误。 答案C,ATP的结构、功能,思维导图：,深度剖析从ATP分子结构简式可知，ATP分子中含有两个高能磷酸键。当ATP在酶的作用下水解时，远离腺苷的那个高能磷酸键即第二个高能磷酸键断裂，形成A
10、DP和磷酸基团，并将贮存的能量释放出来；当细胞内ATP含量过少时，ADP在另一种酶的作用下，接受能量，与一个磷酸基团结合，合成ATP，此时接受的那部分能量则贮存在远离腺苷的那个高能磷酸键中。该键在一定条件下很容易断裂或重新生成，从而保证了细胞能量的持续供应。 答案C,规律方法理解ATP结构的两个提醒 提醒一：ATP具有3个磷酸基团，但只有两个高能磷酸键，另一化学键为普通磷酸键。 提醒二：远离腺苷的高能磷酸键即第二个高能磷酸键(以腺苷为基点)容易断裂和重建，即第三个磷酸基团容易得和失。描述时要注意语言的准确性。,ADP与ATP的相互转化,思维导图：,深度剖析本题考查ATP和ADP的相互转化过程，
11、逐项分析如下：,答案D,规律方法(1)物质的变化是可逆的。细胞中的ATP可不断地分解为ADP和Pi；ADP和Pi又可不断地合成为ATP，这种变化在活细胞中可反复进行并保持动态平衡。 (2)能量的来源和去路是不可逆的。合成ATP的能量主要来自于呼吸作用释放的化学能，但绝不会来自于其他ATP分解释放的能量，因为ATP分解释放的能量完全用于各项生命活动。所以，ATP和ADP相互转化过程中的“能量”是不能像ATP与ADP及Pi那样可以反复循环利用的，即能量的来源和去路是不可逆的。,【例3】 据测定世界著名重量级拳王霍利菲尔德平均每次出拳的力量高达2 000磅，试问能产生如此大的拳击力量的直接供能物质是
12、()。 A人体细胞中的葡萄糖 B人体细胞中的脂肪 C人体肌肉细胞中的ATP D饮食中的淀粉,能源物质的分类,思维导图： 深度剖析生物体进行各项生命活动的直接能源物质是腺苷三磷酸(ATP)。在ATP水解为ADP的过程中，释放的能量可用于肌肉收缩、神经兴奋的传递等。葡萄糖是细胞中的重要能源物质，脂肪是生物体内重要的贮能物质，淀粉是植物体内重要的贮能物质。 答案C,技法必备 (1)注意实验步骤设计的科学性 确定实验采用的方法及必需(最佳)的操作程序，每一个步骤都必须是科学的，能及时对仪器和步骤进行有效矫正。根据实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。要思考题中所给出的实验材料和试剂
13、分别起什么作用，怎样运用。应注意以下两点：一是题中给出的实验材料和试剂一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意添加实验材料和试剂。要特别注意“科学合理、设计简洁、装置简单、效果明显”的标准。,对照实验步骤设计的技巧 ,(2)注意书写的规范性 步骤设计一般不宜连续描述，往往需要分段叙述，并加以编号。 试管(或烧杯、水槽等)要加以编号，以便叙述简洁。 尽量使用规范的实验术语，如：载玻片、盖玻片、临时装片、含青霉素的培养基、伊红美蓝培养基；等量的、其他条件相同且适宜；振荡、充分研磨等。不能用含糊的口语，如“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成
14、“晃动”“摇动”等等。,能力展示 设计一个实验，证明ATP是生物生命活动的直接能源物质。 要求：(1)自选材料试剂(选择实验对象要注意选实验结果明显的)；(2)设计对照实验；写出实验步骤；(3)预测实验结果。 解析本实验是高度开放性实验。可用葡萄糖与ATP作对照来设计对照实验。本实验的“变量”是ATP、葡萄糖，ATP是生命活动的直接能量来源，葡萄糖也是重要的能源物质，但不能直接为生命活动提供能量，其结果必然是加入ATP的试管会有荧光出现。由此我们可以提出这样的几个结论：萤火虫发光器发光需要消耗能量；ATP是直接能源物质；葡萄糖不是直接能源物质。,答案(1)材料试剂：培养皿，试管，活萤火虫(摘下
15、其尾部发光器备用)，ATP制剂，质量分数为0.1 %葡萄糖溶液，生理盐水，蒸馏水。 (2)实验步骤(见下表，也可以分段叙说),对照实验：A为实验组，B、C为对照组。 (3)结果预测：A恢复发光，B不再发光，C不再发光。,解析吸能反应的判断依据是：产物的势能高于反应物的势能。A、C、D中的反应物的势能都要比产物的势能高，故为放能反应；而B项中氨基酸的势能要低于蛋白质的势能，故为吸能反应。 答案B,2某人脑溢血后导致右侧肢体偏瘫，为尽快改善患者的新陈代谢，尽快恢复其右手书写能力，在治疗时可用下列哪种方法辅助治疗()。 A静脉滴注葡萄糖溶液 B口服钙片 C服用多种维生素液 D肌肉注射ATP制剂 解析
16、ATP是人体生命活动的直接能源物质，在实际生活中，作为一种药品，有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。 答案D,3右图表示的是ATP和ADP之间的转化图，可以确定()。 Aa为ADP，b为ATP B能量1和能量2来源相同 C酶1和酶2是同一种酶 DX1和X2是同一种物质 解析由图中能量的方向可以看出，a为ATP，b为ADP；能量1来自ATP中高能磷酸键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解所释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2分别是水解酶和合成酶；X1和X2是同一种物质H2O。 答案D,4ATP是生命活动的直接能源物质，下列关于ATP的相关叙述，正确的是()。 A绿色植物ATP的来源包括光合作用和细胞呼吸 B自然界中的光能、热能、机械能、电能和化学能都可以转化为细胞中的ATP C细胞中的ATP含量很少，
