201x-201x高中生物第5章细胞的能量代谢本章整合北师大版必修1

第5章 细胞的能量代谢
第1节 生命活动的直接能源——ATP
学习目标
1.简述 ATP 的化学组成和生理功能。 2.写出 ATP 的分子简式。 3.理解 ATP 的储能和放能过程。
思维脉络 生理功能
ATP 分子简式 储能与放能过程
一二三
一、ATP 的生理功能
在细胞的能量代谢过程中,糖类、脂肪、蛋白质等有机物氧化分解释放出来 的能量,除了一部分以热能的形式散失外,剩余的能量首先要转移到 ATP 中, 然后再通过 ATP 的水解,释放出来供给各种生命活动。因此,ATP 是生物体 的直接能源物质。
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/9/192021/9/192021/9/192021/9/199/19/2021 •14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年9月19日星期日2021/9/192021/9/192021/9/19 •15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年9月2021/9/192021/9/192021/9/199/19/2021 •16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/9/192021/9/19September 19, 2021 •17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/9/192021/9/192021/9/192021/9/19
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3.下列是对人体细胞内关于 ATP 的描述,正确的是( ) A.各项生命活动所需 ATP 主要来自细胞呼吸 B.ATP 含有三个高能磷酸键 C.ATP 是生物体的主要能源物质 D.细胞内储有大量的 ATP,以供生命活动需要 解析:人体细胞内的 ATP,主要是通过细胞呼吸方式生成的。ATP 含有两个 高能磷酸键,且 ATP 水解时释放的能量直接用于生物体的各项生命活动,是 生物体的直接能源物质,但人体内的 ATP 储量很少。 答案:A

3．“高能磷酸键”中的“高能”是指该键
()
A．键能高
B．活化能高
C．水解释放的能量多 D．A、B、C都是
解析：ATP为高能磷酸化合物，其含有的高能量主要贮存
在高能磷酸键中，而这个高能磷酸键是指在水解时释放的
能量高。
答案：C
4．ATP中大量化学能储存在
()
A．腺苷内
B．磷酸基内
C．腺苷和磷酸基连接的键内 D．高能磷酸键内
1．下列植物的生理活动中，不消耗ATP的是 A．根毛细胞吸收水分 B．小肠上皮细胞吸收氨基酸 C．根细胞吸收无机盐 D．分生区细胞的分裂 解析：根毛细胞是渗透吸水，不消耗能量。 答案：A
()
2．据测定，世界著名重量级拳王——霍利菲尔德平均每次出
拳的力量高达200磅，能引起如此之高的拳击力量的直接
植物细胞
动物细胞
需能的生命活动
需能的生命活动
细胞分裂

吸收与分泌
植株的生长

物质合成
根对矿质元素离子的吸收ATP→神经传导和生物电
主动运输等

肌肉收缩等
ATP中的化学能可以直接转化成其他各种形式的能，用于各项 生命活动。这些能量的形式主要有以下6种：
(1)渗透能：细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移 动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能来自ATP。
符号 含义
A _腺_苷__
P
－
～
磷酸基 普通化学键 高__能_磷__酸_键____
(4)结构特点： ①ATP是细胞内的一种 高能磷酸 化合物，含有 两个 高能 磷酸键。 ②ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下， _远__离__腺__苷__的高能磷酸键易水解，释放出大量能量。 (5)功能： 直接 给细胞生命活动提供能量。

