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1、高中生物细胞中的能源物质本讲稿第一页，共四十一页本讲稿第二页，共四十一页学习目标学习目标1.简简述述ATP的化学的化学组组成和特点。成和特点。2.写出写出ATP分子的分子的结结构构简简式。式。3.解解释释ATP在能量代在能量代谢谢中的作用。中的作用。4.概述糖概述糖类类的种的种类类和作用。和作用。5.说说出脂出脂质质的种的种类类和作用。和作用。关键术语关键术语1.直直接能源物接能源物质质ATP2.ATP与与ADP的关系的关系3.单单糖、二糖与多糖糖、二糖与多糖4.脂肪、磷脂、固醇脂肪、磷脂、固醇5.三大能源物三大能源物质质本讲稿第三页，共四十一页1ATP的生理作用的生理作用ATP是是 的的英英
2、文文缩缩写写，它它是是活活细细胞胞内内普普遍遍存存在在的的一一种种 化合物。它是所有的生物生命活化合物。它是所有的生物生命活动动中的中的 物物质质。2ATP的结构的结构ATP的的结结构构简简式式可可以以表表示示为为 ，其其中中的的“A”表表示示 ，“P”表表示示 ，“”表表示示 ，ATP中大量的化学能就中大量的化学能就储储存在其中。存在其中。细胞中的细胞中的ATP三磷酸腺苷三磷酸腺苷高能磷酸高能磷酸直接能源直接能源APPP腺苷腺苷磷酸基磷酸基高能磷酸高能磷酸键键本讲稿第四页，共四十一页Pi 能量能量很少很少动态动态平衡平衡持持续续本讲稿第五页，共四十一页4ATP合成时的能量来源合成时的能量来源
3、(1)动动物物细细胞：主要来自于胞：主要来自于 、等有机物的氧化分解。等有机物的氧化分解。(2)植植物物细细胞胞：光光合合作作用用生生成成的的ATP来来自自 内内 的的转转化化，呼吸作用生成的呼吸作用生成的ATP来自有机物的氧化分解。来自有机物的氧化分解。思维激活思维激活1 ATP完完全水解后，会得到哪些成分？全水解后，会得到哪些成分？提示提示腺嘌呤、核糖、磷酸。腺嘌呤、核糖、磷酸。思维激活思维激活2 ATP、RNA在在结结构上有何关系？构上有何关系？提提示示ATP的的两两个个高高能能磷磷酸酸键键水水解解，脱脱去去两两个个磷磷酸酸基基成成为为AMP即即腺嘌呤核糖核苷酸，是腺嘌呤核糖核苷酸，是R
4、NA的基本组成单位之一。的基本组成单位之一。糖糖类类脂肪脂肪叶叶绿绿体体光能光能本讲稿第六页，共四十一页1ATP的分子组成及特点的分子组成及特点本讲稿第七页，共四十一页(1)组组成特点：一个成特点：一个ATP分子中含有一个腺苷和分子中含有一个腺苷和3个磷酸基。个磷酸基。(2)具具有有高高能能磷磷酸酸键键：一一个个ATP分分子子中中具具有有2个个高高能能磷磷酸酸键键，远远离离腺腺苷的那个高能磷酸苷的那个高能磷酸键键极易水解和形成。极易水解和形成。2ATP的功能的功能细细胞胞代代谢谢所所需需的的能能量量绝绝大大多多数数是是由由细细胞胞内内的的ATP直直接接提提供供的的。ATP是是细细胞代胞代谢谢所
5、需能量的直接来源。所需能量的直接来源。本讲稿第八页，共四十一页3ATP与与ADP的相互转化的相互转化本讲稿第九页，共四十一页本讲稿第十页，共四十一页【巩固巩固1】下下列关于列关于ATP的化学的化学组组成的成的说说法中，正确的是法中，正确的是()。AATP和核酸共有的元素是和核酸共有的元素是C、H、O、N、PBATP中的中的A表示腺表示腺嘌嘌呤呤C含有三个高能磷酸含有三个高能磷酸键键D含有腺含有腺嘌嘌呤和脱氧核糖呤和脱氧核糖解解析析组组成成ATP的的化化学学元元素素有有C、H、O、N、P。1分分子子腺腺嘌嘌呤呤、1分分子子核核糖糖和和3分分子子的的磷磷酸酸组组成成ATP，其其中中含含有有两两个个
