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2018-2019生物新课堂同步(课件+讲义+习题)中图必修1全国通用版第3单元 第2章 第1节 细胞中的能源物质

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         第二章 细胞能量的来源与转变
             第一节 细胞中的能源物质


     1.掌握  ATP 的化学组成和特点。(重点)
     2.理解  ATP 与 ADP  之间的相互转化。(重难点)
     3.简述糖类、脂质的种类和作用。(重点)


                                 ATP  的  生  理  作  用  ( 实  验  )


     1.实验原理:ATP     能使疲劳的腓肠肌恢复收缩能力。
     2.活动程序
     (1)制备蛙腓肠肌,放于质量浓度为             0.65 g/dL 的 NaCl 溶液的培养皿中。
     (2)将蛙腓肠肌放于滴有质量浓度为             0.65 g/dL NaCl 溶液的载玻片上,使其
 呈直线状。

     (3)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。

     (4)向肌肉滴加质量浓度为         1.2 g/dL 的葡萄糖溶液,用铜锌叉刺激,测其长
 度。

     (5)吸去葡萄糖溶液,向肌肉滴           ATP  溶液,用铜锌叉刺激,测其长度。


     [合作探讨]
     探讨1:该实验的自变量和因变量分别是什么?有实验对照吗?
     提示:自变量为       ATP 和葡萄糖,因变量为刺激肌肉是否收缩。该实验的对
照类型为自身对照。

     探讨2: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
                中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

 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 中的萤火虫不发出黄色荧光说明什么?
     提示:葡萄糖不是直接供能物质。

     (2)加入 ATP  溶液的   B 试管中的萤火虫能持续发光,说明什么?
     提示:ATP    为直接供能物质。

     [思维升华]
                          生物体内的能源物质总结

     (1)能源物质:糖类、脂肪、蛋白质、ATP;
     (2)主要能源物质:糖类;
     (3)储能物质:脂肪、淀粉(植物细胞)、糖元(动物细胞);
     (4)主要储能物质:脂肪;
     (5)直接能源物质:ATP;
     (6)最终能量来源:太阳能。


     1.科学家研究发现,向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液,肌
 肉不收缩;向同一条肌肉上滴             ATP 溶液,肌肉很快就发生明显的收缩现象。这
种现象说明了(  )
     A.葡萄糖是生物体生命活动的能源物质
     B.ATP 是生物体生命活动的能源物质
     C.葡萄糖是生物体生命活动的直接能源物质
     D.ATP 是生物体生命活动的直接能源物质
     【解析】 题干所述现象表明葡萄糖不能直接供给生命活动能量而                             ATP 可

 以,说明    ATP 是生物体生命活动的直接能源物质。

     【答案】 D
     2.海洋中电鳗有放电现象,其电能是(  )
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    A.由于有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来
    B.由热能转变而来
    C.由光能转变而来
    D.由 ATP 转变成    ADP 时释放的化学能转变而来
    【解析】 生物体生命活动所需能量的直接来源是                      ATP。

    【答案】 D
    3.生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次
是(  )
    A.太阳能、糖类、ATP                  B.ATP、糖类、脂肪
    C.ATP、脂肪、太阳能                  D.ATP、糖类、太阳能
    【解析】 生物体内生命活动的直接能源物质是                     ATP,主要能源物质是糖
类,最终的能源物质是太阳能。

    【答案】 D

                                       细  胞  中  的  ATP


    1.功能:ATP   的中文名称是三磷酸腺苷,是生物体生命活动的直接能源物
质。

    2.结构简式:A-P~P~P,“A”表示腺苷,“P”表示磷酸基,“~”表
示高能磷酸键,其内储存着大量的化学能,远离腺苷                       A 的高能磷酸键易断裂。
    3.相互转化的过程及能量来源


    Error!
    4.转化的原因及特点
    (1)原因:ATP   分子中远离      A 的那个高能磷酸键很容易水解。
    (2)特点:时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。
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    [合作探讨]
     探讨1:根据     ATP 结构式思考下列问题:


                                                     
     (1)图中①、②、③的结构分别是什么?
     提示:腺嘌呤、核糖、磷酸基团。

     (2)腺苷是由图中哪些结构组成的?
     提示:①②。

     (3)ATP 分子去掉    2 个磷酸基团后的剩余部分是什么物质?
     提示:腺嘌呤核糖核苷酸。

     探讨2:ATP    中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗?
     提示:不是。在       ATP 中,“A”代表腺苷(腺嘌呤+核糖);在碱基中,

“A”代表腺嘌呤。
     探讨3:ATP    在细胞内的含量是很少的,如成年人细胞内                   ADP  和 ATP 的总
 量仅为   2~10  mg,而一个正常成年人在静止状态下                24 h 将有  40 kg 的 ATP  发
 生转化。为满足能量需要,分析生物体是如何解决这一矛盾的?
     提示:ATP    与 ADP  在细胞内的相互转化是十分迅速的,且物质可以重复
利用,因此,能满足生命活动对能量的需要。

