1、第二章第二章 细胞能量的来源与转变细胞能量的来源与转变 第一节第一节 细胞中的能源物质细胞中的能源物质 目标导航 1.结合探究活动，说出 ATP 的结构和生理功能。2.结合表格阅读，简述糖类的 种类和作用。3.结合表格阅读，简述脂质的种类和作用。 一、细胞中的 ATP(阅读 P5455) 1ATP 的生理作用 ATP 是三磷酸腺苷的英文缩写， 它是活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。 它是所有生 物生命活动中的直接能源物质。 2ATP 的结构 ATP 的结构简式可以表示为 APPP， 其中的“A”表示腺苷， “P”表示磷酸基团， “” 表示高能磷酸键，ATP 中大量的化学能就储存在其中。 3
2、ATP 与 ADP 的相互转化 (1)ATP 酶 酶 ADPPi能量 (2)ATP 在细胞中的含量虽然很少， 但是通过 ATP 与 ADP 之间的相互转化， 使细胞内的 ATP 总是处于动态平衡之中，从而保证了细胞中能量的持续供应。 4ATP 合成时的能量来源 (1)动物细胞：主要来自于糖类、脂肪等有机物的氧化分解。 (2)植物细胞：光合作用生成的 ATP 来自叶绿体内光能的转化，细胞呼吸生成的 ATP 来自有 机物的氧化分解。 二、糖类(阅读 P5556) 1糖类含 C、H、O 三种元素，是细胞生命活动的主要能源物质。 2不能水解的糖是单糖。五碳糖中的脱氧核糖和核糖分别是 DNA 和 RNA
3、 的组成成分。 3 水解成两分子单糖的糖是二糖。 甘蔗、 甜菜含有大量蔗糖， 发芽的麦粒含有大量麦芽糖， 乳糖存在于动物细胞中。 4水解成许多单糖的糖是多糖。动物的肝脏、骨骼肌细胞中含有糖元，植物细胞中储存能 量的物质是淀粉，构成植物细胞壁的是纤维素。 三、脂质(阅读 P5556) 1元素组成 主要是 C、H、O，有些脂质还含有 N 和 P。 2分类 (1)脂肪：C、H 的含量相对较高，是细胞内主要的贮能物质，还有保温、缓冲和减压作用。 (2)类脂：类脂包括磷脂和糖脂，磷脂是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。 它包括胆固醇、 性激素、 维生素 D、
4、 肾上腺皮质激素等。 判断正误： (1)ATP 中文名称为三磷酸腺苷，结构简式为 APPP，其中 A 为腺嘌呤。( ) (2)1 分子 ATP 中含有 1 个腺苷，2 个高能磷酸键，3 个磷酸基。( ) (3)ATP 的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，远离 A 的那个高能磷酸键易水解，释 放出大量能量。( ) (4)ATP 水解时，两个高能磷酸键都断裂，生成 ADP 和 Pi。( ) (5)ADP 生成 ATP 的过程需要 Pi，不需要能量。( ) (6)ATP 与 ADP 相互转化的反应式可表示为 ATP 酶1 酶2 ADPPi能量。( ) (7)ATP 与 ADP 的相互转化时刻不停
5、地发生在动态平衡之中，且是生物界的共性。( ) (8)糖类是细胞生命活动的主要能源物质。( ) (9)糖类包括单糖、二糖和糖元。( ) (10)人和动物体内含有麦芽糖。( ) (11)脂质包括脂肪、类脂和胆固醇。( ) (12)脂质的作用是储能、保温、缓冲、减压。( ) (13)磷脂是构成生物膜的重要成分。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)(13) 一、细胞中的 ATP 1探究活动：ATP 的生理作用 实验原理 ：ATP 能使疲劳的腓肠肌恢复收缩能力 活动程序 制备蛙腓肠肌放于质量浓度为 0.65g/dL 的氯化钠
6、溶液中备用,将蛙腓肠肌放于滴有 质量浓度为 0.65g/dL 氯化钠溶液的载玻片上使其呈直线状,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,向肌肉滴 1 滴质量浓度为 1.2g/dL 的葡 萄糖溶液，用铜锌叉刺激，测量并记录其长度,吸去葡萄糖溶液；向肌肉滴 1 滴 ATP 溶液，用铜锌叉刺激，测量并记录其长度 实验结论实验结论 ：ATP 是肌肉收缩的直接能源物质，而葡萄糖则不是。 2ATP 的分子组成及特点 (1)组成特点：一个 ATP 分子中含有一个腺苷和 3 个磷酸基。 (2)结构特点 高能量：ATP 是一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。 不稳定：在有关酶的催