（3）如果在B点时往反应的混合物中加入少量同样的酶， 曲线会发生什么变化？为什么？请画出相应的曲线。
该曲线表明，B点的反应底物的浓度足够大，是酶 的数量限制了反应速率的提高，这时加入少量的酶， 会使反应速率加快。
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1.生物体内的能源物质总结
细胞中的重要能源物质——葡萄糖 生物体进行各项生命活动的主要能源物质——糖类 生物体进行各项生命活动的直接能源物质——ATP 生物体进行各项生命活动的最终能源——太阳能 生物体内的良好储能物质——脂肪 植物细胞中的重要储能物质——淀粉 动物细胞中的重要储能物质——糖原
（其它条件相同且适宜，一段时间后，测因变量。）
将乳清蛋白，淀粉，胃蛋白酶， 唾液淀粉酶和适量水，混合在一 个容器内，调整pH为2.0，保存 在37度水浴锅内一段时间后剩余 的物质为？
淀粉，水，胃蛋白酶，多肽
（4分）下面的三个图是某研究小组围绕探究H2O2分解 条件而获得的实验结果。试回答下列有关问题：
实验目的：探究PH对H2O2酶活性的影响 分析：不同的PH条件是自变量，H2O2酶活性的高低（ 测气泡产生量或观察点燃卫生香的燃烧程度是因变量）
方法步骤：
⑴取三支试管编号为ABC，分别加入1mlH2O2酶溶液 （分组编号，共性处理） ⑵A试管中加入1ml蒸馏水，B试管中加入1mlNaOH溶 液，C试管中加入1ml盐酸，混匀之后，三支试管中各 加入2ml H2O2，振荡。 （控制单一变量，共性处理，体现等量原则） ⑶其它条件相同且适宜，观察三支试管中的气泡产生量

玉米产量的可行性建议:
。
-9-
解析:(1)图 1 显示植物光合作用强度小于细胞呼吸强度,在图 2 中实际 光合速率的初始阶段应与图 1 所示状况相符;植物长期处于此状态下,则因 不能积累有机物而无法正常生长。(2)图 1 中 O2移动方向应为线粒体中 O2 既来源于外界,又来源于叶绿体。(3)图 2 中 M 点时光合速率的限制因素为 光照强度,B 点后主要限制因素为 CO2 浓度。(4)光照强度主要影响光反 应,CO2 浓度主要影响碳反应,增施有机肥、合理密植、正行通风等均可作 为增产的措施。
3.曲线解读
(1)A 点表示绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值,为呼吸 只进行细胞呼吸
速率 细胞释放 CO2、吸收O2
-4-
(2)AB 段光照较弱 细胞呼吸 > 光合作用 细胞释放 CO2、吸收O2
(3)B 点是光补偿点 光合作用 = 细胞呼吸 细胞外观上不与外界发生气体交换
-5-
(4)B 点后光照较强 光合作用 > 细胞呼吸 细胞吸收 CO2、释放O2
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/9/152021/9/152021/9/152021/9/159/15/2021 •14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年9月15日星期三2021/9/152021/9/152021/9/15 •15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年9月2021/9/152021/9/152021/9/159/15/2021 •16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/9/152021/9/15September 15, 2021 •17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/9/152021/9/152021/9/152021/9/15 • You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。 •

(2)机械能：细胞内各种结构的运动都是在做机械运动，所消耗 的就是机械能。例如，肌细胞的收缩、草履虫纤毛的摆动、精子尾 部的摆动、有丝分裂期间染色体的运动、腺细胞对分泌物的分泌 等，都是由ATP提供能量来完来的。
(3)电能：大脑的思考，神经冲动在神经纤维上的传导，以 及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消 耗的就是电能。电能是由ATP提供的能量转化而成的。
A TP的分子简式
[例2] ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学
结构看，原因是
()
①腺苷很容易吸收能量和释放能量
②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合
③第三个磷酸基(远离腺苷的那个)很容易从ATP上脱离，
使ATP转化为ADP，同时释放能量
④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能
(4)化学能：细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质 合成大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。
(5)光能：生物体用于发光的能量直接来自ATP，如萤火虫 的发光。
(6)热能：通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和 传递过程中的副产品。此外，ATP释放的能量中，一部分能量也 能用于动物体温的提升和维持。
供能物质是
()
A．人体细胞内的ATP
B．人体细胞内的葡萄糖
C．人体细胞内的脂肪
D．人体细胞内的蛋白质
解析：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP直接
提供能量。
答案：A
A TP的分子简式 [自读教材·夯基础]
(1)中文名称： 三磷酸腺苷 。 (2)结构简式： A－P～P～P 。 (3)符号含义：
3．ATP和ADP相互转化的意义 ATP在细胞内含量很少，由于ATP和ADP之间在细胞内相 互转化十分迅速，使细胞内ATP含量总是处于动态平衡之中。

