内容正文:
第一节 细胞与能量
知识内容
学考要求
选考要求
细胞内的吸能反应和放能反应
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ATP的化学组成和特点
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ATP在能量代谢中的作用
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(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)萤火虫的发光需要能量吗?(需要);(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直接提供能量吗?(不能)。研究表明能为萤火虫发光直接提供能量的是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,主要用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。这节课我们就来了解ATP的有关知识。
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,既不会被消灭,也不能被创造。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普通磷酸键要多。
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是直接能源物质的验证
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2 mL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不发出黄色荧光说明葡萄糖不是直接供能物质。
(2)加入ATP溶液的试管B能持续发光,说明ATP是直接供能物质。
例1 (2017·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,不会被消失,也不会被创造
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的基本单位之一
D.a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动
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直接来源,a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动,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,改变形状,这是吸能反应。然后肌肉做功,失去能量,恢复原状,这是放能反应。
3.意义:ATP是细胞中普遍使用的能量载体,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