浙科版版高中第三章细胞的代谢第一节细胞与能量教案必修生物

知识内容学考要求选考要求细胞内的吸能反应和放能反应a a ATP的化学组成和特点a a ATP在能量代谢中的作用b b学习导航（１）举例说出吸能反应和放能反应。

（２）了解其结构特点。

（３）结合ATP—ADP循环示意图，理解ATP是细胞中能量通货的含义。

方式一“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。

天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。

”让我们重温唐代诗人杜牧这首情景交融的诗作《秋夕》。

可是大家是否想过：（１）萤火虫为什么要发光？（吸引异性来交尾）；（２）萤火虫的发光需要能量吗？（需要）；（３）我们知道，糖类、油脂和蛋白质都贮存着能量，这些物质能为萤火虫发光直接提供能量吗？（不能）。

研究表明能为萤火虫发光直接提供能量的是ATP，这节课我们就来了解ATP。

方式二纯净的ATP是一种白色粉末，能溶于水，ATP片剂可以口服，注射液可静脉注射或肌肉注射，主要用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。

这节课我们就来了解ATP的有关知识。

一、吸能、放能反应和ATP的结构１．能量的转化（１）化学能：活细胞中的各种分子，由于其中原子的排列而具有势能，是细胞内最主要的能量形式。

（２）能量的转换：细胞中的“燃料分子”（如葡萄糖）被氧化时释放的化学能，用于各种生命活动。

（３）能量守恒定律：能量只能从一种形式转变为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造。

生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的相互转变。

２．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。

２ATP是细胞中放能反应和吸能反应的纽带。

３．ATP的结构（１）中文名称：腺苷三磷酸。

（２）结构简式及符号含义a：腺嘌呤；b：核糖；c：磷酸基团；d：高能磷酸键。

（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，３易水解，高能磷酸键释放的能量比连接在糖分子上的普通磷酸键要多。

归纳总结１．ATP的组成元素为C、H、O、N、P；含有３个磷酸基团，２个高能磷酸键；ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸；ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。

２．ATP是直接能源物质的验证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２mL 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葡萄糖不是直接供能物质。

（２）加入ATP溶液的试管B能持续发光，说明ATP是直接供能物质。

例１（２0１7·嘉兴月考）下列关于细胞内能量的有关说法，错误的是（）A．在细胞内，通常一个吸能反应要伴随着一个放能反应B．细胞中的放能反应一般与ATP的水解相联系C．植物细胞内最重要的吸能反应是光合作用，最重要的放能反应是糖的氧化D．能量只能从一种形式变为另一种形式，不会被消失，也不会被创造答案B解析细胞中的放能反应一般与ATP的合成相联系，B错误。

思维启迪ATP与光合作用及细胞呼吸的关系（１）与光合作用的关系（２）与细胞呼吸的关系例２如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是（）A．b键断裂后形成ADP和PiB．图中的３表示ATP中的字母AC．由１、２、３各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位之一D．a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动答案D解析a键断裂后形成ADP和Pi，A项错误；ATP中的字母A表示腺苷，图中的３表示腺嘌呤，B项错误；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的基本单位之一，C项错误；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，D项正确。

二、ATP—ADP循环１．ATP—ADP循环的过程２．ATP—ADP循环与吸能反应、放能反应的关系（１）原理将ATP水解这一放能反应所释放的能量用于另一吸能反应。

（２）举例在肌肉收缩过程中，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”。

归纳总结１．ATP与ADP的相互转化（１）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。

（２）ATP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。

（３）ATP与ADP间的相互转化过程不可逆反应式ATP错误!ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADP错误!ATP类型水解反应合成反应场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化放能——与吸能反应相联系储能——与放能反应相联系能量来源高能磷酸键有机物和光能能量去向用于各项生命活动储存于ATP中综上所述，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”。

２．生物体中与能量有关的物质（１）直接能源物质——ATP。

（２）主要的能源物质——糖类。

（３）主要的贮能物质——油脂。

（４）植物特有的贮能物质——淀粉。

（５）动物特有的贮能物质——糖元。

（6）最终能量来源——太阳能。

例３对“”的叙述中，正确的是（）A．１过程和２过程所需的酶是一样的B．１过程的能量供各项生命活动利用，２过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C．１过程和２过程时刻发生，处于动态平衡之中D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能答案C解析１过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，２过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于细胞呼吸中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故A、B项错误；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确；ATP中的活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能，ATP中的活跃化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。