6、高高能能磷磷酸酸键键，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。答案答案A本讲稿第十一页，共四十一页【巩固巩固2】30个个腺苷和腺苷和60个磷酸基个磷酸基团团最多能最多能组组成成ATP_个个()。A10 B20 C30 D60解解析析ATP的的分分子子简简式式是是APPP，从从中中可可以以看看出出每每一一个个ATP分分子子中中含含有有一一个个腺腺苷苷(A)和和三三个个磷磷酸酸基基团团。那那么么60个个磷磷酸酸基基团团只只需需20个腺苷，最多组成个腺苷，最多组成20个个ATP。答案答案B本讲稿第十二页，共四十一页1 糖糖 类类 含含 三三 种种 元元 素素，是是 细细 胞胞
7、生生 命命 活活 动动 的的 能源物质。能源物质。2不不能能水水解解的的糖糖是是 。五五碳碳糖糖中中的的 和和核核糖糖分分别别是是DNA和和 的的组组成成分。成成分。3水水解解成成两两分分子子单单糖糖的的糖糖是是 。甘甘蔗蔗、甜甜菜菜含含有有大大量量 ，发发芽的麦粒含有大量芽的麦粒含有大量 ，存在于存在于动动物物细细胞中。胞中。4水水解解成成许许多多单单糖糖的的糖糖是是 。动动物物的的肝肝脏脏、骨骨骼骼肌肌细细胞胞中中含含有有 ，植植物物细细胞胞中中储储存存能能量量的的物物质质是是 ，构构成成植植物物细细胞胞壁壁的的是是 。糖类糖类C、H、O主要主要单单糖糖脱氧核糖脱氧核糖RNA二糖二糖蔗糖蔗
8、糖麦芽糖麦芽糖乳糖乳糖多糖多糖糖元糖元淀粉淀粉纤维纤维素素本讲稿第十三页，共四十一页本讲稿第十四页，共四十一页细胞中的糖类的比较细胞中的糖类的比较种 类分子式分 布主要功能单糖：不能水解的糖核糖C5H10O5动植物细胞组成核酸的物质脱氧核糖C5H10O4葡萄糖C6H12O6光合作用产物，细胞的主要能源物质本讲稿第十五页，共四十一页二糖：水解后能够生成两分子单糖的糖蔗糖C12H22O11植物细胞能水解成葡萄糖而供能麦芽糖乳糖动物细胞多糖：水解后能够生成许多单糖的糖淀粉(C6H10O5)n植物细胞植物细胞中重要的储能物质纤维素植物细胞壁的基本组成成分糖元动物细胞动物细胞中重要的储能物质本讲稿第十六
9、页，共四十一页提醒提醒生活中常用的红糖、白糖、冰糖等都是由蔗糖加工制成的。生活中常用的红糖、白糖、冰糖等都是由蔗糖加工制成的。葡萄糖、果糖和麦芽糖是还原性糖，而蔗糖和淀粉是非还原性糖。葡萄糖、果糖和麦芽糖是还原性糖，而蔗糖和淀粉是非还原性糖。本讲稿第十七页，共四十一页【巩固巩固3】植植物物细细胞和胞和动动物物细细胞中的胞中的贮贮能物能物质质依次是依次是()。A纤维纤维素和糖元素和糖元 B麦芽糖和乳糖麦芽糖和乳糖C淀粉和糖元淀粉和糖元 D葡萄糖和葡萄糖和纤维纤维素素解解析析在在植植物物细细胞胞中中储储存存能能量量的的物物质质是是淀淀粉粉，纤纤维维素素是是构构成成细细胞胞壁壁的的成成分分，在在动动
10、物物细细胞胞中中储储存存能能量量的的物物质质是是糖糖元元，而而麦麦芽芽糖糖、乳乳糖糖、葡萄糖都是细胞内的能源物质。葡萄糖都是细胞内的能源物质。答案答案C本讲稿第十八页，共四十一页1元素组成元素组成主主要是要是 ，有些脂，有些脂质还质还含有含有 和和 。2分类分类(1)脂脂肪肪：的的含含量量相相对对较较高高，是是细细胞胞内内主主要要的的 物物质质，还还有有 、缓缓冲和减冲和减压压作用。作用。(2)磷脂：是构成磷脂：是构成 的重要成分。的重要成分。(3)固固醇醇：维维持持和和调调节节生生物物体体正正常常的的 和和 过过程程。它它包括包括 、性激素、性激素、等。等。脂质脂质C、H、ONPC、H贮贮能
