3.1细胞与能量
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细胞与能量
必修一 第三章 第一节（浙科版）
外界环境
细胞
细胞
物质和能量
物质和能量
生物体
能量在我们每一个细胞中流转激荡！
用于离子运输 ，细胞的生长分裂等
用于各种运动，如肌细胞收缩
一、能量的转化：
1、活细胞中的各种分子，由于__________________而具有势能，这种势能通常称为：__________，这就是细胞内最重要的能量。
2、能量只能___________________________，既不会消失，也不能被创造，生物体内或细胞中发生的只是_______
______________________________________________。
3、细胞中的分子排列是有序的，这种有序状态的维持需要_______________。
其中原子的排列
化学能
从一种形式转变为另一种形式
各种能量形式的相互转变
做功（或能量）
二、吸能反应与放能反应
1.吸能反应：光合作用、由氨基酸合成蛋白质等合成反应。
2.放能反应：糖的氧化分解（细胞呼吸）等分解反应。
细胞中吸能反应和放能反应之间以什么作为纽带联系的呢？
细胞中哪些反应是吸能反应？
细胞中哪些反应是放能反应？
能量代谢
物质代谢
二、吸能反应与放能反应
吸能反应：
小分子
能量
＋
大分子
酶
放能反应：
小分子
能量
＋
大分子
酶
【知识拓展】
从外界环境摄取营养→合成自身组成的物质→储存能量 吸能反应
排出代谢终产物 分解自身的部分物质→释放能量 放能反应
ATP
×
两者之间的纽带是
腺苷三磷酸(ATP)
如果用A表示腺苷，P表示磷酸基团，那么ATP结构式可简化表示为：
ATP
（腺苷三磷酸）
P
ATP的形成途径
1．对动物和人来说，主要来自呼吸作用。
2．对绿色植物来说，主要来自呼吸作用和光合作用。
三、ATP———细胞中的能量通货
1、ATP的组成：1个____、1个______和3个_______
2、ATP的中文名称是：__________
A代表：____ T代表：____ P代表：_________
3、ATP的结构式
P
P
P
~
~
~
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
高能磷酸键
普通化学键
腺苷
4、ATP的结构简式
A
P
P
P
~
~
核糖
腺嘌呤
磷酸基团
腺苷三磷酸
腺苷
3
磷酸基团
思考
为什么ATP是直接
的能源物质呢？
ATP与ADP之间的相互转换
ATP
ADP
Pi
能量
＋
＋
用于各项生命活动
酶Ⅱ
A
P
P
P
~
~
A
P
P
~
Pi
＋
能量
＋
A
P
P
~
Pi
＋
能量
＋
A
P
P
P
~
~
酶Ⅰ
酶
细胞呼吸 光合作用
~
酶
(1)该反应不可逆 原因如下：
①反应中物质虽然可逆，但能量不可逆；
②反应的酶不同；
③反应的场所不同。
(2)该反应速度快，ATP与ADP在细胞中含量少。
6、ATP的作用：
ATP是直接能源物质 比喻：能量通货(energy currency)
ATP—ADP循环
ATP-ADP循环
ATP
ADP+ P
能量
吸能反应
能源物质
放能反应
生命活动
（细胞呼吸）
光能转化
（光合作用）
脱水
合成
水解
ATP 酶 ADP + P + 能量
ADP+ P +能量 酶 ATP
用于
吸能反应
1、从反应条件上看：
2、从能量上看：
3、从ATP的合成和分解场所上看：
结论： ATP与ADP相互转变的反应是不可逆的。
反应条件不同，主要是酶不同。
能量来源不同。
这是一个可逆反应吗？
ATP ADP+ P +能量
场所不同。
合成场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。
分解场所是细胞膜、叶绿体基质、细胞核等。
可逆反应的特点:正逆反应都在同一条件下进行．
合成酶，吸能
水解酶，放能
资料:
氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在3～6分钟内就会死亡。但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。从这则资料中，你能得出生物体内的ATP有什么特点？
量少，合成迅速等
ATP是高能磷酸化合物:
