3.1細(xì)胞與能量

1、細(xì)胞與能量必修一必修一3.1一、能量的轉(zhuǎn)化一、能量的轉(zhuǎn)化細(xì)胞內(nèi)的主要能源物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的主要能源物質(zhì) ，細(xì)胞內(nèi)的貯能物質(zhì)，細(xì)胞內(nèi)的貯能物質(zhì) 。細(xì)胞中主要的能量形式是細(xì)胞中主要的能量形式是 化學(xué)能化學(xué)能 。實(shí)驗(yàn)探究：螢火蟲發(fā)光的實(shí)驗(yàn)探究：螢火蟲發(fā)光的光能光能是否由葡萄糖的是否由葡萄糖的化學(xué)能化學(xué)能直接提供直接提供實(shí)驗(yàn)處理：用小刀將十只螢火蟲的發(fā)光器割下，實(shí)驗(yàn)處理：用小刀將十只螢火蟲的發(fā)光器割下，干燥干燥后研磨成后研磨成粉末粉末，等分成，等分成A A、B B兩份兩份光能光能AB15min無熒光無熒光暗處暗處葡萄糖葡萄糖溶液溶液清水清水熒光消失熒光消失無熒光無熒光為何不保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性直接用發(fā)光器來做

2、實(shí)驗(yàn)？為何不保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性直接用發(fā)光器來做實(shí)驗(yàn)？AB15min無熒光無熒光暗處暗處葡萄糖葡萄糖溶液溶液清水清水熒光消失熒光消失暗處暗處有熒光有熒光葡萄糖葡萄糖溶液溶液15min熒光消失熒光消失C無熒光無熒光比較比較A組和組和C組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能得出什么實(shí)驗(yàn)結(jié)論？組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能得出什么實(shí)驗(yàn)結(jié)論？研究資料：耶魯大學(xué)等科學(xué)家通過對(duì)昆蟲腹部發(fā)光器大量研究資料：耶魯大學(xué)等科學(xué)家通過對(duì)昆蟲腹部發(fā)光器大量復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的研究，闡釋了螢火蟲的發(fā)光機(jī)制。他們發(fā)復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的研究，闡釋了螢火蟲的發(fā)光機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)涉及了兩類化學(xué)物質(zhì)，現(xiàn)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)涉及了兩類化學(xué)物質(zhì)，一類被一類被稱作熒

3、光素，另一類被稱為三磷酸腺苷（稱作熒光素，另一類被稱為三磷酸腺苷（ATP）。）。 這兩種這兩種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物在遇到氧氣后就會(huì)發(fā)光物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物在遇到氧氣后就會(huì)發(fā)光暗處暗處有熒光有熒光ATP溶液溶液15min熒光消失熒光消失D葡萄糖被吸收進(jìn)發(fā)光細(xì)胞，在細(xì)胞內(nèi)氧化分解產(chǎn)生葡萄糖被吸收進(jìn)發(fā)光細(xì)胞，在細(xì)胞內(nèi)氧化分解產(chǎn)生ATPATP，ATPATP直接供能產(chǎn)生熒光直接供能產(chǎn)生熒光思考：思考：D組實(shí)驗(yàn)結(jié)果與組實(shí)驗(yàn)結(jié)果與A組（粉末組（粉末+葡萄糖葡萄糖無熒光）、無熒光）、C組組（發(fā)光器（發(fā)光器+葡萄糖葡萄糖有熒光）對(duì)比可說明什么有熒光）對(duì)比可說明什么細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)能細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)能可以通過可以

4、通過ATPATP轉(zhuǎn)變成其他能量轉(zhuǎn)變成其他能量二、吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)二、吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)如：細(xì)胞呼吸，肌肉做功如：細(xì)胞呼吸，肌肉做功 C6H12O6+O2 酶酶 CO2 + H2O + +能量能量(大大分子分子-小小分子分子)(小小分子分子-大大分子分子)如：蛋白質(zhì)合成，光合作用如：蛋白質(zhì)合成，光合作用 氨基酸氨基酸酶酶蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)+ +能量能量 釋放釋放儲(chǔ)存儲(chǔ)存 三、三、ATPATP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) A A：腺苷（腺嘌呤腺苷（腺嘌呤+ +核糖）核糖）P P：磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)（1） 結(jié)構(gòu)簡式：結(jié)構(gòu)簡式：APPP（2） 元素組成：元素組成：C C、HH、OO、NN、P P高能磷酸鍵高能磷酸鍵低能磷酸鍵低

5、能磷酸鍵（3） ATP和和ADP的相互轉(zhuǎn)化的相互轉(zhuǎn)化ATP分子分子末尾的高能磷酸末尾的高能磷酸鍵易水解斷裂和重新形成。伴隨能量鍵易水解斷裂和重新形成。伴隨能量的儲(chǔ)存和釋放。的儲(chǔ)存和釋放。 PPPPPP+能能量量水解水解ADPADPATPATP（腺苷二磷酸）（腺苷二磷酸）ATPATPADPADP+PiPi+能能量量高能磷酸鍵高能磷酸鍵H2O 反應(yīng)場所：反應(yīng)場所：任何活細(xì)胞內(nèi)任何活細(xì)胞內(nèi)各項(xiàng)生命活動(dòng)各項(xiàng)生命活動(dòng)遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵ATPATP水解酶水解酶呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用動(dòng)物、真菌等動(dòng)物、真菌等綠色植物ADP +Pi +ATP ATP合成酶合成酶能