     探讨4:ATP    与 ADP  相互转化的过程是否是可逆反应?(从反应条件、能量
 来源和去向、反应进行的场所分析)
     提示:不是。ATP       合成的场所是细胞质基质、线粒体及叶绿体,能量来源

 是化学能或光能;ATP         水解的场所是各种需能部位,能量来源于高能磷酸键。

     [思维升华]
     1.ATP 的分子组成(如图)
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     (1)元素组成:ATP     是由   C、H、O、N、P      五种元素组成的,这与核酸的元
素组成是相同的。

     (2)ATP 的结构组成可以用“1、2、3”来总结,1                表示  1 个腺苷,2    表示两
个高能磷酸键,3        表示  3 个磷酸基团。
     2.ATP 与 ADP 间的相互转化过程不可逆
     反应式              酶      +   +能量       能量+     +      酶
                ATP――→ADP      Pi                Pi  ADP――→ATP
      类型               水解反应                       合成反应
                                          细胞质基质、线粒体、叶绿
      场所       活细胞内多种场所
                                          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  相互转化的过程应判断为“物质是可逆的,能量
 是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的,能量是不能循环的”。


     1.如图表示    ATP 的结构,下列相关说法正确的是(  )
                                                  【导学号:60150149】


     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
     D.a 键断裂释放的能量可以直接用于生命活动
     【解析】 选项       A,a  键断裂后形成      ADP  和 Pi。选项    B,ATP  中的字母
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 A 表示腺苷,而题图中的          3 表示腺嘌呤。选项        C,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。选项        D,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。

     【答案】 D

     2.对“ATP       ADP+Pi+能量”的叙述中,正确的是(  )

     A.①过程和②过程所需的酶都是一样的

     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.ADP 中的能量可来源于光能、热能,也可以转化为光能、热能
     【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,能量来源于呼吸作用中糖类等有机
 物的氧化分解,在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能,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。

     【答案】 C

                                        糖  类  与  脂  质


     1.糖类
     (1)糖类的化学组成及功能
     糖类元素组成是       C、H、O。生命活动需要的能量              70%以上来自糖的氧化分
 解,糖类是细胞生命活动的主要能源物质。

     (2)糖类的分类及生理作用 
       类别             特点                   常见种类或作用
        单                          五碳糖:核糖、脱氧核糖
                  不能水解的糖
        糖                          六碳糖:葡萄糖、果糖、半乳糖
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                                  蔗糖:甘蔗、甜菜
       二
             水解产生两分子单糖            麦芽糖:发芽的麦粒
       糖
                                  乳糖:动物细胞中常见的二糖
                                  糖元:动物的肝脏、骨骼肌细胞
             多糖是自然界中含量
       多                          的细胞质
             最多的糖,可水解生
       糖                          淀粉:植物细胞储存能量的物质
             成许多单糖
                                  纤维素:植物细胞壁的基本成分

    2.脂质
    (1)元素组成及分类
    脂质主要元素组成有         C、H、O,有的脂质还含有            N、P  等元素。脂质可分
为脂肪、类脂和固醇。

    (2)功能
    ①脂肪:细胞内的主要贮能物质;动物脂肪:保温、减少器官间摩擦、缓
冲外界压力。
    ②磷脂: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。

    3.细胞中的能源物质
    ATP 是生命活动的直接能源物质,糖类是主要的能源物质,脂肪是重要储
存能量物质,蛋白质也能为生命活动提供能量,这些物质中的能量最终都来自
太阳能。


   [合作探讨]
    探讨1:从糖类的元素组成上分析糖类彻底氧化分解的产物是什么?

    提示:H2O    和 CO2。
    探讨2:是否所有的糖类都能作为生物体内的能源物质发挥作用?请举例说
明。
    提示:不是。核糖和脱氧核糖组成核酸,纤维素构成细胞壁,均不能作为
生物体内的能源物质。

    探讨3:细胞内的糖类有核糖、脱氧核糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、
淀粉、纤维素、糖元等。
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    请将上述糖类在下图中进行归类。


    提示:


    探讨4:俗语说“瘦人怕撞,胖人怕热”,请结合脂质的有关内容分析其中
的原因。
    提示:脂肪具有缓冲、减压和保温作用。

    探讨5:导致公鸡出现“大红冠子花外衣”的主要物质是什么?其化学本质
是哪一类?主要作用是什么?
    提示:雄性激素;固醇类;促进生殖器官发育和生殖细胞的形成,激发并
维持第二性征。

    [思维升华]
    1.糖类
    (1)糖的化学组成、种类及分布


    (2)功能
             纤维素:植物细胞壁的主要成分
    ①参与构成     脱氧核糖:DNA的组成成分
    细胞的组成{      核糖:RNA的组成成分        )


    ②
    2.脂质
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    (1)脂质的元素组成
               脂肪             固醇               磷脂

