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2019-2020年高中生物 生命活動(dòng)的能量“貨幣”——ATP 第1課時(shí)示范教案 蘇教版 在我們學(xué)習(xí)了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能之后，理解了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)的特征，了解了不同細(xì)胞的多樣性，感受到了細(xì)胞整體的一種和諧與統(tǒng)一的美。在本章，我們將一起學(xué)習(xí)細(xì)胞代謝的知識(shí)。 1.本章內(nèi)容組成 本章內(nèi)容由三節(jié)組成：ＡＴＰ和酶、光合作用和細(xì)胞呼吸。第一節(jié)介紹了ＡＴＰ和ＡＤＰ之間的相互轉(zhuǎn)化以及ＡＴＰ在生命活動(dòng)中的廣泛應(yīng)用，介紹了酶的概念、酶促反應(yīng)以及影響酶促反應(yīng)的因素，它們是學(xué)習(xí)光合作用和細(xì)胞呼吸的必備知識(shí)；第二節(jié)介紹光合作用發(fā)現(xiàn)過程的科學(xué)史、光合作用的色素及其對(duì)光能的捕獲、光合作用的過程、影響光合作用的環(huán)境因素等；第三節(jié)介紹細(xì)胞呼吸的本質(zhì)和過程、有氧呼吸和無氧呼吸的區(qū)別以及細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用。 2.本章教材地位 本章教材在學(xué)生學(xué)習(xí)了細(xì)胞的化學(xué)組成、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，講述ＡＴＰ和酶在新陳代謝中的作用、光合作用和細(xì)胞呼吸的主要過程及其應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物體新陳代謝的必要性和意義的理解。社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展離不開光合作用和細(xì)胞呼吸。光合作用為生物界提供有機(jī)物和氧氣，是地球上絕大多數(shù)生物賴以生存的基礎(chǔ)，在人類生命活動(dòng)中起著多方面、多層次的影響；細(xì)胞呼吸不斷地產(chǎn)生能量，為生物體的生命活動(dòng)提供能量保障。本章內(nèi)容是生物學(xué)科的核心知識(shí)。 本章內(nèi)容與前后章節(jié)知識(shí)有著內(nèi)在的聯(lián)系，本章在本模塊中具有承上啟下的重要作用。學(xué)生可以進(jìn)一步理解只有在能量的供應(yīng)下，細(xì)胞膜才能行使主動(dòng)運(yùn)輸?shù)墓δ?，并且加深理解把葉綠體和線粒體分別比喻為植物細(xì)胞的“能量轉(zhuǎn)換站”和所有細(xì)胞的“動(dòng)力車間”的含義；有助于學(xué)生加深領(lǐng)會(huì)活細(xì)胞之所以能夠經(jīng)歷生長、增殖等生命歷程，是與能量的供應(yīng)和利用分不開的。光合作用和細(xì)胞呼吸需要第三章中葉綠體、線粒體結(jié)構(gòu)等知識(shí)作基礎(chǔ)，后續(xù)內(nèi)容如細(xì)胞分裂、分化等過程需要細(xì)胞呼吸為其提供能量，需要酶進(jìn)行催化。葉綠體只有在保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性的基礎(chǔ)上才能使其各項(xiàng)功能得以正常進(jìn)行。光合作用所需要的原料及形成的產(chǎn)物又涉及物質(zhì)出入細(xì)胞膜等有關(guān)知識(shí)，另外光合作用和細(xì)胞呼吸正常進(jìn)行還需要其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)的協(xié)作和支持。酶和ＡＴＰ是生物體新陳代謝過程中必不可少的物質(zhì)，光合作用和細(xì)胞呼吸過程需要酶的參與，并涉及能量的釋放和利用，這些都是學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容的必備知識(shí)。 此外，生物必修2《遺傳與進(jìn)化》中有關(guān)“基因的表達(dá)”以及生物必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中有關(guān)“動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”等，實(shí)際上都是細(xì)胞在得到能量供應(yīng)的情況下才能進(jìn)行的生命活動(dòng)。學(xué)習(xí)本章的內(nèi)容，有助于學(xué)生對(duì)這兩個(gè)必修模塊中相關(guān)內(nèi)容的理解。生物選修1《生物技術(shù)實(shí)踐》中的專題1和專題2都與本章第3節(jié)有密切的關(guān)系，專題2和專題4都與本章第1節(jié)有密切的關(guān)系。生物選修2《生物科學(xué)與社會(huì)》中的第2章與本章第4節(jié)有密切的關(guān)系，第3章與本章的第1、3節(jié)有密切的關(guān)系。生物選修3《現(xiàn)代生物科技專題》中的專題5與本章的第1、3、4節(jié)有著密切的關(guān)系。 3.本章在技能培養(yǎng)以及情感、態(tài)度與價(jià)值觀引導(dǎo)方面的作用 通過葉綠素的提取與分離實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)的操作，可以培養(yǎng)學(xué)生利用生物實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的能力。 在本章中將通過引導(dǎo)學(xué)生回顧酶、光合作用與細(xì)胞呼吸的研究歷程，感受科學(xué)家聰慧的頭腦與睿智的目光，以及他們堅(jiān)定不移的科學(xué)態(tài)度，不迷信、不武斷，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，勇于承認(rèn)錯(cuò)誤的科學(xué)品質(zhì)。