物质代谢与能量

Metabolism and Energy

细胞把食物中的能量换成ATP用于肌肉收缩和合成，因此把ATP称作能量货币。 ATP水解为ADP和磷酸时释放能量，再通过细胞呼吸重新合成ATP。酶通过降低活化能加快物质代谢，并具有底物专一性。用滑块改变ATP生产速度，观察ATP与ADP循环如何变化。

能量货币 ATP

💰 ATP = 细胞的钱

①如同我们用现金购物,细胞用ATP消费能量

②食物(葡萄糖) → 兑换为ATP → 用于肌肉收缩、合成等

③ATP被称为"能量货币"

ATP ↔ ADP 循环

ATP生产速率5

🔑 ATP结构的秘密

①ATP = 腺苷 + 3个磷酸基(三磷酸)

②高能磷酸键断裂时释放能量

③ATP → ADP + Pi + 能量(约7.3 kcal/mol)

核心公式

ATP水解(释放能量)

ATP → ADP + Pi + 能量(7.3 kcal/mol)

高能磷酸键断裂释放能量

ATP合成(储存能量)

ADP + Pi + 能量 → ATP

细胞呼吸(异化)所得能量储存于ATP

能量代谢比较

Chart同化 vs 异化

类别	同化作用	异化作用
定义	简单物质 → 复杂物质	复杂物质 → 简单物质
能量	消耗ATP(吸热)	生成ATP(放热)
例子	光合作用、蛋白质合成	细胞呼吸、消化

酶与代谢

⚡ 酶 = 生物催化剂

①代谢离不开酶

②酶降低活化能,加快反应速率

③酶的专一性:一种酶只作用于一种底物(锁与钥匙模型)

酶反应

E + S → ES → E + P

酶(E) + 底物(S) → 酶-底物复合体(ES) → 酶(E) + 产物(P)

例题演练

例题 1

写出肌肉收缩耗能时发生的 ATP 反应，以及此时释放的物质。

ATP 的高能磷酸键断裂并释放能量（水解）。

ATP → ADP + Pi（无机磷酸）+ 能量。该能量用于肌肉收缩。

▸ ATP → ADP + Pi + 能量（释放物：ADP、Pi）

ATP 水解释放能量（异化性）。再由呼吸能量将 ADP+Pi 重新合成 ATP。

例题 2

从活化能的角度说明酶加快化学反应速率的原理。

酶是生物催化剂，降低反应所需的活化能。

活化能降低后，更多分子越过反应门槛，反应速率提高。但反应的总能量变化（ΔE）不变。

▸ 降低活化能以提高反应速率（ΔE 不变）

酶只降低活化能，反应始末的能量差不变。底物专一性（锁钥模型）也很关键。

总结

ATP循环核心

细胞呼吸(异化) → ATP合成 → 生命活动(同化) → ADP + Pi

ATP是连接能量储存与使用的货币

高考类型变式

关于 ATP 与物质代谢，下列说法不正确的是？

①ATP 由腺苷与 3 个磷酸基结合而成

②ATP 分解为 ADP 时释放能量

③同化作用是吸收能量的合成反应

④酶通过升高活化能来促进反应

⑤细胞呼吸所得能量贮存于 ATP

▸ ④ 酶通过升高活化能来促进反应

酶是通过"降低"活化能来加快反应速率的生物催化剂。

应为"降低"而非"升高"，故④不正确。其余均正确。

🎯 考试重点

①ATP = 腺苷 + 3个磷酸基 → 能量货币

②ATP → ADP + Pi:释放能量(异化)

③ADP + Pi → ATP:储存能量(细胞呼吸)

④酶:降低活化能、底物专一性(锁钥)

⑤同化 = 合成(吸收能量)、异化 = 分解(释放能量)