2024-2025版高中生物第三章细胞的代谢第一节细胞与能量教案浙科版必修1

PAGEPAGE13第一节细胞与能量学问内容学考要求选考要求细胞内的吸能反应和放能反应aaATP的化学组成和特点aaATP在能量代谢中的作用bb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)萤火虫的发光须要能量吗？(须要)；(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干脆供应能量吗？(不能)。探讨表明能为萤火虫发光干脆供应能量的是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，主要用于协助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。这节课我们就来了解ATP的有关学问。

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，既不会被歼灭，也不能被创建。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一般磷酸键要多。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是干脆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，结果发觉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逝，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干脆供能物质。(2)加入ATP溶液的试管B能持续发光，说明ATP是干脆供能物质。例1(2024·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，不会被消逝，也不会被创建答案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干脆用于生命活动答案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干脆来源，a键断裂所释放的能量可以干脆用于生命活动，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，变更形态，这是吸能反应。然后肌肉做功，失去能量，复原原状，这是放能反应。3．意义：ATP是细胞中普遍运用的能量载体，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非常快速的，且物质可以重复利用，因此，能满意生命活动对能量的须要。(2)ATP在生物体内含量很低，但是ATP与ADP在细胞内的转化非常快速，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行逆反应式ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADPeq\o(→,\s\up7(酶))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相互转化的过程应推断为“物质是可逆的，能量是不行逆的”或说明为“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)干脆能源物质——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汲取并转化的光能，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)ATPADP(2)光能或有机物氧化分说明放的能量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，合成则须要Pi，通过分析示意图可推断出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干脆供能，与图中B→C这一过程有关。1．(2024·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，是细胞中普遍运用的能量载体答案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，是细胞中普遍运用的能量载体，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，这两过程分别须要汲取化学能或光能，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的水说明放能量，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．有机物进行氧化分说明放的机械能转变而来答案B解析生物各项生命活动所须要的干脆能源来自于ATP的水说明放。5．(2024·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反应进行时所须要的酶________(填“相同”或“不同”)，缘由是_________________________________________________________________________________________。(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各项生命活动不行逆的可逆的解析(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。(3)c是指ATP水解产生的能量，它用于各项生命活动。(4)动物肌细胞中，②过程产生的能量来自于ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。(5)反应①②中酶是不同的，因为是两个不同的反应且酶具专一性，而且其作用的场所不同。(6)①反应为ATP的合成反应，其能量储存在ATP中。②反应为ATP的水解反应，释放的能量用于生物体的各项生命活动。在ATP与ADP的相互转化中，物质是可逆的，能量是不行逆的。[基础达标]1．下列物质作为细胞中“能量通货”的是()A．ATP B．DNAC．油脂 D．蛋白质答案A解析ATP在细胞内的含量不高，能快速的合成和分解，属于细胞中的“能量通货”，A正确；油脂属于重要的贮能物质，DNA是细胞内的遗传物质，蛋白质是生命活动的物质担当者，B、C、D错误。