细胞与能量

辅导教案
导学诱思
一、能量的转化
1.化学能：活细胞中的各种分子具有的势能通常被称作化学能，是细胞内最主要的能量形式。
2.能量的转化
(1)能量在生物体内或细胞中进行各种形式的相互转变。
(2)生物体和细胞是开放系统，生物体要与外界发生物质和能量的交换。
(3)细胞的有序状态的维持需要利用能量。
二、吸能反应和放能反应
1.吸能反应：产物分子中的势能比反应物分子中的势能高，即为吸能反应。如：光合作用。
2.放能反应：产物分子中的势能比反应物中的势能低，即为放能反应。如：细胞呼吸。
三、ATP是细胞中的能量通货
1.ATP的结构简式：A—P～P～P

（1）ATP结构简式：A—P～P～P，其中，A代表腺苷，T代表三，P代表磷酸基，“—”代表磷酸键，“～”代表高能磷酸键。ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
（2）名称：腺苷三磷酸。
（3）ATP特点：ATP有2个高能磷酸键，每摩尔高能磷酸键断裂释放的能量多达30.54 kJ/mol；远离腺苷A的高能磷酸键易断裂也易合成。
提示:你的一说一笑、一蹦一跳都需要动力，这个动力自肌肉的收缩，但是肌肉的收缩也需要动力，这个动力就是能量，那么肌肉收缩的直接能物质是什么？
趣味思考:是细胞的能量“通货”——ATP。
2.ATP—ADP循环
通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程，称为ATP—ADP循环。
ATP和ADP相互转化的反应式：

提示:电鳗能放电，其一次的放电量足以击昏一头水牛，你如果下水不小心也会被它击昏，但是如果掌握一定的技巧也能把它捕捉。电鳗能放电，其能量的直接能物质是什么？如何捕捉电鳗？
趣味思考:能量的直接是ATP，电鳗放电一次要消耗大量的ATP，在刚放电后去捕捉它它就不能立即放电，因为体内补充的ATP还不足，所以可以快速捕捉它，若慢了还会放电把你击昏。?
核心解读
1.ATP与ADP之间的相互转化是不可逆反应
生物体内ADP与ATP可以相互转化，但是反应是不可逆的。

特别提醒
（1）酶不同：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶应属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶应属于合成酶。酶具有专一性，因此酶不同。
（2）能量不同：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能，因此能量的不同。
（3）ATP合成与分解的场所不同：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP水解的场所较多。因此其合成与分解的场所不尽相同。
2.ATP中的能量是如何利用的？
ATP是细胞内的直接能物质，生物体的一切生命活动所需能量几乎都要靠ATP提供。但是ATP只是作为细胞内能量转换的“中转站”，ATP中的能量可以直接转换为其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量形式主要有：机械能、电能、化学能、光能、热能、渗透能等。
题例领悟
题型一　ATP的合成与利用
【例题1】 “ATP ADP＋Pi＋能量”中的能量不可能用于（　　）
A.物质合成B.肌肉收缩
C.水分吸收D.离子吸收和唾液的分泌
解析：水分吸收不消耗能量，A、B、D三项生理过程均需要消耗ATP水解释放的能量。
答案：C
反思感悟
绝大多数生命活动所需的能量都是由ATP直接供应的，但是也有一些生命活动不需要ATP供应能量，如水分吸收和运输，其动力自蒸腾作用产生的拉力。
题型二　ATP与ADP的转化
【例题2】 在活细胞中，下图ATP—ADP循环过程永不停止地进行着，请运用所学知识，分析回答下面ATP与ADP循环中的有关问题：

（1）ATP作为生物体生命活动的________物质，其分子结构简式为_______________，在②过程中，是由于____________键的断裂而释放出能量。
（2）在绿色植物的根细胞内，与①相应的生理活动主要是在细胞内的________中进行的。
（3）A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？
（4）①中能量E1的有哪些？②中能量E2的去向有哪些？
解析：ATP是生命活动的直接能物质，ATP在水解时远离腺苷的那个高能磷酸键断裂释放出能量。ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。植物根细胞产生ATP的部位主要是线粒体。在光合作用的光反应阶段和呼吸作用的过程中ADP转化为ATP，所需的能量分别自色素吸收转化的光能和糖类等有机物分解释放的能量，ATP水解后，能量转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动。主要有化学能、机械能、电能、渗透能等。
答案：（1）直接能　A—P～P～P　远离腺苷的高能磷酸
（2）线粒体
（3）A1起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶；A2起催化作用，催化ATP的合成，是合成酶。二者不相同。
（4）植物细胞中E1中能量自于色素吸收转化的光能和糖类等有机物分解释放的能量，动物细胞中E1中的能量自于呼吸作用中糖类等有机物分解释放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。E2中能量的去向是转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能、渗透能等。
反思感悟
高等植物体内不同部位的细胞产生ATP的生理过程有差异：
（1）含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生ATP。但是，在无光的条下，只能通过细胞呼吸产生ATP。
（2）不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生ATP。
随堂训练
1.一个ATP分子中含有腺苷、磷酸基和高能磷酸键的个数依次是（　　）
A.1、3、3B.3、2、1
C.1、3、2D.1、1、2
解析：ATP的结构简式为A—P～P～P，由结构简式即可得出答案。
答案：C
2.ADP转变为ATP时需要（　　）
A.Pi、酶、腺苷和能量
B. Pi、能量
C.能量、腺苷和酶
D. Pi、能量和酶
答案：D
3.ATP中的A、T、P依次代表（　　）
A.胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸基
B.胸腺嘧啶、三个、磷酸基
C.腺苷、三个、磷酸基
D.腺苷、三个、腺嘌呤
答案：C
4.下列关于ATP的叙述中，正确的是（　　）
A.ATP分子中所有化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物
B.腺苷三磷酸可简写为A～P～P～P
C.ATP中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基团中
D.ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中
解析：腺苷三磷酸的分子式可简写为A—P～P～P，其中，P与P之间的高能磷酸键储存着大量的能量，所以称为高能磷酸化合物。
答案：D



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