例４分析ATP与ADP相互转化的示意图（如图所示），回答下列问题：（１）图中Pi代表无机磷酸，则B为________，C为________。

（２）E不是物质，E１的来源是______________________________________________________，E２的来源是____________________。

（３）人体肌肉细胞的收缩与图中________（用图中字母和箭头表示）过程有关。

答案（１）ATP ADP（２）光能或有机物氧化分解释放的能量ATP中高能磷酸键断裂释放出的能量（３）B→C解析（１）在ATP和ADP的相互转化过程中，ATP水解产生Pi，合成则需要Pi，通过分析示意图可判断出B为ATP，C为ADP。

（２）光能或生物化学反应释放的能量可用于形成ATP。

ATP水解时，其末端的高能磷酸键断裂释放能量。

（３）肌肉收缩是耗能过程，由ATP直接供能，与图中B→C这一过程有关。

１．（２0１7·绍兴诸暨中学高一期中）ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。

下列有关叙述错误的是（）A．ATP中的A由腺嘌呤和核糖组成B．ATP中含有３个高能磷酸键C．ATP水解所释放的能量可用于肌肉收缩D．ATP在细胞中易于再生，是细胞中普遍使用的能量载体答案B解析ATP中的A由腺嘌呤和核糖组成，A正确；ATP中含有２个高能磷酸键，B错误；ATP水解所释放的能量可用于肌肉收缩，C正确；ATP在细胞中易于再生，是细胞中普遍使用的能量载体，D正确。

２．下列反应中，不属于放能反应的是（）A．二氧化碳和水合成葡萄糖B．氨基酸分解成二氧化碳、水和尿素C．糖分解为二氧化碳和水D．ATP水解为ADP和Pi答案A解析二氧化碳和水通过化能合成反应或光合作用合成葡萄糖，这两过程分别需要吸收化学能或光能，A 正确；氨基酸分解成二氧化碳、水和尿素，属于放能反应，B错误；细胞呼吸的本质是分解有机物，释放能量，属于放能反应，C错误；ATP的水解释放能量，属于放能反应，D错误。

３．ATP中大量化学能贮存在（）A．腺苷内B．磷酸基团内C．腺苷和磷酸基团连接键内D．高能磷酸键内答案D解析ATP是高能磷酸化合物，它的结构简式是A—P～P～P，其中腺苷与磷酸基团之间的结合键（—）不是高能磷酸键，另有两个高能磷酸键（～）；高能磷酸键内含有较高的能量，ATP分子中的大量化学能就贮存在高能磷酸键内。

４．海洋中的鮟鱇鱼有发光现象，其光能由（）A．电能转变而来B．ATP转化成ADP时释放的化学能转变而来C．热能转变而来D．有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来答案B解析生物各项生命活动所需要的直接能源来自于ATP的水解释放。

５．（２0１8·绍兴月考）如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：（１）１分子ATP中含有________个高能磷酸键。

（２）图中的a、b代表的生理过程分别是________、________。

（３）若动物和人产生的能量可以用于c，则c指________。

（４）在动物肌细胞中，进行２反应时，释放的能量来自_________________________________________________________________________________________________________。

（５）１２反应进行时所需要的酶________（填“相同”或“不同”），原因是_________________________________________________________________________________________。

（6）进行１反应时能量用于________，进行２反应时能量用于____________，由此可见在ATP与ADP的相互转化中能量是________，物质是________。

答案（１）２（２）细胞呼吸光合作用（３）生命活动（４）远离腺苷的高能磷酸键中的化学能（５）不同１和２是两个不同的反应，而酶具有专一性（6）合成ATP 各项生命活动不可逆的可逆的解析（１）每个ATP分子中三个磷酸基团之间形成了２个高能磷酸键。

（２）图中a表示动植物都能进行的产能过程即细胞呼吸，绿色植物还能通过光合作用产能，所以b为光合作用。