1molATP水解时断开1mol高能磷酸键能放出能量高达30.54KJ，形成1molADP和1mol磷酸。
能源
物质
主要能源物质
细胞中重要能源（常用）物质
贮能物质
直接能源物质
最终能量来源
能源物质
能源
物质
主要能源物质 糖类
细胞中重要能源（常用）物质 葡萄糖
贮能物质 油脂、淀粉（植物细胞） 、糖元（动物细胞）
直接能源物质 ＡＴＰ（腺苷三磷酸）
最终能量来源 光能
ATP
葡萄糖
糖元
油脂
蛋白质
拿在手里的零钱
钱包里的整钱
活期存款
定期存款
不动产
能源物质——类比
萤火虫，挂灯笼，飞到西来飞到东，
晚上飞到家门口，宝宝回家它来送。
萤火虫会发光或萤火虫的尾部发光器的提取物在适当条件会发光
思考：萤火虫发光是否需要能量？
需要
能量
提供以下材料用具：
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。
试设计实验证明ATP是生命活动直接的能源物质。
萤火虫的发光原理:
能量
荧光素酶
＋氧气
荧光素
激活的荧光素
荧光
氧化荧光素
发出
实
验
过
程
：
两支试管
置于暗处
可见荧光
15分钟后，
荧光消失
A
医用葡萄糖溶液2ml
B
ATP注射液2ml
两支试管
置于暗处
观察
无荧光出现
有荧光出现
数十只萤火虫的发光器干燥后，研磨成粉末，取等量加入
试管，再各加入少量水混合
A
B
实验结论: ATP是直接能源物质
实验结论:ATP是直接的能源物质
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也有荧光产生？请分析很可能是什么原因？
葡萄糖被吸收进发光细胞，在细胞内氧化分解产生ATP，ATP供能产生荧光。
肌肉收缩
神经传导
物质合成物质转运
动物、人有机物中化学能
植物有机物中化学能
吸能（光）
H2O
CO2
ATP
H2O
CO2
ATP
植物生命活动
ATP
放能
放能
发光、放电等生命活动。
ATP是细胞中的能量通货。
ATP是吸能反应和放能反应的纽带。
？
小结：
用于各项消费活动
【总结】
直接能源物质
能源物质
储能物质
主要能源物质
最终能源
ATP
糖类
脂肪、淀粉
糖类、脂肪和蛋白质
太阳能
ATP
糖类、脂肪和蛋白质
活跃的化学能
稳定的化学能
用于各项生命活动
流通的钱币
银行中的钱币
比喻
比喻
1.ATP的结构式可以简写为（ ）
A、A—P—P~P
B、A—P~P~P
C、A~P~P—P
D、A~P~P~P
练一练
B
练一练
2.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是（ ）。
A、1，2，2
B、1，2，1
C、1，3，2
D、2，3，1
C
3.以下哪种化合物中不含有P元素（ ）
A、核苷酸
B、磷脂
C、油脂
D、ATP
练一练
C
4. ATP中大量化学能储存在( )
A、腺苷内
B．磷酸基团内
C．腺苷与磷酸基团连接键内
D．高能磷酸键内
练一练
D
5. ATP转化为 ADP 可表示如下：式中X代表（ ）
6. 关于动物细胞中ATP的正确叙述（ ）
A、ATP在动物体细胞中普遍存在，但含量不多
B、当它过分减少时，可由ADP在不依赖其他物质
条件下直接形成
C、它含有三个高能磷酸键
D、ATP转变为ADP的反应是可逆的
A、H2O B、[H] C、P D、Pi
13、下列反应式表示ATP和ADP在不同酶作用下的相互转化。请回答下列问题：
①当反应由左向右进行时，左边的能量用于_________________，此过程称为_______反应。
②当反应式由右向左进行，即ATP水解时，释放的能量用于_____________
③当某同学搬动一个重物时，肌肉细胞中的上述反应向_______进行
④萤火虫发光所需能量由______直接提供
ATP的合成
吸能
各项生命活动
左
ATP
ATP
ADP
Pi
能量
＋
＋
酶1
酶2
ATP
ADP
Pi
能量
＋
＋
反应①
反应②
14、根据以上反应式回答下列：
（1）反应①的能量来源：_________________________________，
能量去路：_________________________________
（2）反应②的能量来源：_________________________________，
能量去路：_________________________________
远离腺苷的那个高能磷酸键
