高中生物 第二节细胞的能量 演示文稿课件 新人教版必修1

能量转换站能量转换站-叶绿体叶绿体通过绿色植物的光合作用，把光能以化学通过绿色植物的光合作用，把光能以化学能的形式储存在糖类、脂肪等有机物中。能的形式储存在糖类、脂肪等有机物中。动力工厂动力工厂-线粒体线粒体 生物体通过呼吸作用分解体内有机物，生物体通过呼吸作用分解体内有机物，释放其中的能量，用于生命活动。释放其中的能量，用于生命活动。 6CO2+12H2O C6H12O6+O2 酶 叶绿体 C6H12O6+6H2O+6O2 酶6CO2+12H2O+能量 植物的光合作用植物的光合作用:生物的呼吸作用生物的呼吸作用:实例实例:是生物体进行生命活动的主要能源物质。是生物体进行生命活动的主要能源物质。糖类糖类是生物体内贮存能量的物质。是生物体内贮存能量的物质。脂肪脂肪 这其中的能量能不能直这其中的能量能不能直接被生物体利用呢？接被生物体利用呢？ 不能。从有机物中释放出来的能量需要转化成不能。从有机物中释放出来的能量需要转化成一种活跃的化学能以后才能用于各项生命活动，这种一种活跃的化学能以后才能用于各项生命活动，这种活跃的化学能就是活跃的化学能就是三磷酸腺苷三磷酸腺苷，简称为，简称为ATP。新陈代谢与新陈代谢与ATP 纯净的纯净的ATP是白色粉未状，能够溶于水，是白色粉未状，能够溶于水，可作为一种药品，可作为一种药品， ATP片剂可以口服，而片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于是用于辅助辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病，起到改善患者新陈代谢状况心肌炎等疾病，起到改善患者新陈代谢状况的作用。的作用。小资料小资料新陈代谢与新陈代谢与ATP什么是什么是什么是什么是什么是什么是ATPATPATP？ATP是三磷酸腺苷是三磷酸腺苷(a adenosine denosine t tri rip phosphatehosphate)的英的英文缩写符号，文缩写符号， A-腺苷、腺苷、T-三、三、P-磷酸基。磷酸基。ATP的分子结构简式是：的分子结构简式是：AP P P 。 ATP是一种高能磷酸化合物。不仅因为是它的分是一种高能磷酸化合物。不仅因为是它的分子结构中含有磷酸，还因为它在水解时释放的能子结构中含有磷酸，还因为它在水解时释放的能量是量是3054kjmol（千焦每摩尔）（千焦每摩尔）（一般将水（一般将水解时，能够释放解时，能够释放2092kjmol能量的化合物都能量的化合物都叫做高能化合物）。叫做高能化合物）。ATP的水解释放的能量是一般磷酸键水解时释放的水解释放的能量是一般磷酸键水解时释放能量的两倍以上。能量的两倍以上。P P P APPP 腺嘌呤高能磷酸键核糖腺苷(A)ATP分子结构 简 式三个磷酸基团三磷酸腺苷 ATP 的结构的结构 ATP是生物体新陈代谢所需能量的直接来源。是生物体新陈代谢所需能量的直接来源。ATP如何释放其中的能量？如何释放其中的能量？A 物质运输物质运输B 物质合成物质合成C 细胞分裂细胞分裂D 肌肉收缩肌肉收缩E 生物发光等生物发光等 ATP与与ADP的相互转化的相互转化（ADP是二磷酸腺苷的英文缩写）是二磷酸腺苷的英文缩写）A P P PA P P + Pi二磷酸腺苷（二磷酸腺苷（ADP）水解酶水解酶能量能量ATP在细胞中含量很少。在细胞中含量很少。细胞内细胞内ATP的形成迅速。的形成迅速。 ATP在水解酶作用下哪个键断裂？ADP又是如何转化成又是如何转化成ATP的呢？的呢？ 需要另一种酶（合成酶）的催化，需要磷需要另一种酶（合成酶）的催化，需要磷酸（酸（Pi）和）和能量能量，ADP就可转化成就可转化成ATP。 