第3单元 第2章 第1节 细胞中的能源物质.docx

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第3单元第2章第1节细胞中的能源物质

第二章　细胞能量的来源与转变

第一节　细胞中的能源物质

1.掌握ATP的化学组成和特点。

（重点）

2.理解ATP与ADP之间的相互转化。

（重难点）

3.简述糖类、脂质的种类和作用。

（重点）

ATP的生理作用（实验）

1.实验原理：

ATP能使疲劳的腓肠肌恢复收缩能力。

2.活动程序

（1）制备蛙腓肠肌，放于质量浓度为0.65g/dL的NaCl溶液的培养皿中。

（2）将蛙腓肠肌放于滴有质量浓度为0.65g/dLNaCl溶液的载玻片上，使其呈直线状。

（3）利用坐标纸测其长度，用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉疲劳不再收缩。

（4）向肌肉滴加质量浓度为1.2g/dL的葡萄糖溶液，用铜锌叉刺激，测其长度。

（5）吸去葡萄糖溶液，向肌肉滴ATP溶液，用铜锌叉刺激，测其长度。

探讨：

该实验的自变量和因变量分别是什么？

有实验对照吗？

提示：

自变量为ATP和葡萄糖，因变量为刺激肌肉是否收缩。

该实验的对照类型为自身对照。

探讨：

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中的萤火虫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试管中的萤火虫能持续发光，说明什么？

提示：

ATP为直接供能物质。

生物体内的能源物质总结

（1）能源物质：

糖类、脂肪、蛋白质、ATP；

（2）主要能源物质：

糖类；

（3）储能物质：

脂肪、淀粉（植物细胞）、糖元（动物细胞）；

（4）主要储能物质：

脂肪；

（5）直接能源物质：

ATP；

（6）最终能量来源：

太阳能。

1.科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩现象。

这种现象说明了（　　）

A.葡萄糖是生物体生命活动的能源物质

B.ATP是生物体生命活动的能源物质

C.葡萄糖是生物体生命活动的直接能源物质

D.ATP是生物体生命活动的直接能源物质

【解析】　题干所述现象表明葡萄糖不能直接供给生命活动能量而ATP可以，说明ATP是生物体生命活动的直接能源物质。

【答案】　D

2.海洋中电鳗有放电现象，其电能是（　　）

A.由于有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来

B.由热能转变而来

C.由光能转变而来

D.由ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来

【解析】　生物体生命活动所需能量的直接来源是ATP。

【答案】　D

3.生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次是（　　）

A.太阳能、糖类、ATPB.ATP、糖类、脂肪

C.ATP、脂肪、太阳能D.ATP、糖类、太阳能

【解析】　生物体内生命活动的直接能源物质是ATP，主要能源物质是糖类，最终的能源物质是太阳能。

【答案】　D

细胞中的ATP

1.功能：

ATP的中文名称是三磷酸腺苷，是生物体生命活动的直接能源物质。

2.结构简式：

A－P～P～P，“A”表示腺苷，“P”表示磷酸基，“～”表示高能磷酸键，其内储存着大量的化学能，远离腺苷A的高能磷酸键易断裂。

3.相互转化的过程及能量来源

4.转化的原因及特点

（1）原因：

ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解。

（2）特点：

时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。

探讨：

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：

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：

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2～10mg，而一个正常成年人在静止状态下24h将有40kg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：

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。

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与ADP间的相互转化过程不可逆

反应式

ATPADP＋Pi＋能量

能量＋Pi＋ADPATP

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”。

1.如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是（　　）

【导学号：

60150149】

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

2.对“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是（　　）

A.①过程和②过程所需的酶都是一样的

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.ADP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能

【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，能量来源于呼吸作用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。