11、能保温保温生物膜生物膜新新陈陈代代谢谢生殖生殖胆固醇胆固醇维维生素生素D肾肾上腺皮上腺皮质质激素激素本讲稿第十九页，共四十一页思维激活思维激活4 熊熊在冬眠前大量取食有何意在冬眠前大量取食有何意义义？提提示示熊熊在在冬冬眠眠前前大大量量取取食食获获得得的的营营养养，有有相相当当多多的的部部分分转转化化为为脂脂肪储存，既可御寒，也能供给冬眠中生命活动所需的能量。肪储存，既可御寒，也能供给冬眠中生命活动所需的能量。本讲稿第二十页，共四十一页1细胞中的脂质种类和生理功能细胞中的脂质种类和生理功能种类生理功能脂肪(1)细胞内主要的贮能物质(2)很好的绝热体，有隔热、保温作用(3)能缓冲和减压，可以保护
12、内脏器官磷脂构成细胞膜、细胞器膜等生物膜的重要成分固醇类胆固醇(1)构成细胞膜的重要成分(2)参与血液中脂质的运输性激素促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成维生素D能有效地促进人和动物肠道对Ca、P的吸收本讲稿第二十一页，共四十一页提提醒醒由由于于脂脂肪肪中中的的含含氢氢量量比比糖糖类类更更多多，因因此此在在氧氧化化分分解解时时的的耗耗氧氧量量要要比比糖糖类类多多，释释放放出出来来的的能能量量也也多多。1 g 糖糖元元氧氧化化分分解解释释放放出出约约17 kJ的能量，的能量，1 g脂肪可以放出脂肪可以放出39 kJ的能量。的能量。太太阳阳中中的的紫紫外外线线能能促促使使维维生生素素D的
13、的转转化化，促促进进人人体体对对钙钙的的吸吸收收，防止佝偻病和骨质疏松症的发生。防止佝偻病和骨质疏松症的发生。本讲稿第二十二页，共四十一页2细胞中的三大能源物质细胞中的三大能源物质在在细细胞胞中中，糖糖类类、脂脂肪肪、蛋蛋白白质质都都是是有有机机化化合合物物，其其中中储储存存有有大大量量化化学学能能。当当其其被被氧氧化化分分解解时时，这这些些化化学学能能就就释释放放出出来来，供供生生命命活活动动利用。因此，它利用。因此，它们们都是能源物都是能源物质质，但它，但它们们的作用有所不同。的作用有所不同。(1)三大三大营营养物养物质质的作用的作用主要能源物质在正常情况下，糖类分解供能约占总能量的70%
14、以上，因此糖类是生命活动的主要能源物质主要贮能物质脂肪分子中储存着大量能量，是生物体主要贮能物质结构和调节物质蛋白质在细胞内主要参与细胞结构的构成和代谢调节，因此蛋白质一般作为结构物质和调节物质本讲稿第二十三页，共四十一页(2)三大三大营营养物养物质质的供能的供能顺顺序序在在正正常常情情况况下下，脂脂肪肪、蛋蛋白白质质除除正正常常代代谢谢中中产产生生部部分分能能量量供供生生命命活活动动利用外，一般不供能，只有病理或窒息状利用外，一般不供能，只有病理或窒息状态态下才大量氧化供能。下才大量氧化供能。因此，三大能源物因此，三大能源物质质的供能的供能顺顺序序为为：糖：糖类类脂肪脂肪蛋白蛋白质质。本讲稿
15、第二十四页，共四十一页3饮食中应注意的事项饮食中应注意的事项(1)胆胆固醇固醇限制高胆固醇食物的限制高胆固醇食物的过过量量摄摄入入防止胆固醇沉防止胆固醇沉积积堵塞血管。堵塞血管。(2)脂肪脂肪适量食用脂肪适量食用脂肪类类食物食物防止肥胖，减防止肥胖，减轻轻肝肝脏负脏负担。担。(3)糖糖类类糖尿病病人糖尿病病人应严应严格控制甜味食品，米格控制甜味食品，米饭饭、馒头馒头也要定量也要定量摄摄取。取。(4)蛋白蛋白质质经经常常食食用用奶奶制制品品、肉肉类类、蛋蛋类类和和大大豆豆制制品品保保证证必必需需氨氨基基酸酸的的供供应应促促进进各种蛋白各种蛋白质质的合成。的合成。本讲稿第二十五页，共四十一页提提醒