(CH2O)]，还原
需要NADPH作为还原剂和酶的催化，并消耗能量(ATP分
解)。
答案：B
光合作用的意义
[自读教材·夯基础] (1)光合作用是生命活动的 直接 或 间接 的能源。 (2)光合作用保持大气中 O2 和 CO2 含量相对稳定。 (3)光合作用对于生物 进化 具有重要作用。
3．生物界最基本的物质代谢和能量代谢是
2．光合作用包括光反应和碳反应两个阶段，下列参与碳反应
必需的物质是
()
A．H2O、CO2、ADP
B．CO2、NADPH、ATP
C．H2O、CO2、ATP
D．NADPH、H2O、ADP
解析：光合作用碳反应过程包括二氧化碳的固定(CO2＋
C5
酶 ――→
2C3)和C3的还原[2C3
―N―A―DP―酶H―、―A―T→P
2．光反应阶段是在叶绿体中的类囊体薄膜 上进行的，其主要作用是捕获太阳光 能，将光能转化为化学能，并分解水释 放氧气。
3．碳反应阶段是在叶绿体内的基质中进 行的，主要包括二氧化碳的固定、三 碳化合物的还原和五碳化合物的再生等 过程。
4．光反应是碳反应的物质和能量的准备阶段；碳反应是光反应 的继续，是物质和能量转化的完成阶段。
()
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[NADPH]和O2的过程发生在基质中
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的 解析：叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上；H2O在光
下分解的过程也是在类囊体膜上进行的；CO2的固定和淀
粉的合成发生在碳反应中，在叶绿体的基质中进行。
相互 联系
光反应产物 NADPH 、ATP 为碳反应提供还原剂 和能量；碳反应产生的ADP 、Pi 为光反应形成 ATP 提供了原料

③CO2浓度:当外界环境中的CO2浓度增大时,对有氧呼吸有抑制 作用。
④含水量:在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的升高而加强, 随含水量的减少而减弱。
3.根据 CO2 释放量与 O2 消耗量判断细胞呼吸类型(呼吸底物为 葡萄糖)
(1)不消耗 O2,释放 CO2 只进行产生酒精的无氧呼吸。 (2)无 CO2 释放 只进行产生乳酸的无氧呼吸。 (3)CO2 释放量等于 O2 的吸收量 只进行有氧呼吸。 (4)CO2 释放量大于 O2 的吸收量 既进行有氧呼吸,又进行无 氧呼吸;多余的 CO2 来自产生酒精的无氧呼吸。
探究方法 能力展示
(2)对照实验设计题的一般解题思路 ①明确实验目的:认真阅读题干,找出关键性表达,搞清实验是解 决什么问题的,是验证性实验还是探究性实验,题干对于实验方法 是否有所提示。 ②明确实验的自变量和无关变量以及因变量是解题的关键。 ③根据实验的自变量确定所采取的对照方式。 ④选择合理的实验材料和用具,完成实验设计。
题型一
题型二
题型一
细胞呼吸的过程
【例1】 右以下图表示的是有氧呼吸过程。以下有关说法正确 的选项是( )
A.①②③中数值最大的是① B.产生①②的场所是线粒体 C.④代表的物质是氧气
解析:①②③分别表示有氧呼吸三个阶段所释放的能量,有氧呼 吸三个阶段中释放能量最多的是第三阶段,对应③;产生①②的场 所分别为胞质溶胶和线粒体基质;图中④代表第三阶段的O2,它与 [H]结合形成水;乳酸菌不能进展有氧呼吸。
(1)为生物体生命活动提供大局部能量。 (2)为其他化合物的合成提供原料。 (3)增强植物的抗病能力。
一二
二、细胞呼吸在生产、生活中的应用 1.作物栽培:采取措施保证植物细胞呼吸正常进展。 2.粮食贮藏:采取措施降低呼吸速率。 3.果蔬贮藏:采用降低氧浓度或降低温度的方法,延长贮藏时间。

