《細(xì)胞的能量通貨ATP》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、細(xì)胞的能量通貨一一ATP教學(xué)設(shè)計(jì)畹町中學(xué) 寸曉云一、內(nèi)容及其解析1、內(nèi)容：細(xì)胞的能量“通貨” 一一ATB是高中生物(新課標(biāo)人教版)必修I 分子與細(xì)胞第 5 章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用中第2 小節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容主要介紹ATP的分子組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化以及ATP在細(xì)胞生命活動(dòng)中的 作用 3 個(gè)方面的內(nèi)容。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)較少，但是各部分內(nèi)容的聯(lián)系與滲透十分典型，需要綜合理解與應(yīng)用。同時(shí)，該節(jié)內(nèi)容在細(xì)胞能量供應(yīng)和利用一章中的承接作用相當(dāng)明顯，學(xué)習(xí)好本節(jié)內(nèi)容，有助于幫助學(xué)生更好掌握后面包括細(xì)胞呼吸、光合 作用等知識(shí)。2、解析：通過組成細(xì)胞的分子一章的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)能源物質(zhì)與能量有了進(jìn)一

2、步的理解，也為學(xué)習(xí)ATP這一細(xì)胞的直接供能物質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。但是ATP與ADP(乍為兩種看不見摸不著的物質(zhì)，又是學(xué)生新接觸的兩個(gè)概念，學(xué)生掌握起來是有一定的難度，因此應(yīng)該側(cè)重對(duì)此兩種物質(zhì)化學(xué)組成簡式的分析與解釋。此外，學(xué)生通過物理、化學(xué)兩學(xué)科的學(xué)習(xí)，已經(jīng)具備了能量轉(zhuǎn)化的知識(shí)，將其轉(zhuǎn)移應(yīng)用到對(duì)ATP與ADP勺相互轉(zhuǎn)化上，來認(rèn)識(shí)細(xì)胞內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化，是有幫助作用的。二、目標(biāo)及其解析1、目標(biāo)(1)簡述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)(2)寫出ATP的分子式(3)解釋ATP在能量代謝中的作用2、解析(1)通過圖片展示給學(xué)生，不必讓學(xué)生記憶 ATP分子的結(jié)構(gòu)式，只需理解記憶其 結(jié)構(gòu)簡式(2)通過ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

3、關(guān)系，認(rèn)識(shí)ATP在細(xì)胞中作為能量流通的原因(3)通過分析，比較在生物體生命活動(dòng)中，ATP的生成和消耗，找出能量代謝的規(guī)律三、教學(xué)問題診斷分析1、在介紹ATP時(shí)，可以將ATP分子的化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)圖片展示給學(xué)生，不必讓學(xué)生記憶ATP分子的結(jié)構(gòu)式，只是通過了解 ATP分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，讓學(xué)生對(duì)其能夠作 為細(xì)胞的能量通貨有所理解。2、對(duì)于ATP的簡式以及所表示的含義，要讓學(xué)生清楚 ATP三個(gè)磷酸鍵的不同,可用形象的圖畫讓學(xué)生了解何謂“高能磷酸鍵”3、關(guān)于ATP與ADP,勺相互轉(zhuǎn)化時(shí)本節(jié)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，可利用比喻，將細(xì)胞 中的能量通貨比作我們?nèi)粘Ｉ钪械牧阌缅X，它會(huì)隨著每天的花銷而減少，因此要維 持正常

4、的生活必須不斷破開大面值的鈔票給予補(bǔ)充，細(xì)胞中的大面值鈔票主要是糖類 等有機(jī)物。在有機(jī)物分解時(shí)釋放出的能量能被用來合成ATP，這個(gè)過程通過ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)。四、課時(shí)安排：一課時(shí)五、教學(xué)支持條件多媒體課件以及學(xué)生合作拼接的 ATP分子結(jié)構(gòu)簡式，加深對(duì)分子結(jié)構(gòu)的理解六、教學(xué)設(shè)計(jì)過程（一）教學(xué)基本流程:情景導(dǎo)入ATP是直接 一»的能源物 質(zhì)ATP的結(jié) 構(gòu)簡式ATP與ADP勺相 互轉(zhuǎn)化小結(jié)目標(biāo) ATP的禾I檢測一用ATP的形 成途徑（二）教學(xué)情境：1、情景導(dǎo)入：（播放圖片）問題1:螢火蟲發(fā)光需要的能量從何而來？設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生學(xué)習(xí)、了解科學(xué)家的工作方法和思維方法，特別是實(shí)驗(yàn)的對(duì)

