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2019-2020年高中生物 第一節(jié)細(xì)胞與能量教案 浙科版必修1 導(dǎo)學(xué)誘思 一、能量的轉(zhuǎn)化 1.化學(xué)能：活細(xì)胞中的各種分子具有的勢(shì)能通常被稱(chēng)作化學(xué)能，是細(xì)胞內(nèi)最主要的能量形式。 2.能量的轉(zhuǎn)化 (1)能量在生物體內(nèi)或細(xì)胞中進(jìn)行各種形式的相互轉(zhuǎn)變。 (2)生物體和細(xì)胞是開(kāi)放系統(tǒng)，生物體要與外界發(fā)生物質(zhì)和能量的交換。 (3)細(xì)胞的有序狀態(tài)的維持需要利用能量。 二、吸能反應(yīng)和放能反應(yīng) 1.吸能反應(yīng)：產(chǎn)物分子中的勢(shì)能比反應(yīng)物分子中的勢(shì)能高，即為吸能反應(yīng)。如：光合作用。 2.放能反應(yīng)：產(chǎn)物分子中的勢(shì)能比反應(yīng)物中的勢(shì)能低，即為放能反應(yīng)。如：細(xì)胞呼吸。 三、ATP是細(xì)胞中的能量通貨 1.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A—P～P～P （1）ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A—P～P～P，其中，A代表腺苷，T代表三，P代表磷酸基，“—”代表磷酸鍵，“～”代表高能磷酸鍵。ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。 （2）名稱(chēng)：腺苷三磷酸。 （3）ATP特點(diǎn)：ATP有2個(gè)高能磷酸鍵，每摩爾高能磷酸鍵斷裂釋放的能量多達(dá)30.54 kJ/mol；遠(yuǎn)離腺苷A的高能磷酸鍵易斷裂也易合成。 提示:你的一說(shuō)一笑、一蹦一跳都需要?jiǎng)恿?，這個(gè)動(dòng)力來(lái)自肌肉的收縮，但是肌肉的收縮也需要?jiǎng)恿?，這個(gè)動(dòng)力就是能量，那么肌肉收縮的直接能源物質(zhì)是什么？ 趣味思考:是細(xì)胞的能量“通貨”——ATP。 2.ATP—ADP循環(huán) 通過(guò)ATP的合成和水解使放能反應(yīng)所釋放的能量用于吸能反應(yīng)的過(guò)程，稱(chēng)為ATP—ADP循環(huán)。 ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式： 提示:電鰻能放電，其一次的放電量足以擊昏一頭水牛，你如果下水不小心也會(huì)被它擊昏，但是如果掌握一定的技巧也能把它捕捉。電鰻能放電，其能量的直接能源物質(zhì)是什么？如何捕捉電鰻？ 趣味思考:能量的直接來(lái)源是ATP，電鰻放電一次要消耗大量的ATP，在剛放電后去捕捉它它就不能立即放電，因?yàn)轶w內(nèi)補(bǔ)充的ATP還不足，所以可以快速捕捉它，若慢了還會(huì)放電把你擊昏。 核心解讀 1.ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化是不可逆反應(yīng) 生物體內(nèi)ADP與ATP可以相互轉(zhuǎn)化，但是反應(yīng)是不可逆的。 特別提醒 （1）酶不同：ATP的分解是一種水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶應(yīng)屬于水解酶；而ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶應(yīng)屬于合成酶。酶具有專(zhuān)一性，因此酶不同。 （2）能量來(lái)源不同：ATP水解釋放的能量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽(yáng)能，因此能量的來(lái)源不同。 （3）ATP合成與分解的場(chǎng)所不同：ATP合成的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體，而ATP水解的場(chǎng)所較多。因此其合成與分解的場(chǎng)所不盡相同。[] 2.ATP中的能量是如何利用的？ ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)，生物體的一切生命活動(dòng)所需能量幾乎都要靠ATP提供。但是ATP只是作為細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”，ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)換為其他各種形式的能量，用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。這些能量形式主要有：機(jī)械能、電能、化學(xué)能、光能、熱能、滲透能等。 題例領(lǐng)悟 題型一　ATP的合成與利用 【例題1】 “ATPADP＋Pi＋能量”中的能量不可能用于（　?。? A.物質(zhì)合成 B.肌肉收縮 C.水分吸收 D.離子吸收和唾液的分泌 解析：水分吸收不消耗能量，A、B、D三項(xiàng)生理過(guò)程均需要消耗ATP水解釋放的能量。 