【答案】　C

糖类与脂质

1.糖类

（1）糖类的化学组成及功能

糖类元素组成是C、H、O。

生命活动需要的能量70%以上来自糖的氧化分解，糖类是细胞生命活动的主要能源物质。

（2）糖类的分类及生理作用

类别

特点

常见种类或作用

单

糖

不能水解的糖

五碳糖：

核糖、脱氧核糖

六碳糖：

葡萄糖、果糖、半乳糖

二

糖

水解产生两分子单糖

蔗糖：

甘蔗、甜菜

麦芽糖：

发芽的麦粒

乳糖：

动物细胞中常见的二糖

多

糖

多糖是自然界中含量最多的糖，可水解生成许多单糖

糖元：

动物的肝脏、骨骼肌细胞的细胞质

淀粉：

植物细胞储存能量的物质

纤维素：

植物细胞壁的基本成分

2.脂质

（1）元素组成及分类

脂质主要元素组成有C、H、O，有的脂质还含有N、P等元素。

脂质可分为脂肪、类脂和固醇。

（2）功能

①脂肪：

细胞内的主要贮能物质；动物脂肪：

保温、减少器官间摩擦、缓冲外界压力。

②磷脂：

构成生物膜的重要成分。

③固醇：

维持和调节生物体正常的新陈代谢和生殖过程。

3.细胞中的能源物质

ATP是生命活动的直接能源物质，糖类是主要的能源物质，脂肪是重要储存能量物质，蛋白质也能为生命活动提供能量，这些物质中的能量最终都来自太阳能。

探讨：

从糖类的元素组成上分析糖类彻底氧化分解的产物是什么？

提示：

H2O和CO2。

探讨：

是否所有的糖类都能作为生物体内的能源物质发挥作用？

请举例说明。

提示：

不是。

核糖和脱氧核糖组成核酸，纤维素构成细胞壁，均不能作为生物体内的能源物质。

探讨：

细胞内的糖类有核糖、脱氧核糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、淀粉、纤维素、糖元等。

请将上述糖类在下图中进行归类。

提示：

探讨：

俗语说“瘦人怕撞，胖人怕热”，请结合脂质的有关内容分析其中的原因。

提示：

脂肪具有缓冲、减压和保温作用。

探讨：

导致公鸡出现“大红冠子花外衣”的主要物质是什么？

其化学本质是哪一类？

主要作用是什么？

提示：

雄性激素；固醇类；促进生殖器官发育和生殖细胞的形成，激发并维持第二性征。

1.糖类

（1）糖的化学组成、种类及分布

（2）功能

2.脂质

（1）脂质的元素组成

脂肪

固醇

磷脂

只含有C、H、O

C、H、O

含有C、H、O、N、P

（2）脂质的种类

（3）功能

①生物的储能物质，如脂肪。

②构成生物膜的重要成分，如磷脂。

③调节生命活动和生殖，如性激素。

④促进肠道对钙、磷的吸收，如维生素D。

1.某动物体可以完成下列反应式（其中◇、○代表不同的单糖），其中◇—○代表的二糖可能是（　　）

【导学号：

60150150】

◇—○＋水◇＋○

A.麦芽糖B.乳糖

C.蔗糖D.B或C

【解析】　据图可知，某二糖水解成两个不同的单糖，因此为乳糖或蔗糖，但是蔗糖只存在于植物体中，不存在于动物体中，故B正确。

【答案】　B

2.下列关于生物体内糖类物质的叙述，正确的是（　　）

A.麦芽糖在动植物细胞中都能检测到

B.单糖、二糖和多糖在细胞内可以相互转化

C.糖类物质都是细胞内的能源物质

D.糖类物质在细胞内不能储存

【解析】　动物细胞不含有麦芽糖；核糖、脱氧核糖、纤维素不是能源物质；肌糖元和肝糖元能暂时储存。

【答案】　B

3.脂质不具有的功能是（　　）

【导学号：

60150151】

A.参与生物膜的构成

B.调节代谢

C.携带遗传信息

D.储存能量

【解析】　脂质包括脂肪、类脂和固醇，脂肪是细胞内良好的储能物质，类脂中的磷脂是细胞膜、各种生物膜的重要成分，固醇中的性激素、维生素D具有调节作用；携带遗传信息是核酸的功能。

【答案】　C

1.ATP的结构简式可以简写成（　　）

A.A—P—P～PB.A—P～P～P

C.A～P～P—PD.A～P～P～P

【解析】　ATP的结构简式是腺苷与第一个磷酸基团通过普通化学键连接，三个磷酸之间是通过两个高能磷酸键连接的。

【答案】　B

2.下列对ATP的叙述中，错误的是（　　）

【导学号：

60150152】

A.远离A的高能磷酸键容易水解

B.只在光合作用中产生

C.ATP和ADP可以相互转化

D.生命活动的直接供能物质

【解析】　ATP分子中，远离腺苷的高能磷酸键易水解断裂，释放出能量；细胞内通过ATP与ADP快速相互转化，提供了稳定的供能环境；ATP是生物生命活动的直接能源物质；ATP在呼吸作用和光合作用过程中都能合成。

【答案】　B

3.ATP在细胞内的含量及其生成速度分别为（　　）

A.很多、很快B.很少、很慢

C.很