          只含有   C、H、O       C、H、O      含有   C、H、O、N、P
    (2)脂质的种类


    (3)功能
    ①生物的储能物质,如脂肪。
    ②构成生物膜的重要成分,如磷脂。
    ③调节生命活动和生殖,如性激素。

    ④促进肠道对钙、磷的吸收,如维生素                 D。


    1.某动物体可以完成下列反应式(其中◇、○代表不同的单糖),其中◇—
○代表的二糖可能是(  )
                                                 【导学号:60150150】

    ◇—○+水      酶   ◇+○
              ――→
    A.麦芽糖                         B.乳糖
    C.蔗糖                          D.B 或 C
    【解析】 据图可知,某二糖水解成两个不同的单糖,因此为乳糖或蔗糖,

但是蔗糖只存在于植物体中,不存在于动物体中,故                       B 正确。

    【答案】 B
    2.下列关于生物体内糖类物质的叙述,正确的是(  )
    A.麦芽糖在动植物细胞中都能检测到
    B.单糖、二糖和多糖在细胞内可以相互转化
    C.糖类物质都是细胞内的能源物质
    D.糖类物质在细胞内不能储存
    【解析】 动物细胞不含有麦芽糖;核糖、脱氧核糖、纤维素不是能源物
质;肌糖元和肝糖元能暂时储存。
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     【答案】 B
     3.脂质不具有的功能是(  ) 
                                                  【导学号:60150151】

     A.参与生物膜的构成
     B.调节代谢
     C.携带遗传信息
     D.储存能量
     【解析】 脂质包括脂肪、类脂和固醇,脂肪是细胞内良好的储能物质,

 类脂中的磷脂是细胞膜、各种生物膜的重要成分,固醇中的性激素、维生素
 D 具有调节作用;携带遗传信息是核酸的功能。

     【答案】 C


     1.ATP 的结构简式可以简写成(  )

     A.A—P—P~P                     B.A—P~P~P
     C.A~P~P—P                     D.A~P~P~P
     【解析】 ATP     的结构简式是腺苷与第一个磷酸基团通过普通化学键连接,
三个磷酸之间是通过两个高能磷酸键连接的。

     【答案】 B
     2.下列对   ATP 的叙述中,错误的是(  )
                                                  【导学号:60150152】

     A.远离  A 的高能磷酸键容易水解
     B.只在光合作用中产生
     C.ATP 和 ADP  可以相互转化
     D.生命活动的直接供能物质
     【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;

细胞内通过      ATP 与  ADP 快速相互转化,提供了稳定的供能环境;ATP                    是生物
 生命活动的直接能源物质;ATP             在呼吸作用和光合作用过程中都能合成。

     【答案】 B
     3.ATP 在细胞内的含量及其生成速度分别为(  )
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     A.很多、很快                       B.很少、很慢
     C.很多、很慢                       D.很少、很快
     【解析】 ATP     在细胞内含量很少,通过            ATP 与  ADP 迅速的相互转化提
供稳定的供能环境。

     【答案】 D
     4.下图为细胞中由       C、H、O   三种元素组成的某种化合物的形成,据图回答:

                                                  【导学号:60150153】


     (1)若 A 是单糖,则在核酸中的种类有                       和         。除上述两种
 外,还有            、         、         等。
     (2)若 B 是由  2 分子单体    A 缩合而成的化合物,则          B 称为            。植物
 细胞中最重要的是                   和           ,人和动物乳汁中含量最丰富的是        
 。

     (3)若 B 是由大量单体      A 缩合而形成的化合物,则           B 称为            ,在人
 和动物的肝脏中是指                 ,在马铃薯块茎中,主要指                     和能形成高
 等植物细胞壁的               。
     (4)物质 C 是         ,在动物体内除图示功能外,还有                    
 作用。

     (5)与物质  B 相比,物质      C 作为储能物质的原因是                                                             
                                                        。
     【答案】 (1)脱氧核糖 核糖 葡萄糖 果糖 半乳糖
     (2)二糖 蔗糖 麦芽糖 乳糖
     (3)多糖 肝糖元 淀粉 纤维素
     (4)脂肪 保温、缓冲和减压
     (5)物质 C 分子中氧的含量远远少于物质              B 中氧的含量,而氢含量多,储存
能量多
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课堂小结:
          网络构建                              核心回扣

                                 1.ATP 的结构简式是       A-P~P~
                                 P,其中“A”表示腺苷,“P”代
                                 表磷酸基团,“~”代表高能磷酸
                                 键。

                                 2.一个  ATP  分子中有    1 个腺苷,
                                 2 个高能磷酸键,3       个磷酸基团。
                                 3.ATP 与  ADP 相互转化的反应式

                                 是  ATP     ADP+Pi+能量。
                                 4.合成  ATP  所需的能量可来源于
                                 光合作用和呼吸作用。

                                 5.ATP 是生命活动的直接能源物质。

                                 6.糖类是细胞中的主要能源物质,
                                 脂肪是重要储能物质。
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