3.1细胞与能量

1、细胞与能量必修一必修一3.1一、能量的转化一、能量的转化细胞内的主要能源物质细胞内的主要能源物质 ，细胞内的贮能物质，细胞内的贮能物质 。细胞中主要的能量形式是细胞中主要的能量形式是 化学能化学能 。实验探究：萤火虫发光的实验探究：萤火虫发光的光能光能是否由葡萄糖的是否由葡萄糖的化学能化学能直接提供直接提供实验处理：用小刀将十只萤火虫的发光器割下，实验处理：用小刀将十只萤火虫的发光器割下，干燥干燥后研磨成后研磨成粉末粉末，等分成，等分成A A、B B两份两份光能光能AB15min无荧光无荧光暗处暗处葡萄糖葡萄糖溶液溶液清水清水荧光消失荧光消失无荧光无荧光为何不保持细胞结构完整性直接用发光器来做

2、实验？为何不保持细胞结构完整性直接用发光器来做实验？AB15min无荧光无荧光暗处暗处葡萄糖葡萄糖溶液溶液清水清水荧光消失荧光消失暗处暗处有荧光有荧光葡萄糖葡萄糖溶液溶液15min荧光消失荧光消失C无荧光无荧光比较比较A组和组和C组的实验结果能得出什么实验结论？组的实验结果能得出什么实验结论？研究资料：耶鲁大学等科学家通过对昆虫腹部发光器大量研究资料：耶鲁大学等科学家通过对昆虫腹部发光器大量复杂化学反应的研究，阐释了萤火虫的发光机制。他们发复杂化学反应的研究，阐释了萤火虫的发光机制。他们发现产生发光现象的化学反应涉及了两类化学物质，现产生发光现象的化学反应涉及了两类化学物质，一类被一类被称作荧

3、光素，另一类被称为三磷酸腺苷（称作荧光素，另一类被称为三磷酸腺苷（ATP）。）。 这两种这两种物质发生化学反应后的产物在遇到氧气后就会发光物质发生化学反应后的产物在遇到氧气后就会发光暗处暗处有荧光有荧光ATP溶液溶液15min荧光消失荧光消失D葡萄糖被吸收进发光细胞，在细胞内氧化分解产生葡萄糖被吸收进发光细胞，在细胞内氧化分解产生ATPATP，ATPATP直接供能产生荧光直接供能产生荧光思考：思考：D组实验结果与组实验结果与A组（粉末组（粉末+葡萄糖葡萄糖无荧光）、无荧光）、C组组（发光器（发光器+葡萄糖葡萄糖有荧光）对比可说明什么有荧光）对比可说明什么细胞内的化学能细胞内的化学能可以通过可以

4、通过ATPATP转变成其他能量转变成其他能量二、吸能反应和放能反应二、吸能反应和放能反应如：细胞呼吸，肌肉做功如：细胞呼吸，肌肉做功 C6H12O6+O2 酶酶 CO2 + H2O + +能量能量(大大分子分子-小小分子分子)(小小分子分子-大大分子分子)如：蛋白质合成，光合作用如：蛋白质合成，光合作用 氨基酸氨基酸酶酶蛋白质蛋白质+ +能量能量 释放释放储存储存 三、三、ATPATP结构结构 A A：腺苷（腺嘌呤腺苷（腺嘌呤+ +核糖）核糖）P P：磷酸基团磷酸基团（1） 结构简式：结构简式：APPP（2） 元素组成：元素组成：C C、HH、OO、NN、P P高能磷酸键高能磷酸键低能磷酸键低