酶不同酶不同 能量来源和去向不同能量来源和去向不同ADP转化成转化成ATP过程中的能量是从哪里来过程中的能量是从哪里来的呢？的呢？生物将生物将ADP转化成转化成ATP时所时所需能量的需能量的根本来源根本来源是什么？是什么？是是光能光能。绿色植物通过光合作用，将光能转。绿色植物通过光合作用，将光能转化成化成ATP中的化学能，并将中的化学能，并将ATP中的化学能中的化学能最终储存在糖类等有机物中。最终储存在糖类等有机物中。能能源源物物质质能源物质能源物质 糖类（主要能源物质）糖类（主要能源物质） 、脂类、蛋白质、脂类、蛋白质储能物质储能物质 脂肪、淀粉（植物细脂肪、淀粉（植物细胞）、糖元（动物细胞）胞）、糖元（动物细胞）能量直接来源能量直接来源 A（三磷酸腺苷）（三磷酸腺苷）最终能量来源最终能量来源 太阳光能太阳光能直直接接能能源源物物质质 分子简式分子简式 ，其中：，其中：A代表腺苷，代表腺苷，代表磷酸基，代表磷酸基，代表高能磷酸键，代表高能磷酸键，代表普通化学键。代表普通化学键。 与与 的关系的关系 在酶的作用下，在酶的作用下，ATP中远离中远离A的高能的高能磷酸键水解，释放出其中的能量，磷酸键水解，释放出其中的能量，同时生成同时生成ADP和和Pi；在另一种酶的；在另一种酶的作用下，作用下，ADP接受能量与一个接受能量与一个Pi结结合转化成合转化成ATP。 合成时的合成时的 能量来源能量来源 植植光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用 动动呼吸作用呼吸作用 磷酸肌酸磷酸肌酸 分解时的分解时的 能量利用能量利用 细胞分裂、根吸收矿质元素、肌肉细胞分裂、根吸收矿质元素、肌肉收缩等生命活动。收缩等生命活动。 ATP是细胞内能量转换的是细胞内能量转换的“中转中转站站”，可形象地把它比喻细胞内流通的，可形象地把它比喻细胞内流通的“能量货币能量货币”，是生物体内能量代谢的，是生物体内能量代谢的中心，在生物能量代谢中占有核心地位。中心，在生物能量代谢中占有核心地位。生物体内的新陈代谢正是因为细胞中的生物体内的新陈代谢正是因为细胞中的ATP才能顺利地完成。才能顺利地完成。 每个人生活都需要能量、使用能量，运动时每个人生活都需要能量、使用能量，运动时更需要为肢体活动持续地提供能量。各种化学能更需要为肢体活动持续地提供能量。各种化学能(碳水化合物、脂肪和蛋白质碳水化合物、脂肪和蛋白质)贮存在体内，最终贮存在体内，最终转化成三磷酸腺苷转化成三磷酸腺苷(ATP)。ATP是人体运动时的是人体运动时的直接供能物质。问题在于直接供能物质。问题在于ATP的数量有限。的数量有限。 运动时有四种不同的代谢过程向人体提供能运动时有四种不同的代谢过程向人体提供能量，两种是无氧的，两种是有氧的。究竟是哪种量，两种是无氧的，两种是有氧的。究竟是哪种代谢被用来提供能量，取决于运动的强度和持续代谢被用来提供能量，取决于运动的强度和持续时间时间。运动能量从哪里来？运动能量从哪里来？无氧能量系统无氧能量系统 是三磷酸腺苷是三磷酸腺苷磷酸肌酸磷酸肌酸(ATP-CP)系统和糖酵解系统和糖酵解系统。肌肉运动时，首先由系统。肌肉运动时，首先由ATP分解，将能量直接供应分解，将能量直接供应肌肉收缩。若运动很剧烈，则肌肉收缩。若运动很剧烈，则CP立即将能量转移到二立即将能量转移到二磷酸腺苷磷酸腺苷(ADP)分子上，生成分子上，生成ATP，ATP又继续分解供又继续分解供应能量。肌细胞中应能量。肌细胞中ATP存量很少，但存量很少，但CP的量却比的量却比ATP约多三倍，故二者的总和大致可供给约多三倍，故二者的总和大致可供给30秒钟的激烈运动。秒钟的激烈运动。该系统非常迅速，其中的两个化学反应该系统非常迅速，其中的两个化学反应( ? )缺一不可。