7、化作用下，远离腺苷的高能磷酸键易断裂，释放出大量能量。 3ATP 的功能 细胞代谢所需要的能量绝大多数是由细胞内的 ATP 直接提供的，ATP 是细胞代谢所需能量 的直接来源。 4ATP 与 ADP 的相互转化 项目 ATP 的合成 ATP 的水解 反应式 ADPPi能量 酶 ATP ATP 酶 ADPPi能量 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 反应条件 ATP 合成酶 ATP 水解酶 能量来源 光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸) 高能磷酸键中的能量 能量去路 形成高能磷酸键储存在 ATP 中 用于各项生命活动 5.ATP 中能量的来源和去向 1ATP 的组成元素是什么
8、？ 答案 ATP 是由 C、H、O、N、P 五种元素组成的。 2ATP 和 RNA 在组成成分上有怎样的联系？ 答案 ATP 去掉两个磷酸基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。 3ATP 彻底水解会得到哪些成分？ 答案 ATP 彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。 4ATP 在细胞中的含量很少，如成年人细胞内 ADP 和 ATP 的总量仅为 210mg，而一个 正常成年人在静止状态下 24h 消耗 40kgATP。ATP 在细胞中的含量并不多，为什么能为生 命活动提供大量的能量？ 答案 ATP 在细胞内的含量很少，但 ATP 与 ADP 在细胞内的相互转化十分迅速
9、，所以可以 为生命活动提供直接能源，也使细胞内 ATP 的含量总处在动态平衡之中。 5ATP 和 ADP 相互转化的反应式中的酶一样吗？是一种可逆反应吗？ 答案 不一样，ATP 的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶，而 ATP 的合成 是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。 ATP 和 ADP 相互转化的反应是不可逆的，因为 ATP 与 ADP 转化时，物质虽然可逆，但能 量不可逆，而且 ATP 的合成与水解场所各不相同，两过程中参与的酶也不相同。 1如图表示的是 ATP 与 ADP 之间的转化图，可以确定( ) AA 为 ADP，B 为 ATP B能量 1 和能量 2 来源相同
10、 C酶 1 和酶 2 是同一种酶 DX1和 X2是同一种物质 问题导析 (1)由图中能量的方向可以看出 A 释放能量，所以 A 为 ATP，B 为 ADP；(2)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 解释放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解所释放的化学能外，还可以来自光能； (3)酶 1 和酶 2 是催化不同反应的不同的酶；(4)X1和 X2是同一种物质 Pi。 答案 D 一题多变 判断正误： (1)上题中两个反应发生的场所是一样的。( ) (2)ATP 与 ADP 是同一种物质的两种形态。( ) (3)细胞内 ATP 含量很多
11、，从而保证了生命活动所需能量的持续供应。( ) 答案 (1) (2) (3) 二、糖类 1糖类的化学组成和种类 2糖类的不同分类 (1)按化学性质 还原糖：单糖、麦芽糖、乳糖 非还原糖：蔗糖、多糖 (2)按功能分 参与构成细胞的,重要组成成分 纤维素：植物细胞壁的组成成分 脱氧核糖：DNA的组成成分 核糖：RNA的组成成分 细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。 细胞的储能物质：淀粉、糖原。 1糖类是主要的能源物质，是不是意味着所有的糖类都是能源物质？ 答案 不是。如核糖、脱氧核糖等均不是能源物质。 2从有无还原性上看，葡萄糖、果糖和麦芽糖是还原性糖，而蔗糖和淀粉是非还原性糖。 2存在于 RNA
12、 而不存在于 DNA 中，存在于动物细胞质而不存在于植物细胞质中的糖类物 质分别是( ) A核糖、糖元 B蔗糖、纤维素 C脱氧核糖、麦芽糖 D脱氧核糖、淀粉 问题导析 (1)核糖是核糖核酸的组成成分，主要存在于动植物细胞的细胞质内。脱氧核糖 是脱氧核糖核酸的组成成分，主要存在于动植物细胞的细胞核内。 (2)糖元存在于动物细胞的细胞质中，蔗糖、淀粉、纤维素存在于植物细胞中。 答案 A 一题多变 上题中的糖属于组成核酸的五碳糖有： _； 属于多糖的是： _； 属于二糖的是： _ 答案 核糖、脱氧核糖 糖元、纤维素、淀粉 蔗糖、麦芽糖 三、脂质 细胞中的脂质种类和生理功能 种类 生理功能 脂肪 (1