5、能磷酸键（3） ATP和和ADP的相互转化的相互转化ATP分子分子末尾的高能磷酸末尾的高能磷酸键易水解断裂和重新形成。伴随能量键易水解断裂和重新形成。伴随能量的储存和释放。的储存和释放。 PPPPPP+能能量量水解水解ADPADPATPATP（腺苷二磷酸）（腺苷二磷酸）ATPATPADPADP+PiPi+能能量量高能磷酸键高能磷酸键H2O 反应场所：反应场所：任何活细胞内任何活细胞内各项生命活动各项生命活动远离腺苷的高能磷酸键远离腺苷的高能磷酸键ATPATP水解酶水解酶呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用动物、真菌等动物、真菌等绿色植物ADP +Pi +ATP ATP合成酶合成酶能

6、量能量 能量的来源：能量的来源： 能量的去向：能量的去向： 反应场所：反应场所：储存在远离腺苷的高能磷酸键储存在远离腺苷的高能磷酸键呼吸作用呼吸作用分解有机物释放的分解有机物释放的化学能化学能和和光合作用光合作用中吸收的中吸收的光能光能线粒体，叶绿体，细胞溶胶线粒体，叶绿体，细胞溶胶H2O ATP ATP和和ADPADP的相互转化是可逆反应吗？的相互转化是可逆反应吗？ATP酶酶 酶酶ADP +Pi +能量能量ATPATP合成合成ATPATP分解分解场所场所细胞内所有需要细胞内所有需要能量能量的结构的结构酶酶能量能量来源来源呼吸作用分解有机物释呼吸作用分解有机物释放的放的化学能化学能和光合作用和

7、光合作用中吸收的中吸收的光能光能储存在储存在ATPATP远离远离A A的的高能磷酸高能磷酸键键的化学能的化学能线粒体、叶绿体、细线粒体、叶绿体、细胞溶胶胞溶胶ATPATP合成酶合成酶ATPATP水解酶水解酶物质可逆，能量不可逆物质可逆，能量不可逆ATPADP循环循环ATPADP脱水脱水合成合成水解水解 细胞呼吸细胞呼吸放能反应放能反应吸能反应吸能反应能量能量能量能量1.1.一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg0.5kg的的ATPATP分解释分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h24h内竟

8、内竟有有40kg40kg的的ATPATP被水解。被水解。2.2.肌肉收缩的直接能源物质是肌肉收缩的直接能源物质是ATPATP。在人体安静状态时，肌肉。在人体安静状态时，肌肉内内ATPATP含量只能供肌肉收缩含量只能供肌肉收缩1 12s2s所需的能量。所需的能量。 1、机体每天消耗、机体每天消耗ATP总量很多总量很多2、细胞中、细胞中ATP含量很少，但含量很少，但ATP与与ADP转换效率高转换效率高 光合作用光合作用能源物质小结 有机物中有机物中化学能化学能（细胞中的主要能源形式）（细胞中的主要能源形式）ATP 生命活动的生命活动的 能源物质能源物质 糖类是重要的糖类是重要的 物质物质油脂是良好

9、的油脂是良好的 物质物质光能光能 是生命活动的是生命活动的最终最终能量来源能量来源直接直接 能源能源贮能贮能光光合合作作用用细细胞胞呼呼吸吸各项生命活动各项生命活动水水解解ATP是是“能量通货能量通货” 例例. .下列有关下列有关ATPATP的叙述的叙述正确正确的是的是A A放线菌细胞产生放线菌细胞产生ATPATP的主要场所是线粒体的主要场所是线粒体B BATPATP在酶的作用下，可以连续脱下在酶的作用下，可以连续脱下3 3个个PiPi，释放大量能量，释放大量能量C CATPATP中大量的能量储存在高能磷酸键中中大量的能量储存在高能磷酸键中D DATPATP分子由分子由1 1个腺嘌呤和个腺嘌呤和3 3个磷酸基团组成个磷酸基团组成C例例. ATP转化为转化为 ADP 可表示如下：式中可表示如下：式中X代表（代表（ ）A A、H H2 2O BO B、H CH C、P DP D、PiPiD ATP是生物界共用的直接能源物质，也是惟一直接是生物界共用的直接能源物质，也是惟一直接能源物质能源物质 绿色植物产绿色植物产ATP的场所