缺一不可。如要继续运动，就得由糖元分解生成乳酸，同时释放能如要继续运动，就得由糖元分解生成乳酸，同时释放能量以生成量以生成ATP。 尽管乳酸会导致肌肉酸痛，但它所产尽管乳酸会导致肌肉酸痛，但它所产生的能量却是生的能量却是ATP-CP系统的两倍。糖酵解系统对应的系统的两倍。糖酵解系统对应的是高强度、持续时间在是高强度、持续时间在30秒秒3分钟之间的运动。分钟之间的运动。 这两个系统适应于短跑、跳跃、举重运动等。这两个系统适应于短跑、跳跃、举重运动等。有氧能量系统有氧能量系统 进行进行3分钟以上的运动，能量需要有分钟以上的运动，能量需要有氧代谢系统提供。它也同运动强度和持续氧代谢系统提供。它也同运动强度和持续时间直接相关。强度较低、持续时间大于时间直接相关。强度较低、持续时间大于3分钟小于分钟小于20分钟的运动，是氧化糖产生分钟的运动，是氧化糖产生大量的大量的ATP来供能。长于来供能。长于20分钟的低强度分钟的低强度运动则主要靠氧化脂肪来供能了（运动则主要靠氧化脂肪来供能了（ ？）。）。 在这一代谢过程中由于氧气能基本在这一代谢过程中由于氧气能基本满足需要，所以不会产生乳酸，肌肉不会满足需要，所以不会产生乳酸，肌肉不会酸痛。专家们认为，中、老年人参加体育酸痛。专家们认为，中、老年人参加体育锻炼以有氧代谢的运动项目为主，因为这锻炼以有氧代谢的运动项目为主，因为这对增强体质、延缓衰老有利（对增强体质、延缓衰老有利（？）。）。持续持续时间时间运动强度运动强度 运动类型运动类型无无氧氧能能量量系系统统ATP-CP系统系统 30秒钟秒钟 高强度高强度短跑、投掷、短跑、投掷、跳跃、举重跳跃、举重等等糖酵解系统糖酵解系统30秒秒3分钟分钟有有氧氧能能量量系系统统氧化糖类氧化糖类3分钟分钟-20分钟分钟 低强度低强度长跑、做体长跑、做体操、打太极操、打太极拳等运动拳等运动氧化脂肪氧化脂肪长于长于20分钟分钟1ATP分子中大量的化学能储存在 _内。2分子ADP中含有的腺苷、磷酸基团、高能磷酸键的数目依次是_、_、_个。高能磷酸键242ATP含量O2供给量abcdB2如图所示，能表示动物肌细胞内ATP含量与氧供给关系的曲线是 ( ) A、a B、b C、c D、d3、菠菜根毛细胞能产生ATP的场 所是（ ） A、 叶绿体 B、线粒体 C、 液泡 D、叶绿体、线粒体B1 1、2020个腺苷和个腺苷和4646个磷酸，在一定条件下最多可能合成多少个个磷酸，在一定条件下最多可能合成多少个ATPATP分子？分子？ （ ） A.60A.60个个 B.30B.30个个 C.20C.20个个 D.15D.15个个2 2、当一个活细胞中的、当一个活细胞中的ATPATP和和ADPADP含量之比由含量之比由552 2变为变为2525时，此时，此时细胞（）时细胞（） A.A.储存能量储存能量 B.B.消耗能量消耗能量 C.C.静止静止 D.D.呼吸作用减弱呼吸作用减弱DB3 3、ATPATP分子在细胞中能够释放能量和贮存能量，分子在细胞中能够释放能量和贮存能量，从结构看，其原因是：从结构看，其原因是： （ ） 腺苷很容易吸收能量和释放能量腺苷很容易吸收能量和释放能量 第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合 第三个磷酸基很容易从第三个磷酸基很容易从ATPATP上脱离，第二个上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使高能磷酸键断裂，使ATPATP转变成转变成ADPADP ADP ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADPADP转转变成变成ATPATP A. A. B. B. C. C. D. D. C4 4、分析未进食的小白鼠细胞内、分析未进食的小白鼠细胞内ADPADP与与ATPATP的的含量，若发现含量，若发现ADPADP的含量偏高（的含量偏高（ ） A.A.