2017-2018学年高中生物 第3章 细胞的代谢 第1节 细胞与能量学案(无答案)浙科版必修1

第一节细胞与能量

1．举例说出细胞内的吸能反应和放能反应。

2．简述ATP的化学组成和特点。(重点)

3．解释ATP在能量代谢中的作用。(重点)

．吸能反应和放能反应

(1)吸能反应

①概念：产物分子中的势能比反应物分子中的势能高的反应。

②举例：如光合作用、氨基酸合成蛋白质的反应等。

(2)放能反应

①概念：产物分子中的势能比反应物分子中的势能低的反应。

②举例：细胞呼吸等。

(3)吸能反应与放能反应的联系

①吸能反应常利用放能反应所产生的能量。

②细胞中放能反应和吸能反应的纽带是ATP。

2．ATP的结构

(1)中文名称：腺苷三磷酸。

(2)结构简式及符号含义

(3)结构特点

①ATP是细胞内普遍存在的高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。

②ATP化学性质不稳定。连接两个磷酸基团之间的高能磷酸键不稳定，易水解，释放大量的能量。

[合作探讨]

探讨1：根据ATP结构式思考下列问题：

(1)图中①、②、③的结构分别是什么？

提示：腺嘌呤、核糖、磷酸基团。

(2)腺苷是由图中哪些结构组成的？

提示：①②。

(3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？

提示：腺嘌呤核糖核苷酸。

探讨2：ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？

提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。

探讨3：根据ATP的结构思考组成ATP的元素有哪些？

提示：C、H、O、N、P。

探讨4：若ATP完全水解，会得到哪些成分？

提示：腺嘌呤、核糖、磷酸。

探讨5：用小刀将数只萤火虫的发光器割下，使其干燥后研成粉末。取两支试管，分别标上A、B，各加入2 mL水和等量的萤火虫发光器研磨粉末，结果发现两支试管中均有短时间的黄色荧光出现。一段时间后黄色荧光消失，再分别进行处理后出现的结果如图：

(1)加入葡萄糖的试管A不发出黄色荧光说明什么？

提示：葡萄糖不是直接供能物质。

(2)加入ATP溶液的B试管能持续发光，说明什么？

提示：ATP为直接供能物质。

[思维升华]

1．ATP的分子组成(如图)

(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。

(2)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，1表示1个腺苷，2表示两个高能磷酸键，3表示3个磷酸基团。

2．ATP的结构与功能的相互关系

(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。

(2)ATP在供能中处于核心地位，许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。

1．下列关于细胞的能量“通货”——ATP的叙述，正确的是( )

A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸

B．ATP中远离“A”的高能磷酸键易水解

C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—P

D．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定

【解析】ATP中的“T”代表三个；ATP的结构简式为A—P～P～P。细胞中ATP的含量少，化学性质活跃。

【答案】 B

2．如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是( )

【导学号：36500061】

A．b键断裂后形成ADP和Pi

B．图中的3表示ATP中的字母A

C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位

D．a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动

【解析】选项A，a键断裂后形成ADP和Pi。选项B，ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤。选项C，由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组

成RNA的基本单位。选项D，ATP是生命活动所需能量的直接来源，a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动。

【答案】 D

3．当条件适宜时，20个腺苷和60个磷酸基团最多可以组成的ATP和ATP分子中所含的高能磷酸键的个数分别是( )

A．20个，30个B．20个，40个

C．40个，40个D．40个，60个

【解析】一个ATP分子中含有1个腺苷，3个磷酸基团、2个高能磷酸键。本题干说有20

1．循环的过程

2．ATP—ADP循环与吸能反应、放能反应的关系

将ATP水解这一放能反应所释放的能量用于另一吸能反应。例如，在肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸能反应。然后肌肉做功，失去能量，恢复原状，这是放能反应。

3．意义：ATP是细胞中普遍使用的能量载体，又称为“能量通货”。

[合作探讨]

探讨1：ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？

提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。

探讨2：ATP与ADP相互转化的过程是否是可逆反应？(从反应条件、能量来源和去向、反应进行的场所分析)

提示：不是。ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体及叶绿体，能量来源是化学能或光能；ATP水解的场所是各种需能部位，能量来源于高能磷酸键。

探讨3：ATP与ADP相互转化过程中有没有物质可循环利用？举例说明。

提示：有，例如磷酸、水等。

[思维升华]

1．ATP与ADP的相互转化

(1)图示

(2)分析

①光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。

②主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。

③ATP在生物体内含量很低，但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。

2．ATP与ADP间的相互转化过程不可逆

综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。