用于各项生命活动
光合作用、呼吸作用
形成高能磷酸键
细胞与能量
必修一 第三章 第一节（浙科版）
外界环境
细胞
细胞
物质和能量
物质和能量
生物体
能量在我们每一个细胞中流转激荡！
用于离子运输 ，细胞的生长分裂等
用于各种运动，如肌细胞收缩
一、能量的转化：
1、活细胞中的各种分子，由于__________________而具有势能，这种势能通常称为：__________，这就是细胞内最重要的能量。
2、能量只能___________________________，既不会消失，也不能被创造，生物体内或细胞中发生的只是_______
______________________________________________。
3、细胞中的分子排列是有序的，这种有序状态的维持需要_______________。
其中原子的排列
化学能
从一种形式转变为另一种形式
各种能量形式的相互转变
做功（或能量）
二、吸能反应与放能反应
1.吸能反应：光合作用、由氨基酸合成蛋白质等合成反应。
2.放能反应：糖的氧化分解（细胞呼吸）等分解反应。
细胞中吸能反应和放能反应之间以什么作为纽带联系的呢？
细胞中哪些反应是吸能反应？
细胞中哪些反应是放能反应？
能量代谢
物质代谢
二、吸能反应与放能反应
吸能反应：
小分子
能量
＋
大分子
酶
放能反应：
小分子
能量
＋
大分子
酶
【知识拓展】
从外界环境摄取营养→合成自身组成的物质→储存能量 吸能反应
排出代谢终产物 分解自身的部分物质→释放能量 放能反应
ATP
×
两者之间的纽带是
腺苷三磷酸(ATP)
如果用A表示腺苷，P表示磷酸基团，那么ATP结构式可简化表示为：
ATP
（腺苷三磷酸）
P
ATP的形成途径
1．对动物和人来说，主要来自呼吸作用。
2．对绿色植物来说，主要来自呼吸作用和光合作用。
三、ATP———细胞中的能量通货
1、ATP的组成：1个____、1个______和3个_______
2、ATP的中文名称是：__________
A代表：____ T代表：____ P代表：_________
3、ATP的结构式
P
P
P
~
~
~
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
高能磷酸键
普通化学键
腺苷
4、ATP的结构简式
A
P
P
P
~
~
核糖
腺嘌呤
磷酸基团
腺苷三磷酸
腺苷
3
磷酸基团
思考
为什么ATP是直接
的能源物质呢？
ATP与ADP之间的相互转换
ATP
ADP
Pi
能量
＋
＋
用于各项生命活动
酶Ⅱ
A
P
P
P
~
~
A
P
P
~
Pi
＋
能量
＋
A
P
P
~
Pi
＋
能量
＋
A
P
P
P
~
~
酶Ⅰ
酶
细胞呼吸 光合作用
~
酶
(1)该反应不可逆 原因如下：
①反应中物质虽然可逆，但能量不可逆；
②反应的酶不同；
③反应的场所不同。
(2)该反应速度快，ATP与ADP在细胞中含量少。
6、ATP的作用：
ATP是直接能源物质 比喻：能量通货(energy currency)
ATP—ADP循环
ATP-ADP循环
ATP
ADP+ P
能量
吸能反应
能源物质
放能反应
生命活动
（细胞呼吸）
光能转化
（光合作用）
脱水
合成
水解
ATP 酶 ADP + P + 能量
ADP+ P +能量 酶 ATP
用于
吸能反应
1、从反应条件上看：
2、从能量上看：
3、从ATP的合成和分解场所上看：
结论： ATP与ADP相互转变的反应是不可逆的。
反应条件不同，主要是酶不同。
能量来源不同。
这是一个可逆反应吗？
ATP ADP+ P +能量
场所不同。
合成场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。
分解场所是细胞膜、叶绿体基质、细胞核等。
可逆反应的特点:正逆反应都在同一条件下进行．
合成酶，吸能
水解酶，放能
资料:
氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在3～6分钟内就会死亡。但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。从这则资料中，你能得出生物体内的ATP有什么特点？
量少，合成迅速等
ATP是高能磷酸化合物:
1molATP水解时断开1mol高能磷酸键能放出能量高达30.54KJ，形成1molADP和1mol磷酸。