表示此细胞能量充足表示此细胞能量充足 B.B.表示此细胞内的葡萄糖氧化作用将加快表示此细胞内的葡萄糖氧化作用将加快 C.C.磷酸肌酸增加磷酸肌酸增加 D.D.此时细胞内的葡萄糖多被用于合成糖元此时细胞内的葡萄糖多被用于合成糖元B5 5、动物和人体在什么情况下发生下面的反应：、动物和人体在什么情况下发生下面的反应：（）（）ADP + ADP + 磷酸肌酸磷酸肌酸酶酶A .肌体消耗肌体消耗ATP过多时过多时B .细胞缺乏葡萄糖时细胞缺乏葡萄糖时C .肌肉组织缺氧时肌肉组织缺氧时D .肌体进行无氧呼吸时肌体进行无氧呼吸时AATP + ATP + 肌酸肌酸6 6、海洋里有一种软体动物枪乌贼，它有巨大的海洋里有一种软体动物枪乌贼，它有巨大的神经细胞，这种细胞像红细胞一样，不断吸收神经细胞，这种细胞像红细胞一样，不断吸收K K+ +。科学家做过这样一个实验：用一种有毒物质使。科学家做过这样一个实验：用一种有毒物质使其神经细胞中毒，神经细胞吸收其神经细胞中毒，神经细胞吸收K K+ +的功能就消失的功能就消失；如果注入一种物质，神经细胞又恢复不断吸收；如果注入一种物质，神经细胞又恢复不断吸收K K+ +的功能，一直到这种物质消耗完。请分析科学的功能，一直到这种物质消耗完。请分析科学家注入的物质是什么家注入的物质是什么? ?这说明了什么这说明了什么? ? 在吸收在吸收K K+ +的主的主动运输中，必动运输中，必须由须由ATPATP提供提供能量能量ATP 用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取两等份分别装入燥后研磨成粉末，取两等份分别装入2只小玻璃只小玻璃瓶中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃瓶中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃瓶中有淡黄色荧光出现，约过瓶中有淡黄色荧光出现，约过15min荧光消失。荧光消失。这时，再将这时，再将ATP溶液加入其中一只玻璃瓶中，将溶液加入其中一只玻璃瓶中，将葡萄糖溶液加入另一只玻璃瓶中，可观察到加葡萄糖溶液加入另一只玻璃瓶中，可观察到加ATP溶液的玻璃瓶中有荧光出现，而加葡萄糖溶溶液的玻璃瓶中有荧光出现，而加葡萄糖溶液的瓶中没有荧光出现，以上现象说明了什么？液的瓶中没有荧光出现，以上现象说明了什么？实验实验A：萤火虫的发光是将化学能转变为光能的过程，需要能：萤火虫的发光是将化学能转变为光能的过程，需要能量供给。量供给。B：葡萄糖不是直接能源，只能转移到：葡萄糖不是直接能源，只能转移到ATP中才能利用。中才能利用。 1摩尔三磷酸腺苷（摩尔三磷酸腺苷（ATP）中任何高能磷酸）中任何高能磷酸键水解后可释放键水解后可释放8千卡能量，那么，千卡能量，那么，1摩尔摩尔ATP分分子中的所有磷酸键蕴藏的化学能为子中的所有磷酸键蕴藏的化学能为： （ ） A . 8千卡千卡 B . 16千卡千卡 C . 24千卡千卡 D . 介于介于16千卡和千卡和24千卡之间千卡之间D请用曲线表示动物细胞内请用曲线表示动物细胞内ATP的含量和的含量和O2供供应量之间的关系：应量之间的关系：动物细胞内动物细胞内ATP含量与含量与O2供应量之间的关系供应量之间的关系请思考：请思考：ATP与与ADP可以相互转化，关系式可以怎可以相互转化，关系式可以怎样表示？样表示？ATPADP + Pi +能量能量酶酶此反应式是不是可逆反应式？为什么？此反应式是不是可逆反应式？为什么？