无氧时产酒精
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进 行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌 实验结论通过细胞呼吸产生大量的 CO2和H2O ； 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸 产生 酒精 ，还产生少量的 CO2
[跟随名师·解疑难]
1．对细胞呼吸的理解
(1)呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫细胞呼吸。
生的CO2一样多
无氧条件下都产生酒精
实验 在有氧条件下酵母菌产生的 结论 CO2比无氧条件下多
在无氧条件下酵母菌产 生酒精，而在有氧条件 下不产生酒精
(2)原理： ①酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的二氧化 碳和水： C6H12O6＋6O2＋6H2O―酶―→6CO2＋12H2O＋能量 ②在无氧条件下进行无氧呼吸，产生酒精和少量的二氧化
细胞呼吸的方式
[自读教材·夯基础]
1．细胞呼吸的概述 (1)实质：分解 有机物 ，释放能量。 (2)产物： ATP 、CO2或其他产物。 (3)类型： 有氧呼吸 和 无氧呼吸 。
2．酵母菌的呼吸方式
取两个无菌锥形瓶，分别放入 等量的市售酵母，分别倒入少 量的质量分数为 10%无菌葡 配制酵母菌培养液萄糖 溶液，用无菌玻璃棒将酵 母块捣碎成糊状，向锥形瓶中 加入葡萄糖溶液至50 mL
3．细胞呼吸意义 (1)细胞呼吸提供了生物体生命活动所需要的 大部分能量 ； (2)细胞呼吸为其他化合物合成 提供原料 ； (3)细胞呼吸增强植物 抗病能力 。
(2)过程：
综上所述：①有氧呼吸的主要场所为 线粒体 ，原因是 线粒体内含有与 有氧呼吸 有关的酶。
②有氧呼吸的总反应式： 酶
C6H12O6＋6O2＋6H2O――→6CO2＋12H2O＋能量 。
(3)特点：
①必要条件： 有

第1节 生命活动的直接能源——ATP
1.简述ATP的化学组成和生理功能。 2.写出ATP的分子简式。 3.理解ATP在能量代谢中的应用。
一二三
一、ATP的生理功能 在细胞的能量代谢过程中,糖类、脂肪、蛋白质等有机物氧化分 解释放出来的能量,除了一部分以热能的形式散失外,剩余的能量 首先要转移到ATP中,然后再通过ATP的水解,将能量释放出来供给 各种生命活动。因此,ATP(三磷酸腺苷)是生物体的直接能源物质。
答案:C
题型一 题型二
题型二 ATP 与 ADP 相互转化 【例2】 下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下 列说法正确的是( )
A.图1中的A代表腺苷,方框中的结构代表腺嘌呤核糖核苷酸 B.图2中反应向右进行时,图1中的b、c键断裂并释放能量 C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性 D.酶1和酶2催化作用的机理是降低化学反应的活化能,两者作用 于同一种底物
A.肌糖原
B.磷酸肌酸
C.葡萄糖
D.ATP
解析:虽然四种物质都能为骨骼肌提供能量,但只有ATP能直接为其
提供能量。
答案:D
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2下列对人体细胞内ATP的描述,正确的是( ) A.各项生命活动所需ATP主要来自呼吸作用 B.ATP含有三个高能磷酸键 C.ATP是生物体的主要能源物质 D.细胞内储有大量的ATP,以供生命活动需要 解析:人体细胞内的ATP,主要是通过细胞呼吸方式生成的。ATP含 有两个高能磷酸键,且ATP水解时释放的能量直接用于生物体的各 项生命活动,是生物体的直接能源物质,但人体内的ATP储量很少。 答案:A
答案:C
题型一 题型二
反思领悟走出 ATP 的理解误区
误区
正确观点