2022年高一生物 細胞的能量“通貨”ATP示范教案

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1、2022年高一生物 細胞的能量“通貨”ATP示范教案 ●從容說課 《細胞的能量“通貨”——ATP》主要介紹了ATP分子的組成和結構特點,ATP具有與ADP相互轉化的特性,以及ATP在細胞生命活動中的作用等內(nèi)容。 關于ATP與ADP的相互轉化既是本節(jié)的重點也是難點。教師可以繼續(xù)利用前面的比喻，將細胞中的能量通貨比作我們?nèi)粘Ｉ钪械牧阌缅X，它會隨著每天的花銷而減少，因此要維持正常生活必須不斷破開大面值的鈔票給予補充，細胞中的大面值鈔票主要是糖類等有機物。在有機物分解時釋放出的能量能被用來合成ATP，這個過程通過ATP與ADP的相互轉化來實現(xiàn)

2、。教師在介紹這部分內(nèi)容時可以充分利用教材上的圖解，告訴學生ATP水解時，遠離腺苷的磷酸鍵斷裂時釋放出較多的能量，是一種放能的過程，所以當ADP與磷酸再次結合形成ATP時，必然從周圍吸收相同的能量，而且這個過程在細胞中時刻發(fā)生，這就是為什么ATP可以作為一種能量的“小票”而在細胞中流通使用的原因。 關于ATP的利用，一是要講清楚吸能反應和放能反應與ATP的分解和合成的關系，二是要充分利用教材上的圖解，讓學生在看懂圖解的基礎上，討論ATP還有哪些用途，從而對該圖解進行補充和完善。 ●三維目標 1.知識與技能 （1）簡述ATP的化學組成和特點。

3、 （2）寫出ATP的分子簡式。 （3）解釋ATP在能量代謝中的作用。 2.過程與方法 （1）通過ATP與ADP相互轉化關系的多媒體動畫，認識ATP在細胞中作為能量流通的原因。 （2）通過分析，比較在生物體生命活動中，ATP如何生成又如何消耗，找出能量代謝的規(guī)律。 3.情感態(tài)度與價值觀 （1）激發(fā)學生的學習興趣和滲透熱愛自然和生命的情感教育。 （2）通過對課本P90圖5－7進行補充和完善，以調動學生學習積極性,培養(yǎng)主動參與的學習態(tài)度,培養(yǎng)用準確的科學術語闡述觀點和進行合作學習的態(tài)度。 ●教學重點 1.ATP化學組成的特點及其在能量中的作用。 2.ATP與ADP的相互轉化。

4、 ●教學難點 ATP與ADP的相互轉化。 ●教具準備 1.教師課件。 2.ATP結構式掛圖。 ●課時安排 1課時 ●教學過程 ［課前準備］ 思考問題:在人類的生產(chǎn)和生活中是怎樣解決能量的“穩(wěn)定儲存”和“靈活利用”這一矛盾的？例如,發(fā)電廠是如何轉化能量的?人們是如何從農(nóng)產(chǎn)品轉化成各種生活用品的? ［情境創(chuàng)設］ 1.老師提出問題，學生討論 （1）螢火蟲發(fā)光需要能量嗎？ （2）細胞中的糖類、蛋白質等有機物都儲存著大量穩(wěn)定化學能，生物的生命活動需要能量能直接利用它們嗎？ 2.教師

5、講解 從課文中的唐詩中我們知道，生物的生命活動需要能量。實際上，細胞中還有許多化學反應是需要能量的，這些能量是從哪里來的呢？我們知道，細胞中的糖類、蛋白質等有機物都儲存著大量穩(wěn)定化學能，這些能源物質的穩(wěn)定性，利于大量地儲存，但它們不能直接為細胞的生命活動提供能量，細胞是怎樣解決“穩(wěn)定儲存”和“靈活利用”這一矛盾的？細胞把穩(wěn)定的能量轉化成另一種能直接給細胞的生命活動提供能量的有機物——ATP，解決了這一問題。ATP什么物質呢？ ［師生互動］ 1.ATP分子結構特點 學生閱讀課本P88相關內(nèi)容后，教師講解： （1）展示ATP結構式掛圖，向學生介紹腺嘌呤、核糖（兩者結合而成腺苷）、磷酸。