2．下列对ATP的叙述中，错误的是()A．远离A的高能磷酸键简单水解B．只在光合作用中产生C．ATP和ADP可以相互转化D．生命活动的干脆供能物质答案B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；ATP与ADP快速相互转化，为细胞供应了稳定的供能环境；ATP是生物生命活动的干脆能源物质；ATP在细胞呼吸和光合作用过程中都能合成。3．(2024·温州测试)下列关于ATP的叙述中，正确的是()A．细胞内全部代谢活动都须要ATP参与B．放能反应释放的能量都可用于ATP的再生C．ATP水解时释放2个磷酸基团生成ADPD．ATP－ADP循环可以持续为细胞供应能量答案D解析ATP是细胞中绝大多数生命活动的干脆能源物质；放能反应释放的能量大多以热能的形式散失，少部分用于ATP的再生；ATP水解时释放1个磷酸基团生成ADP。4．(2024·绍兴高一期中)2024年3月19日世界室内田径锦标赛男子60米短跑项目在美国波特兰实行，作为中国选手苏炳添的优势项目，男子60米使他再次创建黄种人历史。下列四项中，哪项能正确表示竞赛时其肌细胞中ATP的变更(纵轴表示细胞中的ATP含量，横轴表示时间)()答案B解析竞赛时首先要消耗ATP，但体内ATP含量很少，其能量供应有限，所以有削减趋势，利用后可由ADP快速转化，随着ATP的再生，其含量又会进一步增加，故变更趋势为先降低，后上升，B正确。5．以下属于放能反应的是()A．光合作用 B．肌细胞中糖元的合成C．细胞呼吸 D．氨基酸合成蛋白质答案C解析氨基酸合成蛋白质、光合作用、肌细胞中糖元的合成都属于吸能反应。6．如图表示的是ATP和ADP之间的转化图，可以确定的是()A．a为ADP，b为ATPB．能量1和能量2来源相同C．酶1和酶2是同一种酶D．X1和X2是同一种物质答案D解析由图中能量的方向可以看出，a为ATP，b为ADP；能量1来自ATP中高能磷酸键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分说明放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解所释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2分别是水解酶和合成酶；X1和X2是同一种物质Pi。[实力提升]7．在细胞培育液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分别出细胞的ATP，发觉其含量变更不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能够说明()A．此过程中既有ATP合成又有ATP分解B．被32P标记的ATP是重新合成的C．ATP是细胞内的干脆能源物质D．ATP中远离腺苷的磷酸基团易脱离答案C解析培育液中加入32P标记的磷酸，短时间内可分别出带有32P的ATP，表明该细胞中已利用了32P标记的磷酸，合成了新的ATP；ATP的含量变更不大，所以此过程应伴随ATP的分解；由部分ATP的末端P已带上放射性标记可知，ATP中远离腺苷的磷酸基团易脱离。8．当条件相宜时，20个腺苷和60个磷酸基团最多可以组成的ATP和ATP分子中所含的高能磷酸键的个数分别是()A．20个，30个 B．20个，40个C．40个，40个 D．40个，60个答案B解析一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个高能磷酸键。所以最多可形成20个ATP分子，共含有40个高能磷酸键。9．(2024·优等生考试)如图为细胞中ATP及其相关物质和能量的转化示意图(M表示酶，Q表示能量)，下列叙述正确的是()A．Q1可以来源于光能，Q2不能转化为光能，M1和M2不是同一种酶B．吸能反应伴随着甲的形成，能量由Q2供应C．物质乙由腺嘌呤和核糖组成，是构成RNA的基本单位之一D．葡萄糖与果糖生成蔗糖的过程中，细胞中物质甲的量削减答案B解析Q1可以来源于光能，Q2可以转化为光能，酶具有专一性，M1和M2不是同一种酶，A错误；吸能反应伴随着ATP的水解，故伴随着甲(ADP)的形成，能量由Q2供应，B正确；物质乙是腺嘌呤核糖核苷酸，由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，是构成RNA的基本单位之一，C错误；葡萄糖与果糖生成蔗糖的过程中消耗能量，故细胞中物质甲的量增多，D错误。10．如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是()A．图1中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键B．图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量C．吸能反应与ATP合成相联系，放能反应与ATP水解相联系D．酶1、酶2是不一样的酶，但它们的合成场所都是核糖体答案C解析吸能反应与ATP水解相联系，放能反应与ATP合成相联系。11．下列关于细胞内各种能量的转化关系的叙述，正确的一项为()A．细胞内各种分子中的化学能可干脆用于各项生命活动B．ATP水说明放的能量可干脆用于各项生命活动C．通过细胞呼吸产生的能量可干脆用于各项生命活动D．细胞内各种分子的化学能只能转化为化学能答案B解析细胞内的主要能量形式是细胞内各种分子的化学能，但是各种分子所含有的化学能不能干脆用于各项生命活动，必需通过ATP—ADP循环才可被细胞用来进行各项生命活动，ATP是细胞中的“能量通货”，所以A、C两项错误；细胞内的各种分子所具有的化学能通过放能反应，有一部分可转化为热能，不仅仅是转化为各种化学能，故D项错误。12．下图是腺苷三磷酸的分子结构。请据图回答下列问题：(1)每1分子的ATP是由________________________________组成的。(2)ATP中的A表示________。(3)图中方框中的物质名称是________。(4)ATP的分子结构简式可以写成________________。(5)把萤火虫的尾部组织取下，过一段时间荧光就消逝了。假如滴一滴ATP溶液，荧光将复原，这说明萤火虫发出荧光所需能量是____________转化的，可以用反应式______________表示。A．ATPB．肌糖元C．磷酸D．葡萄糖答案(1)1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团(2)腺苷(3)腺苷(4)A—P～P～P(5)ATP中的化