答案：C 反思感悟 絕大多數(shù)生命活動(dòng)所需的能量都是由ATP直接供應(yīng)的，但是也有一些生命活動(dòng)不需要ATP供應(yīng)能量，如水分吸收和運(yùn)輸，其動(dòng)力來(lái)自蒸騰作用產(chǎn)生的拉力。 題型二　ATP與ADP的轉(zhuǎn)化 【例題2】 在活細(xì)胞中，下圖ATP—ADP循環(huán)過(guò)程永不停止地進(jìn)行著，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析回答下面ATP與ADP循環(huán)中的有關(guān)問(wèn)題： （1）ATP作為生物體生命活動(dòng)的________物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)______________，在②過(guò)程中，是由于____________鍵的斷裂而釋放出能量。 （2）在綠色植物的根細(xì)胞內(nèi)，與①相應(yīng)的生理活動(dòng)主要是在細(xì)胞內(nèi)的________中進(jìn)行的。 （3）A1和A2分別起什么作用？二者相同嗎？ （4）①中能量E1的來(lái)源有哪些？②中能量E2的去向有哪些？ 解析：ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，ATP在水解時(shí)遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵斷裂釋放出能量。ATP的水解和合成分別由水解酶和合成酶催化。植物根細(xì)胞產(chǎn)生ATP的部位主要是線粒體。在光合作用的光反應(yīng)階段和呼吸作用的過(guò)程中ADP轉(zhuǎn)化為ATP，所需的能量分別來(lái)自色素吸收轉(zhuǎn)化的光能和糖類(lèi)等有機(jī)物分解釋放的能量，ATP水解后，能量轉(zhuǎn)化為其他各種形式的能量，用于生物的各項(xiàng)生命活動(dòng)。主要有化學(xué)能、機(jī)械能、電能、滲透能等。 答案：（1）直接能源　A—P～P～P　遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸 （2）線粒體 （3）A1起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶；A2起催化作用，催化ATP的合成，是合成酶。二者不相同。 （4）植物細(xì)胞中E1中能量來(lái)自于色素吸收轉(zhuǎn)化的光能和糖類(lèi)等有機(jī)物分解釋放的能量，動(dòng)物細(xì)胞中E1中的能量來(lái)自于呼吸作用中糖類(lèi)等有機(jī)物分解釋放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。E2中能量的去向是轉(zhuǎn)化為其他各種形式的能量，用于生物的各項(xiàng)生命活動(dòng)，主要有化學(xué)能、機(jī)械能、電能、滲透能等。 反思感悟 高等植物體內(nèi)不同部位的細(xì)胞產(chǎn)生ATP的生理過(guò)程有差異： （1）含有葉綠體的細(xì)胞可通過(guò)光合作用、細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP。但是，在無(wú)光的條件下，只能通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP。 （2）不含葉綠體的細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP。 隨堂訓(xùn)練 1.一個(gè)ATP分子中含有腺苷、磷酸基和高能磷酸鍵的個(gè)數(shù)依次是（　　） A.1、3、3 B.3、2、1 C.1、3、2 D.1、1、2 解析：ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A—P～P～P，由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式即可得出答案。 答案：C 2.ADP轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP時(shí)需要（　?。? A.Pi、酶、腺苷和能量 B. Pi、能量 C.能量、腺苷和酶 D. Pi、能量和酶 答案：D 3.ATP中的A、T、P依次代表（　?。? A.胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸基 B.胸腺嘧啶、三個(gè)、磷酸基 C.腺苷、三個(gè)、磷酸基 D.腺苷、三個(gè)、腺嘌呤 答案：C 4.下列關(guān)于ATP的敘述中，正確的是（　?。? A.ATP分子中所有化學(xué)鍵都儲(chǔ)存著大量的能量，所以被稱(chēng)為高能磷酸化合物 B.腺苷三磷酸可簡(jiǎn)寫(xiě)為A～P～P～P C.ATP中大量的能量都儲(chǔ)存在腺苷和磷酸基團(tuán)中 D.ATP中大量的能量?jī)?chǔ)存在高能磷酸鍵中 解析：腺苷三磷酸的分子式可簡(jiǎn)寫(xiě)為A—P～P～P，其中，P與P之間的高能磷酸鍵儲(chǔ)存著大量的能量，所以稱(chēng)為高能磷酸化合物。 答案：D