6、量能量 能量的來源：能量的來源： 能量的去向：能量的去向： 反應(yīng)場所：反應(yīng)場所：儲(chǔ)存在遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵儲(chǔ)存在遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵呼吸作用呼吸作用分解有機(jī)物釋放的分解有機(jī)物釋放的化學(xué)能化學(xué)能和和光合作用光合作用中吸收的中吸收的光能光能線粒體，葉綠體，細(xì)胞溶膠線粒體，葉綠體，細(xì)胞溶膠H2O ATP ATP和和ADPADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)嗎？的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)嗎？ATP酶酶 酶酶ADP +Pi +能量能量ATPATP合成合成ATPATP分解分解場所場所細(xì)胞內(nèi)所有需要細(xì)胞內(nèi)所有需要能量能量的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)酶酶能量能量來源來源呼吸作用分解有機(jī)物釋呼吸作用分解有機(jī)物釋放的放的化學(xué)能化學(xué)能和光合作用和

7、光合作用中吸收的中吸收的光能光能儲(chǔ)存在儲(chǔ)存在ATPATP遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離A A的的高能磷酸高能磷酸鍵鍵的化學(xué)能的化學(xué)能線粒體、葉綠體、細(xì)線粒體、葉綠體、細(xì)胞溶膠胞溶膠ATPATP合成酶合成酶ATPATP水解酶水解酶物質(zhì)可逆，能量不可逆物質(zhì)可逆，能量不可逆ATPADP循環(huán)循環(huán)ATPADP脫水脫水合成合成水解水解 細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸放能反應(yīng)放能反應(yīng)吸能反應(yīng)吸能反應(yīng)能量能量能量能量1.1.一個(gè)人在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，每分鐘約有一個(gè)人在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，每分鐘約有0.5kg0.5kg的的ATPATP分解釋分解釋放能量，供運(yùn)動(dòng)所需。一個(gè)成年人在安靜的狀態(tài)下，放能量，供運(yùn)動(dòng)所需。一個(gè)成年人在安靜的狀態(tài)下，24h24h內(nèi)竟

8、內(nèi)竟有有40kg40kg的的ATPATP被水解。被水解。2.2.肌肉收縮的直接能源物質(zhì)是肌肉收縮的直接能源物質(zhì)是ATPATP。在人體安靜狀態(tài)時(shí)，肌肉。在人體安靜狀態(tài)時(shí)，肌肉內(nèi)內(nèi)ATPATP含量只能供肌肉收縮含量只能供肌肉收縮1 12s2s所需的能量。所需的能量。 1、機(jī)體每天消耗、機(jī)體每天消耗ATP總量很多總量很多2、細(xì)胞中、細(xì)胞中ATP含量很少，但含量很少，但ATP與與ADP轉(zhuǎn)換效率高轉(zhuǎn)換效率高 光合作用光合作用能源物質(zhì)小結(jié) 有機(jī)物中有機(jī)物中化學(xué)能化學(xué)能（細(xì)胞中的主要能源形式）（細(xì)胞中的主要能源形式）ATP 生命活動(dòng)的生命活動(dòng)的 能源物質(zhì)能源物質(zhì) 糖類是重要的糖類是重要的 物質(zhì)物質(zhì)油脂是良好

9、的油脂是良好的 物質(zhì)物質(zhì)光能光能 是生命活動(dòng)的是生命活動(dòng)的最終最終能量來源能量來源直接直接 能源能源貯能貯能光光合合作作用用細(xì)細(xì)胞胞呼呼吸吸各項(xiàng)生命活動(dòng)各項(xiàng)生命活動(dòng)水水解解ATP是是“能量通貨能量通貨” 例例. .下列有關(guān)下列有關(guān)ATPATP的敘述的敘述正確正確的是的是A A放線菌細(xì)胞產(chǎn)生放線菌細(xì)胞產(chǎn)生ATPATP的主要場所是線粒體的主要場所是線粒體B BATPATP在酶的作用下，可以連續(xù)脫下在酶的作用下，可以連續(xù)脫下3 3個(gè)個(gè)PiPi，釋放大量能量，釋放大量能量C CATPATP中大量的能量儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中中大量的能量儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中D DATPATP分子由分子由1 1個(gè)腺嘌呤和個(gè)腺嘌呤和3 3個(gè)磷酸基團(tuán)組成個(gè)磷酸基團(tuán)組成C例例. ATP轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為 ADP 可表示如下：式中可表示如下：式中X代表（代表（ ）A A、H H2 2O BO B、H CH C、P DP D、PiPiD ATP是生物界共用的直接能源物質(zhì)，也是惟一直接是生物界共用的直接能源物質(zhì)，也是惟一直接能源物質(zhì)能源物質(zhì) 綠色植物產(chǎn)綠色植物產(chǎn)ATP的場所