13、)细胞内主要的贮能物质 (2)很好的绝热体，有隔热、保温的作用 (3)能缓冲和减压，可以保护内脏器官 类脂 磷脂是构成细胞膜、细胞器膜等生物膜的重要成分 胆固醇 固醇类 (1)构成细胞膜的重要成分 (2)参与血液中脂质的运输 性激素 促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成 维生素D 能有效地促进人和动物肠道对 Ca、P 的吸收 1为什么“瘦子怕碰”“胖子怕热”？ 答案 瘦子的皮下及内脏器官之间脂肪少，胖子则相反；脂肪具有缓冲压力和保温作用。 2黑熊在冬眠前要大量的进食，为冬眠积聚能量，这些能量主要储存在哪种成分中？ 答案 脂肪是动物体内主要的储能物质。 3儿童晒太阳会预防佝偻病(骨骼发育
14、不全)，原理是什么？ 答案 在人的表皮细胞中有胆固醇，在日光中的紫外线照射下能转变成维生素 D， 维生素 D 能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收，促进骨骼的发育。 4能源物质的功能都是供能吗？ 答案 不一定，如蛋白质的主要功能是参与构成细胞的结构和调节代谢。 3脂质在细胞中具有独特的生物学功能，下面有关脂质物质的生物学功能中，属于磷脂生 物学功能的是( ) 生物膜的主要成分 储存能量的分子 构成生物体表面的保护层 很好的绝热体， 具有保温作用 具有生物学活性，对生命活动起调节作用 ABCD 问题导析 (1)磷脂是构成细胞膜的主要成分。 (2)脂肪具有储能、缓冲、减压和保温等作用。 (3)性
15、激素对生命活动具有调节作用。 答案 C 一题多变 上题中属于脂肪的作用包括_；固醇包括_、_、维生素 D、_，属 于固醇的作用包括_。 答案 胆固醇 性激素 肾上腺皮质激素 1.ATP 中 A、T、P 依次代表( ) A胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸基 B腺苷、三个、磷酸基 C胸腺嘧啶、三个、磷酸基 D腺苷、三个、腺嘌呤 答案 B 解析 ATP 的中文名称为三磷酸腺苷，其结构简式为 APPP，其中 A 代表腺苷，T 代 表三个，P 代表磷酸基。 2.ATP 转化为 ADP 可表示为下图，式中 a 和 b 分别代表( ) AH2O、H BPi、H2O CH2O、Pi D能量、Pi 答案 C 解析 ATP
16、 在水解时，远离 A 的那个磷酸基就脱离下来，形成 Pi，同时释放出能量。 3.在细胞内的脂质中，对生物体正常的新陈代谢和生殖过程起着积极的调节作用的是( ) A脂肪 B磷脂 C固醇 D维生素 D 答案 C 解析 脂肪主要是生物体内储存能量的物质， 此外， 人和高等动物体内的脂肪还有减少身体 热量散失，维持体温恒定，减少内部器官之间的摩擦和缓冲外界压力的作用；磷脂主要是构 成生物膜的基本成分；固醇对维持生物体正常的新陈代谢和生殖过程起着积极的调节作用； 维生素 D 属于固醇。 4.细胞中脂肪的作用是( ) A贮能的主要物质 B性激素的主要成分 C酶的主要成分 D细胞膜的主要成分 答案 A 解析
17、 绝大多数酶是蛋白质；脂质包括脂肪、磷脂和固醇，其中磷脂参与细胞膜的组成，性 激素等部分激素属于固醇类物质，脂肪是主要的贮能物质。 5.ATP 是与能量代谢关系最为密切的化合物，请回答下列有关 ATP 的问题。 (1)写出在能量代谢过程中，ATP 释放和储存能量的反应式： _ _ _。 (2) 在 动 物 细 胞 内 形 成 ATP 所 需 要 的 能 量 主 要 来 自 _ ， 在 动 物 细 胞 的 _(结构)中能合成 ATP。 (3)如果 ATP 分子去掉两个磷酸基，则成为一磷酸腺苷，它是构成_的基本组成单位 之一。 (4)用、三种符号分别表示磷酸、核糖与腺嘌呤，试写出这三种分子在 ATP 中的连 接方式： _ _ _。 答案 (1)ATP 酶 酶 ADPPi能量 (2)细胞呼吸 线粒体和细胞质基质 (3)RNA (4) 解析 ATP 的结构简式为 APPP，水解去掉两个磷酸基后成为腺嘌呤核糖核苷酸，是 构成 RNA 的基本组成单位之一。动物细胞生命活动所需的能量绝大多数来自线粒体。
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