能源
物质
主要能源物质
细胞中重要能源（常用）物质
贮能物质
直接能源物质
最终能量来源
能源物质
能源
物质
主要能源物质 糖类
细胞中重要能源（常用）物质 葡萄糖
贮能物质 油脂、淀粉（植物细胞） 、糖元（动物细胞）
直接能源物质 ＡＴＰ（腺苷三磷酸）
最终能量来源 光能
ATP
葡萄糖
糖元
油脂
蛋白质
拿在手里的零钱
钱包里的整钱
活期存款
定期存款
不动产
能源物质——类比
萤火虫，挂灯笼，飞到西来飞到东，
晚上飞到家门口，宝宝回家它来送。
萤火虫会发光或萤火虫的尾部发光器的提取物在适当条件会发光
思考：萤火虫发光是否需要能量？
需要
能量
提供以下材料用具：
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。
试设计实验证明ATP是生命活动直接的能源物质。
萤火虫的发光原理:
能量
荧光素酶
＋氧气
荧光素
激活的荧光素
荧光
氧化荧光素
发出
实
验
过
程
：
两支试管
置于暗处
可见荧光
15分钟后，
荧光消失
A
医用葡萄糖溶液2ml
B
ATP注射液2ml
两支试管
置于暗处
观察
无荧光出现
有荧光出现
数十只萤火虫的发光器干燥后，研磨成粉末，取等量加入
试管，再各加入少量水混合
A
B
实验结论: ATP是直接能源物质
实验结论:ATP是直接的能源物质
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也有荧光产生？请分析很可能是什么原因？
葡萄糖被吸收进发光细胞，在细胞内氧化分解产生ATP，ATP供能产生荧光。
肌肉收缩
神经传导
物质合成物质转运
动物、人有机物中化学能
植物有机物中化学能
吸能（光）
H2O
CO2
ATP
H2O
CO2
ATP
植物生命活动
ATP
放能
放能
发光、放电等生命活动。
ATP是细胞中的能量通货。
ATP是吸能反应和放能反应的纽带。
？
小结：
用于各项消费活动
【总结】
直接能源物质
能源物质
储能物质
主要能源物质
最终能源
ATP
糖类
脂肪、淀粉
糖类、脂肪和蛋白质
太阳能
ATP
糖类、脂肪和蛋白质
活跃的化学能
稳定的化学能
用于各项生命活动
流通的钱币
银行中的钱币
比喻
比喻
1.ATP的结构式可以简写为（ ）
A、A—P—P~P
B、A—P~P~P
C、A~P~P—P
D、A~P~P~P
练一练
B
练一练
2.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是（ ）。
A、1，2，2
B、1，2，1
C、1，3，2
D、2，3，1
C
3.以下哪种化合物中不含有P元素（ ）
A、核苷酸
B、磷脂
C、油脂
D、ATP
练一练
C
4. ATP中大量化学能储存在( )
A、腺苷内
B．磷酸基团内
C．腺苷与磷酸基团连接键内
D．高能磷酸键内
练一练
D
5. ATP转化为 ADP 可表示如下：式中X代表（ ）
6. 关于动物细胞中ATP的正确叙述（ ）
A、ATP在动物体细胞中普遍存在，但含量不多
B、当它过分减少时，可由ADP在不依赖其他物质
条件下直接形成
C、它含有三个高能磷酸键
D、ATP转变为ADP的反应是可逆的
A、H2O B、[H] C、P D、Pi
13、下列反应式表示ATP和ADP在不同酶作用下的相互转化。请回答下列问题：
①当反应由左向右进行时，左边的能量用于_________________，此过程称为_______反应。
②当反应式由右向左进行，即ATP水解时，释放的能量用于_____________
③当某同学搬动一个重物时，肌肉细胞中的上述反应向_______进行
④萤火虫发光所需能量由______直接提供
ATP的合成
吸能
各项生命活动
左
ATP
ATP
ADP
Pi
能量
＋
＋
酶1
酶2
ATP
ADP
Pi
能量
＋
＋
反应①
反应②
14、根据以上反应式回答下列：
（1）反应①的能量来源：_________________________________，
能量去路：_________________________________
（2）反应②的能量来源：_________________________________，
能量去路：_________________________________
远离腺苷的那个高能磷酸键
用于各项生命活动
光合作用、呼吸作用
形成高能磷酸键