5、照原則，為學(xué)生自己的探究打下基礎(chǔ)。在后面的環(huán)節(jié)表明學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)設(shè)立空白對(duì)照 例1:觀察模擬的“發(fā)光實(shí)驗(yàn)”表格，回答實(shí)驗(yàn)結(jié)論。1步驟取3個(gè)試管各加入2ml生理鹽水，各加入等量的放置一段時(shí)間的螢火蟲發(fā)光部位提取液2步驟1ml蒸儲(chǔ)水1ml葡萄糖1ml ATP3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象個(gè)再發(fā)光不再發(fā)光重新發(fā)光4實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以為螢火蟲直接提供能量，而葡萄糖中的能量并不能直接使用。師生活動(dòng)： （ 1）打開課本，教師情景導(dǎo)入：“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽?？椗??！弊屛覀冎販靥拼娙硕拍吝@情景交融的詩句，想想夜空中這些螢火蟲發(fā)光所需要的能量從何而來？思考學(xué)案中的問題 1 并回答例題 1 。 （ 2

6、）糖類、脂肪、蛋白質(zhì)三大能源物質(zhì)釋放出來的能量不能直接被生物體利用，只有轉(zhuǎn)化成ATP 以后才能被直接利用，因此ATP 是直接的能源物質(zhì)。2、ATP與糖類等有機(jī)物大分子之間的關(guān)系問題2: ATP與糖類等有機(jī)物大分子之間是怎樣的關(guān)系？設(shè)計(jì)意圖 ：理解細(xì)胞能量的“穩(wěn)定儲(chǔ)存”與“靈活利用”， 生活實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué) 習(xí)興趣。師生活動(dòng)： 通過“通貨”比喻教學(xué)，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)ATP 的認(rèn)識(shí)：存折（對(duì)應(yīng)）細(xì)胞中的糖類、蛋白質(zhì)等大分子能量物質(zhì)；流通貨幣（對(duì)應(yīng)） ATP 。我們?nèi)粘Ｉ蠲?天都需要必要的開銷，這些消費(fèi)要通過我們手里的流通貨幣實(shí)現(xiàn)。但是如果我們總是拿大面值的鈔票進(jìn)行交易會(huì)很麻煩，比如我們不必在買一根

7、冰棒、一串糖葫蘆或一管牙膏時(shí)拿出百元大鈔，相反如果我們把百元大鈔換成100 張小票，在進(jìn)行交易時(shí)就會(huì)很方便。 細(xì)胞利用能量也是如此， 在細(xì)胞中“百元大鈔”相當(dāng)于儲(chǔ)存能量的有機(jī)物大分子， ATP 分子就是那個(gè)可以在細(xì)胞內(nèi)流通的“小票”，即能量的通貨。3、ATP的結(jié)構(gòu)簡式問題3: ATP是什么物質(zhì)？它的結(jié)構(gòu)簡式是怎樣的？設(shè)計(jì)意圖：通過介紹ATP的結(jié)構(gòu)簡式，完成教學(xué)目標(biāo)1: ATP的化學(xué)組成師生活動(dòng) ： （ 1 ）介紹 ATP ：純凈的 ATP 是白色粉末狀，能溶于水，醫(yī)藥上一般 有片劑和注射液兩種，片劑可口服，注射液可肌肉注射或靜脈滴注。主要用于輔助治療肌肉萎縮、腦溢血后遺癥、心肌炎等疾病。 AT

8、P 可提供能量，起到改善患者新陳代謝的作用。注意： ATP 片劑并不是吃得越多越好，心率過緩（低于 60 次分）的病人就不宜服用 ATP ，如果大劑量服用的話，不但會(huì)引起血壓降低，甚至還會(huì)引起過敏性休克。所以，體質(zhì)過敏的人不宜服用 ATP 。（ 2 ）介紹 ATP 的結(jié)構(gòu)簡式：給學(xué)生兩分鐘時(shí)間看88 頁第二段以及相關(guān)信息，并讓同桌兩人合作拼接ATP分子結(jié)構(gòu)簡式。教師進(jìn)行簡單點(diǎn)評(píng)后形成板書。APPP A ：腺苷（即腺嘌呤和核糖組成的化合物）P ：磷酸基團(tuán)T ：代表“三”：普通化學(xué)鍵：高能磷酸鍵（水解時(shí)釋放大量能量，是一般磷酸鍵水解釋放能量的兩倍以上）(3) ATP是活細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸

9、化合物， 因?yàn)樗谒鈺r(shí)釋放的能 量在20.92KJ / mol以上，一般，我們將水解時(shí)釋放 20.92KJ / mol能量以上的化合物 稱為高能化合物。而 ATP水解釋放的能量多達(dá)30.54KJ / mol,所以說ATP是細(xì)胞內(nèi) 的一種高能磷酸化合物。(4)引入下一個(gè)問題：ATP是細(xì)胞代謝所需能量的直接來源，那 ATP中的能量 是如何釋放出來供生物體各項(xiàng)生命活動(dòng)利用呢？讓學(xué)生閱讀 ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化， 在閱讀的基礎(chǔ)上理解掌握 ATP是如何水解的？又如何合成？4、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化：問題4: ATP是如何水解的？在水解過程中，哪個(gè)鍵首先斷裂？又是如何合成ATP的？設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生理

10、解ATP水解過程以及合成過程師生活動(dòng)：(1)讓學(xué)生看課本88頁最后一段后回答，ATP是如何水解的？哪個(gè) 鍵首先斷裂？學(xué)生回答后，教師明確：實(shí)驗(yàn)證明，ATP在有關(guān)酶的催化作用下，遠(yuǎn)離 A 的那個(gè)高能磷酸鍵首先水解，遠(yuǎn)離 A的那個(gè)磷酸鍵脫離開，形成 Pi,同時(shí)將儲(chǔ)存在這 個(gè)高能磷酸鍵中的能量釋放出來，三磷酸腺甘也就變成了二磷酸腺甘( ADP),并形 成板書。A P P P 一 PiADP十A 一PPAMP(一 Pi 十 A -P是RNA勺組成成分)Pi十能量(2)讓學(xué)生注意：細(xì)胞內(nèi)的 ATP的含量非常少，那么ATP會(huì)不會(huì)因?yàn)椴粩嗟剡M(jìn) 行分解，最終被完全消耗掉呢？這種情況一般不會(huì)發(fā)生，因?yàn)锳TP水解

11、后產(chǎn)生的ADP會(huì)在另一種酶的催化下，接受能量，同時(shí)與一個(gè)磷酸結(jié)合，又合成 ATP。這樣的相互 轉(zhuǎn)化保證了細(xì)胞內(nèi)ATP含量的相對(duì)穩(wěn)定。ATP在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化是非常迅速的，在形成 不到一分鐘的時(shí)間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化，這樣可以使生物體內(nèi)部總保持一種穩(wěn)定的供能環(huán)境， 據(jù)統(tǒng)計(jì)，一成年人24小時(shí)內(nèi)有40 kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。(3)強(qiáng)調(diào)：那ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)嗎？(必需滿足場所、物質(zhì)、能 量等條件完全相同才屬于可逆反應(yīng))，用ATP與ADP轉(zhuǎn)化示意圖說明它們的相互轉(zhuǎn)化 不是可逆反應(yīng)，并引出下一個(gè)問題：合成 ATP所需的能量從哪里獲得？ATPATP水解ATP合成5、ATP的形成途徑:問題5:合成ATP所

12、需的能量從哪里獲得?設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生了解ATPK解釋放的能量不能再回收利用，合成 ATP所需的能量必需通過新的途徑獲得師生活動(dòng)：（1）讓學(xué)生回顧光合作用的知識(shí)。光能CO 2 + H2O > （CH2。）+。2葉綠體光合作用需要光，光能首先被色素吸收并轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能，然后提供給ATP的形成。即： ADP+Pi十能量（光能“化學(xué)能）ATP再把能量提供給有機(jī)物的合成，可看出，這個(gè)能量可通過植物光合作用來提供。回顧呼吸作用的知識(shí)。（2）在動(dòng)物和人體中，能量又是通過哪些途徑來提供?（CH2。）+ O2CO2 + H2O + 能量有機(jī)物分解釋放的能量,14大部分以熱能的形式散失了，有一部分則轉(zhuǎn)移