6、 （2）ATP是三磷酸腺苷的英文名稱的縮寫。ATP分子的結構可以簡寫成A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團，T代表三，～代表一種特殊的化學鍵，叫做高能磷酸鍵，ATP分子中大量的能量就儲存在高能磷酸鍵中。ATP水解時高能磷酸鍵可以水解放出大量的能量，達到30.54 kJ/mol。所以說，ATP是細胞內(nèi)的高能磷酸化合物。 2.ATP與ADP相互轉化 （1）學生閱讀課本P88～P89頁相關內(nèi)容，回答問題：ATP與ADP是怎樣相互轉化的？ （2）教師講解：ATP的化學性質不穩(wěn)定。在有關酶的催化作用下，ATP分子中遠離A的那個高能磷酸鍵很容易水解脫離開來，形成游離的Pi（磷酸），同時，儲

7、存在這個高能磷酸鍵中的能量釋放出來，ATP就轉化成ADP（二磷酸腺苷的英文名稱的縮寫）。在有關酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同時與一個游離的Pi結合，重新形成ATP（播放多媒體課件：ATP與ADP相互轉化）。 資料顯示，正常人每天ATP的轉變量幾乎接近于體重，但在體內(nèi)存在的ATP的量是很少的。ATP和ADP在體內(nèi)總是處于不斷轉化的動態(tài)平衡之中。如下所示： 3.ATP的形成途徑 （1）學生閱讀課本P89相關內(nèi)容后，分組討論：動植物ATP的形成途徑有哪些？ （2）教師講解：對于綠色植物來說，ADP轉化成ATP時所需的能量來自于呼吸作用和光合作用；對于人、高等動物、真菌和大多數(shù)細菌

8、來說，ADP轉化成ATP時所需的能量除來自于呼吸作用外，人和高等動物還可以來自磷酸肌酸的轉移。 4.ATP的利用 （1）教師講解：吸能反應總是與ATP水解的反應相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應總是與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中。能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間循環(huán)流通。 （2）學生看課本圖，討論ATP還有哪些用途，從而對該圖進行補充和完善。 ［教師精講］ 1.細胞內(nèi)儲存能量的物質有糖類、脂肪、蛋白質等。細胞內(nèi)消耗能源物質的順序是：糖類脂肪蛋白質。一般情況下生物體內(nèi)細胞利用的能源物質是糖類，而且糖類中的能量需要分解釋放傳遞給ATP，轉變成活躍的化學能

9、，才能供給各種生命活動利用，從而解決能量的“穩(wěn)定儲存”和“靈活利用”的矛盾。 2.直接供給生命活動能量的能源物質是ATP。在生物體內(nèi)能量的轉換和傳遞中，ATP是一種關鍵物質。ATP是生物體內(nèi)能量轉換的“中轉站”，它有利于能量的運輸和協(xié)調供給，如線粒體呼吸釋放能量合成的ATP，可以轉移到細胞膜用于主動運輸，也可以進入細胞核推動DNA的復制等等，從而解決“產(chǎn)能”和“用能”在空間上的矛盾。 3.ATP的結構與物理、化學知識有密切聯(lián)系，ATP中的能量可以轉變成機械能（如肌肉收縮、鞭毛擺動）、化學能、電能（如神經(jīng)沖動的傳導）、滲透能（如主動運輸?shù)哪芰浚⒐饽艿绕渌问降哪芰俊? 4.胞內(nèi)供能物質有A

10、TP和磷酸肌酸，ATP普遍存在，但含量不多，當ATP大量消耗時，則磷酸肌酸釋放能量供ADP和Pi合成ATP。磷酸肌酸的存在對ATP含量的相對穩(wěn)定起緩沖作用。 ［評價反饋］ 學生做課本練習題、教師檢查評講。 ［課堂小結］ ［課后拓展］ 1.其他高能磷酸化合物 在動物和人體細胞（特別是肌細胞）內(nèi)，除了ATP外，其他的高能磷酸化合物還有磷酸肌酸（可用C～P代表）。磷酸肌酸的結構式是： 當動物和人體細胞由于能量的大量消耗而使細胞內(nèi)的ATP含量過分減少時，在有關酶的催化作用下磷酸肌酸中的磷酸基團連同能量一起轉移給ADP，從而生成ATP和肌酸（可用C代表）；當ATP含量比較多時，在有