16、醒能能源源物物质质的的功功能能不不一一定定主主要要是是供供能能，如如蛋蛋白白质质的的主主要要功功能能是参与构成细胞的结构和调节代谢。是参与构成细胞的结构和调节代谢。含含有有大大量量能能量量的的物物质质并并不不一一定定是是生生命命活活动动主主要要的的供供能能物物质质，如如脂脂肪肪、糖糖元元都都含含有有很很高高能能量量，但但只只有有在在葡葡萄萄糖糖供供能能不不足足时时，才才为为生生命命活动供能。活动供能。本讲稿第二十六页，共四十一页【巩巩固固4】在在细细胞胞内内的的脂脂质质中中，对对生生物物体体正正常常的的新新陈陈代代谢谢和和生生殖殖过过程起着程起着积积极的极的调节调节作用的是作用的是()。A脂肪
17、脂肪 B磷脂磷脂C固醇固醇 D维维生素生素D解解析析考考查查脂脂质质的的功功能能。脂脂肪肪主主要要是是生生物物体体内内储储存存能能量量的的物物质质，此此外外，人人和和高高等等动动物物体体内内的的脂脂肪肪还还有有减减少少身身体体热热量量散散失失，维维持持体体温温恒恒定定，减减少少内内部部器器官官之之间间的的摩摩擦擦和和缓缓冲冲外外界界压压力力的的作作用用；磷磷脂脂主主要要是是构构成成生生物物膜膜的的基基本本成成分分；固固醇醇对对维维持持生生物物体体正正常常的的新新陈陈代代谢谢和和生生殖殖过程起着积极的调节作用；维生素过程起着积极的调节作用；维生素D属于固醇。属于固醇。答案答案C本讲稿第二十七页，
18、共四十一页ATP与与ADP的相互转化及其利用的相互转化及其利用本讲稿第二十八页，共四十一页思维导图思维导图：答案答案C反思反思ATP与与ADP的相互的相互转转化化总结总结本讲稿第二十九页，共四十一页【变式突破变式突破1】海海洋中洋中电鳗电鳗有放有放电现电现象，其象，其电电能是由能是由()。A有机物有机物进进行氧化分解行氧化分解释释放的化学能放的化学能转变转变而来而来B由由热热能能转变转变而来而来C由光能由光能转变转变而来而来D由由ATP转转化成化成ADP时释时释放的化学能放的化学能转变转变而来而来解解析析本本题题考考查查对对“ATP是是生生命命活活动动所所需需能能量量的的直直接接来来源源”的的
19、理理解解。电电鳗鳗放放电电是是一一种种生生命命活活动动，其其电电能能也也是是由由生生命命活活动动的的直直接接能能源源物物质质ATP水解释放的能量转化而来的。水解释放的能量转化而来的。答案答案D本讲稿第三十页，共四十一页【例例2】下下列关于列关于细细胞内化合物及其作用的叙述，正确的是胞内化合物及其作用的叙述，正确的是()。AATP脱去脱去2个磷酸基后是个磷酸基后是RNA的基本的基本单单位之一位之一B蔗糖和乳糖水解的蔗糖和乳糖水解的产产物都是葡萄糖物都是葡萄糖C脂肪是主要的供能物脂肪是主要的供能物质质，也有保温作用，也有保温作用D正常情况下，生物体都是由糖正常情况下，生物体都是由糖类类、脂肪和蛋白
20、、脂肪和蛋白质质分解供能分解供能生物体内能源物质的综合考查生物体内能源物质的综合考查本讲稿第三十一页，共四十一页思维导图：思维导图：答案答案A本讲稿第三十二页，共四十一页反思反思生物体内能源物质的归纳生物体内能源物质的归纳(1)根本能源根本能源光能；光能；(2)直接能源直接能源ATP；(3)主要能源主要能源糖类；糖类；(4)贮能物质贮能物质脂肪、淀粉脂肪、淀粉(或糖元或糖元)；脂肪脂肪是生物体中的主要贮能物质；是生物体中的主要贮能物质；淀粉淀粉是植物细胞中重要的贮能物质；是植物细胞中重要的贮能物质；糖元糖元是人和动物细胞中重要的贮能物质；是人和动物细胞中重要的贮能物质；纤维素纤维素是植物细胞壁
21、的主要成分。是植物细胞壁的主要成分。本讲稿第三十三页，共四十一页【变式突破变式突破2】在在一一般般情情况况下下，蛋蛋白白质质、糖糖类类、脂脂质质占占细细胞胞鲜鲜重重的的比比例例依依次次为为7%10%、1%1.5%、1%2%，每每克克蛋蛋白白质质、糖糖元元、脂脂肪肪氧氧化化分分解解释释放放的的能能量量依依次次约约是是17 kJ、17 kJ、39 kJ，由由此此可可以以得得出出三三者者在在细细胞中能量代胞中能量代谢谢方面的方面的结论结论是是()。A脂肪是主要的能源物脂肪是主要的能源物质质B糖糖类类是主要的能源物是主要的能源物质质C蛋白蛋白质质是主要的能源物是主要的能源物质质D三者都能氧化分解，三者