13、到ATP中。即:ADP+Pi十能量（呼吸作用釋放的）酶ATP動(dòng)物和人的呼吸作用為ATP的合成提供能量。（3）綜上所述，可作如下總結(jié):動(dòng)物和人/錄色植物/ /呼吸作用/ /人小巾光合作用ADP十Pi 十能量酶*ATP無論是動(dòng)物、人還是綠色植物，將 ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需能量的根本來源是太陽臺(tái)匕 目匕。6、 ATP的禾I用：問題6: ATP作為細(xì)胞生命活動(dòng)的直接供能物質(zhì)，都為哪些生命活動(dòng)提供能量？設(shè)計(jì)意圖：理解ATP為生命活動(dòng)供能，認(rèn)識(shí) ATP中的活躍化學(xué)能可轉(zhuǎn)變?yōu)樯?需用的化學(xué)能、滲透能、機(jī)械能、電能、光能和熱能等。師生活動(dòng)：指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材圖解，領(lǐng)會(huì) ATP水解所釋放出的能量的用途，并形

14、成板書：用于主動(dòng)運(yùn)輸、生物發(fā)電、肌肉收縮、各種吸能反應(yīng)等。7、目標(biāo)檢測:(1) ATP的結(jié)構(gòu)式可以簡寫成：(B )、A PPPA A- P- P PC、A P P- P設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生掌握ATP結(jié)構(gòu)簡式的正確寫法。(2)在劇烈運(yùn)動(dòng)過程中，人體骨骼肌細(xì)胞所需要的能量直接來源于( D )A、肌糖原的分解B 、肝糖原的分解C、葡萄糖的分解D 、三磷酸腺甘的分解設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生掌握ATP是直接的能源物質(zhì)，以及ATP的全稱。(3)下列有關(guān)ATP的敘述中，正確的是(C )A、ATP分子中所有化學(xué)鍵都儲(chǔ)存著大量能量，所以被稱為高能磷酸化合物B、ATP在人體細(xì)胞內(nèi)普遍存在，含量很高C、ATP水解是指高能磷酸鍵

15、的水解D ATP中大量的能量儲(chǔ)存在磷酸鍵中設(shè)計(jì)意圖：理解ATP的結(jié)構(gòu)簡式、水解過程以及大量能量儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中。(4) ATP轉(zhuǎn)化為ADP可表示如下：式中X代表(D )能量 X隨/ 一ATP 乙乙ADPA HO B 、H C 、P D 、Pi設(shè)計(jì)意圖：理解ATP水解的過程。8、小結(jié)：細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有些是需要吸收能量的，有些是釋放能量的。吸能反應(yīng)一般與ATP的水解相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)一般與 ATP的合成相聯(lián)系，釋放的 能量儲(chǔ)存在ATP中。也就是說,能量通過 ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流 通，ATP就像能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”，因此可形象地把它比喻成細(xì)胞內(nèi)流通的能量”

16、通貨”，正是由于細(xì)胞內(nèi)有 AT臉種能量“通貨”，細(xì)胞才能及時(shí)而持續(xù)地滿足各項(xiàng)生命活動(dòng)對(duì)能量的需求。配餐作業(yè)、A組題1、ATP中的A、T、P依次代表（C ）A、胸腺喀呢、腺喋吟、磷酸基B、胸腺喀呢、三個(gè)、磷酸基C、腺甘、三個(gè)、磷酸基D腺甘、三個(gè)、腺喋吟2、一個(gè)ATP分子中含有腺甘、磷酸基和高能磷酸鍵的個(gè)數(shù)依次是（ B ）1 321 1 2A1 3 3C3 2 13 一般情況下， 生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)直接能源物質(zhì)儲(chǔ)備能源物質(zhì)依次是： （ C ）A、糖類、蛋白質(zhì)、脂肪B、ATR糖類、脂肪C、糖類、ATR脂肪D、糖類、ATR蛋白質(zhì)4、關(guān)于人體細(xì)胞中ATP的正確描述是（A ）A ATP雖然在人體細(xì)胞中