11、關酶的催化作用下，ATP可以將磷酸基團連同能量一起轉移給肌酸，使肌酸轉變成磷酸肌酸。 對于動物和人體細胞來說，磷酸肌酸只是能量的一種儲存形式，而不能直接被利用。由此可見，對于動物和人體細胞來說，磷酸肌酸在能量釋放、轉移和利用之間起著緩沖的作用，從而使細胞內(nèi)ATP的含量能夠保持相對的穩(wěn)定，ATP系統(tǒng)的動態(tài)平衡得以維持。 2.螢火蟲發(fā)光的原理和意義 螢火蟲不論雄性的還是雌性的，夏秋的夜晚都會一閃一閃地發(fā)光。雄蟲比雌蟲的個體小一些，但發(fā)出的閃光卻亮一些。螢火蟲發(fā)出的閃光，主要是求偶的信號，用來吸引異性前來交尾。螢火蟲有許多種，如平家螢火蟲、姬螢火蟲等。不同種類的螢火蟲會發(fā)出各自特定的閃光信

12、號。雌蟲看到飛舞著的同種雄蟲發(fā)出的閃光信號后，就會以特定的閃光信號回應。雄蟲的每一組閃光信號是由幾個節(jié)奏組成的，每個節(jié)奏都包括閃光的次數(shù)、閃光的頻率和每次閃光的時間，這些都是雌蟲能夠識別的。如果雌蟲順利地回應了閃光信號，則雄蟲就會前來交尾，以繁衍后代。有的科學家準確分析出某種雄性螢火蟲的閃光規(guī)律后，用手電筒模擬這種閃光信號，竟然發(fā)現(xiàn)同種的雌蟲會迎光而來。 有趣的是，雌蟲看到其他種類雄蟲的閃光信號后，有時竟能發(fā)出該種雌蟲的閃光信號，這種閃光信號具有欺騙性，能使該種雄蟲誤以為可以前去交尾而被雌蟲吃掉。雌蟲的這一特性，可以使自己獲得豐富的營養(yǎng)。這種現(xiàn)象被科學家戲稱為“死亡擁抱”。此外，螢火蟲發(fā)出的

13、熒光還具有一定的警戒作用和照明作用。 螢火蟲的發(fā)光器官位于腹部后端的下方，該處具有發(fā)光細胞。發(fā)光細胞的周圍有許多微細的氣管，發(fā)光細胞內(nèi)有熒光素和熒光素酶。熒光素接受ATP提供的能量后就被激活。在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧發(fā)生化學反應，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。順便說到，熒光是一種冷光，其發(fā)光效率可高達98％左右，而熱光則發(fā)光效率低得多，如太陽的發(fā)光效率只有35％左右。 ●板書設計 第2節(jié) 細胞的能量“通貨”——ATP 1.ATP分子結構特點 （１）化學組成：腺嘌呤、核糖、磷酸； （２）ATP（三磷酸腺苷），結構簡式A—P～P～P，是細胞內(nèi)的高能磷酸化合物。 2.ATP與ADP相互轉化 （1）ATP和ADP在體內(nèi)總是處于不斷轉化的動態(tài)平衡之中。如下式所示： ADP＋Pi＋能量ATP （2）ATP和ADP能相互轉化的原因 3.ATP的形成途徑 （1）綠色植物：能量來自于呼吸作用和光合作用； （2）人、高等動物、真菌和大多數(shù)細菌：能量除來自于呼吸作用外，人和高等動物還可以來自磷酸肌酸的轉移。 4.ATP的利用 （1）運輸物質； （2）肌肉收縮； （3）合成物質； （4）生物發(fā)電； （5）神經(jīng)活動。