22、都能氧化分解，释释放能量，供生物利用放能量，供生物利用答案答案D本讲稿第三十四页，共四十一页1ATP分分子子在在细细胞胞内内能能释释放放能能量量与与贮贮存存能能量量，从从结结构构上上看看，其其原原因是因是()。腺腺苷苷很很容容易易吸吸收收能能量量和和释释放放能能量量第第二二个个磷磷酸酸基基很很容容易易从从ATP上上脱脱离离和和结结合合第第三三个个磷磷酸酸基基很很容容易易从从ATP上上脱脱离离，远远离离A的的高高能能磷磷酸酸键键断断裂裂，使使ATP转转化化为为ADPADP可可以以迅迅速速地地与与磷磷酸酸结结合，吸收能量形成合，吸收能量形成远远离离A的高能磷酸的高能磷酸键键，使，使ADP转变转变成
23、成ATPA BC D本讲稿第三十五页，共四十一页解解析析ATP中中含含有有两两个个高高能能磷磷酸酸键键，远远离离A的的高高能能磷磷酸酸键键断断裂裂形形成成二二磷磷酸酸腺腺苷苷(ADP)，ADP中中的的高高能能磷磷酸酸键键断断裂裂形形成成一一磷磷酸酸腺腺苷苷(AMP)，但但通通常常情情况况下下，是是远远离离A的的那那个个高高能能磷磷酸酸键容易断裂释放能量，也容易吸收能量重新形成。键容易断裂释放能量，也容易吸收能量重新形成。答案答案C本讲稿第三十六页，共四十一页2细细胞中脂肪的作用是胞中脂肪的作用是()。A贮贮能的主要物能的主要物质质 B性激素的主要成分性激素的主要成分C酶酶的主要成分的主要成分
24、D细细胞膜的主要成分胞膜的主要成分解解析析本本题题是是考考查查脂脂质质的的分分类类和和作作用用，也也包包括括蛋蛋白白质质的的作作用用。绝绝大大多多数数酶酶是是蛋蛋白白质质，脂脂质质包包括括脂脂肪肪、磷磷脂脂和和固固醇醇，其其中中磷磷脂脂参参与与细细胞胞膜膜的的组组成成，性性激激素素等等部部分分激激素素属属于于固固醇醇类类物物质质，脂脂肪肪是是主主要要的的贮贮能能物质。物质。答案答案A本讲稿第三十七页，共四十一页3生物体内的主要能源物生物体内的主要能源物质质和主要和主要贮贮能物能物质质分分别别是是()。A糖糖类类、蛋白、蛋白质质 B糖糖类类、脂肪、脂肪C糖糖类类、糖元、糖元 D葡萄糖、糖元葡萄糖
25、、糖元解解析析生生物物体体的的主主要要能能源源物物质质是是糖糖类类，葡葡萄萄糖糖是是细细胞胞内内的的主主要要能能源源物物质质；生生物物体体内内的的主主要要贮贮能能物物质质是是脂脂肪肪，糖糖元元是是动动物物细细胞胞中中的的贮贮能能物质。物质。答案答案B本讲稿第三十八页，共四十一页4ATP是是与与能能量量代代谢谢关关系系最最为为密密切切的的化化合合物物，请请回回答答下下列列有有关关ATP的的问题问题。(1)写出在能量代写出在能量代谢过谢过程中，程中，ATP释释放和放和储储存能量的反存能量的反应应式：式：_。(2)在在动动物物细细胞胞内内形形成成ATP所所需需要要的的能能量量主主要要来来自自_作作用用，在在动动物物细细胞的胞的_(结结构构)中能合成中能合成ATP。(3)如如果果ATP分分子子去去掉掉两两个个磷磷酸酸基基，则则成成为为一一磷磷酸酸腺腺苷苷，它它是是构构成成_的基本的基本组组成成单单位之一。位之一。(4)用用 三三种种符符号号分分别别表表示示磷磷酸酸、核核糖糖与与腺腺嘌嘌呤呤，试试写写出出这这三种分子在三种分子在ATP中的中的连连接方式：接方式：_。本讲稿第三十九页，共四十一页本讲稿第四十页，共四十一页课堂小结课堂小结本讲稿第四十一页，共四十一页