17、普遍存在，但含量不多B、ATP在人體細(xì)胞中普遍存在，含量很高C、它含有三個(gè)高能磷酸鍵D當(dāng)它過分減少時(shí)，可由ADP&不依賴其他物質(zhì)的條件下直接形成B 組題1、下列關(guān)于ATP的敘述，錯(cuò)誤的是（B ）A ATP分子中含有C H O N、P五種元素B、ATP分子中的“ A”指腺喋吟C ATP可以注射，也可以口服D ATP轉(zhuǎn)換為ADP寸要消耗水 2、關(guān)于植物細(xì)胞內(nèi)ATP的敘述中，正確的是（A ）A ATP主要在線粒體、葉綠體中生成B、它含有三個(gè)高能磷酸鍵C ATP轉(zhuǎn)變?yōu)锳DP的反應(yīng)時(shí)可逆的D細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存有大量的ATP，以供生理活動(dòng)需要3、如果ADP兌去了一個(gè)磷酸基，該物質(zhì)就是組成 RNA勺基本單位

18、之一，稱為(A )A、腺喋吟核糖核甘酸B、鳥喋吟核糖核甘酸C、胞喀呢核糖核甘酸D、尿喀呢核糖核甘酸4、下列有關(guān)ATP的敘述，正確的是(D )A線粒體是藍(lán)藻細(xì)胞產(chǎn)生ATP的主要場所B、光合作用產(chǎn)物中的化學(xué)能全部來自 ATPC、ATP分子由1個(gè)腺喋吟和三個(gè)磷酸基團(tuán)組成D細(xì)胞連續(xù)分裂時(shí)，伴隨著 ATP與ADP勺相互轉(zhuǎn)化5、請(qǐng)回答下列問題：(1)請(qǐng)寫出ATP與ADP勺相互轉(zhuǎn)化關(guān)系式。(2)下圖為ATP與ADP勺相互轉(zhuǎn)化的示意圖，回答問題:PiE2ATP作為生物體生命活動(dòng)的直接能源其分子結(jié)構(gòu)簡式為 A PPP,在過程中，是由于遠(yuǎn)離腺/的高能磷酸鍵斷裂而釋放出能量。(3)在綠色植物的根細(xì)胞內(nèi)，與相應(yīng)的生理

19、活動(dòng)主要是在細(xì)胞內(nèi)的線粒體 中進(jìn)行的(4) A和A2分別起什么作用？二者相同嗎?A起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶，A起催化作用，催化ATP的合成, 是合成酶。二者不相同。(5)中能量的來源有哪些？中能量的去向有哪些？植物細(xì)胞中Ei中能量來自于色素吸收轉(zhuǎn)化的光能和糖類等有機(jī)物分解釋放的能量，動(dòng)物細(xì)胞中日中的能量來自呼吸作用中糖類等有機(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。G中能量的去向是轉(zhuǎn)化為其他各種形式的能量，用于各項(xiàng)生 命活動(dòng)，主要有化學(xué)能、機(jī)械能、電能、滲透能等。三、C組題1、將螢火蟲尾部的發(fā)光器割下，其中含有熒光素，取等量分別放入甲、乙兩試管中，加少量水混合，又看到

20、淡黃色熒光，過一段時(shí)間后，熒光消失。之后在甲試管中放2ml某溶液，乙試管中放入2ml葡萄糖溶液，結(jié)果甲試管發(fā)光了。請(qǐng)問：(1)甲試管中放入的某溶液是 溶液，這說明熒光是 能 轉(zhuǎn)化而成的。(2)熒光素發(fā)光是由于某溶液中物質(zhì)發(fā)生了 反應(yīng)，其表示式為 (3)設(shè)定乙試管的目的是 ,由此證明某物質(zhì)是。-酶 _ . 口答案：(1) ATP 化學(xué)(2)水解 ATPADp+pi+肥重(3)對(duì)照 生命活動(dòng)的直接能源2、請(qǐng)分析下列ATP的有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)，并回答問題：(1)經(jīng)測定，一成年人靜止?fàn)顟B(tài)下24h將有40 kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細(xì)月內(nèi)ADP ATP 等的總量僅有210 mg。為滿足能量的需要，生物體內(nèi)解決這一矛盾的合理途徑(2)