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)
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()
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
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
?
??
??呼吸作用：动物和人
??
?呼吸作用光合作用绿色植物
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。 [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)
(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
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
(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
(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：H 2O 和CO 2。
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。
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
①参与构成
细胞的组成
???纤维素：植物细胞壁的主要成分脱氧核糖：DNA 的组成成分核糖：RNA 的组成成分
2.脂质
(1)脂质的元素组成
(2)
(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。
【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()
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
课堂小结：
合成ATP