通過學(xué)習(xí)ＡＴＰ與ADP的轉(zhuǎn)化、光合作用與呼吸作用過程，體會(huì)生命活動(dòng)的復(fù)雜性與多元化；而酶促反應(yīng)的學(xué)習(xí)，將使學(xué)生感受生命的美，從而尊重生命、關(guān)愛生命。光合作用與細(xì)胞呼吸知識(shí)的學(xué)習(xí)，將有助于學(xué)生從整體上理解生命活動(dòng)過程中的能量代謝，理解代謝過程中物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)與信息傳遞相伴相隨的特征；感悟光合作用是自然界最基本的物質(zhì)代謝與能量代謝；體會(huì)太陽能是地球上生物生命活動(dòng)的能量最終來源。本章的學(xué)習(xí)可以有效地提高學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)與能力，鍛煉科學(xué)探究的基本技能。因而本章教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。 教學(xué)重點(diǎn)： 1.酶在代謝中的作用，解釋ATP在能量代謝中的作用。 2.光合作用的過程以及人類對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過程。 3.影響光合作用速率的環(huán)境因素。 4.細(xì)胞呼吸的過程。 5.細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)： 1.ＡＴＰ和ＡＤＰ之間的相互轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)變與能量轉(zhuǎn)換間的關(guān)系；探究影響酶作用速率的因素時(shí)如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。 2.回顧光合作用的發(fā)現(xiàn)過程以了解光合作用的本質(zhì)；光合作用過程中物質(zhì)代謝、能量代謝與信息轉(zhuǎn)換及其相互關(guān)系。 3.通過數(shù)據(jù)分析，以研究影響光合作用速率的環(huán)境因素。 4.細(xì)胞呼吸過程中的物質(zhì)與能量代謝過程；有氧呼吸與無氧呼吸的區(qū)別與聯(lián)系。 5.應(yīng)用細(xì)胞呼吸的原理解釋相關(guān)現(xiàn)象。 課時(shí)安排： 第一節(jié)　ATP和酶　3課時(shí) 第二節(jié)　光合作用　5課時(shí) 第三節(jié)　細(xì)胞呼吸　3課時(shí) 第一節(jié)　ATP和酶 從容說課 “ATP和酶”一節(jié)主要分為：生命活動(dòng)的能量“貨幣”——ATP、酶與酶促反應(yīng)兩部分內(nèi)容。本節(jié)的關(guān)鍵詞是“ATP、酶與酶促反應(yīng)”。本節(jié)主要闡述了ＡＴＰ和ＡＤＰ之間的相互轉(zhuǎn)化以及ＡＴＰ在生命活動(dòng)中的廣泛應(yīng)用、酶的概念、酶促反應(yīng)以及影響酶促反應(yīng)的因素。 ＡＴＰ和酶是生物新陳代謝過程中的重要物質(zhì)，是多項(xiàng)生物化學(xué)反應(yīng)的聯(lián)系紐帶。光合作用和細(xì)胞呼吸總反應(yīng)由許許多多的反應(yīng)組成，這些反應(yīng)不僅需要酶的參與，還涉及能量的釋放和利用。 關(guān)于ＡＴＰ部分內(nèi)容，教材首先通過形象的比喻——“生命活動(dòng)的能量貨幣”來引出ATP，接著介紹了ATP的發(fā)現(xiàn)與結(jié)構(gòu)，然后著重分析了ＡＴＰ和ＡＤＰ之間相互轉(zhuǎn)化過程的物質(zhì)轉(zhuǎn)變與能量轉(zhuǎn)換及其生理意義。對(duì)于ＡＴＰ和ＡＤＰ之間的相互轉(zhuǎn)化是一種微觀、動(dòng)態(tài)的過程，我們建議教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)于文本中“ＡＴＰ和ＡＤＰ之間的相互轉(zhuǎn)化”圖群的閱讀，有條件的學(xué)校可設(shè)置Flash動(dòng)畫以模擬該過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變與能量轉(zhuǎn)換。對(duì)于ＡＴＰ在生命活動(dòng)中的廣泛應(yīng)用，我們建議教師預(yù)設(shè)多種問題情景，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論。 關(guān)于酶部分的內(nèi)容，課本首先定義了酶的概念，然后通過實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解酶的特性，對(duì)于酶促反應(yīng)的過程，課本試圖借助“酶促反應(yīng)過程示意圖”準(zhǔn)確展示這一動(dòng)態(tài)過程，我們也建議有條件的學(xué)校在教學(xué)過程中引入計(jì)算機(jī)輔助教育手段，幫助學(xué)生理解這一微觀、動(dòng)態(tài)的復(fù)雜過程。接著教材對(duì)酶的概念進(jìn)行了補(bǔ)充與完善。而對(duì)于影響酶促反應(yīng)的因素，我們的教學(xué)建議是：在“邊做邊學(xué)”的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生自主歸納、總結(jié)。 本節(jié)共設(shè)置了1個(gè)“邊做邊學(xué)”、1個(gè)“放眼社會(huì)”、1個(gè)“課題研究”、1個(gè)“評(píng)價(jià)指南”、1個(gè)“繼續(xù)探究”、1個(gè)“拓展視野”和相應(yīng)的圖與圖群。“邊做邊學(xué)”的題目是研究“酶的特性”，分為2個(gè)子項(xiàng)目，我們建議，實(shí)驗(yàn)一可以在學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，小組討論實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尋找替代實(shí)驗(yàn)方法，最后班級(jí)交流；實(shí)驗(yàn)二較為復(fù)雜，因此我們建議，采用小組合作的方式進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，以小組為單位進(jìn)行交流?！罢n題研究”的題目是“影響酶作用速率的因素”，我們的教學(xué)建議是組成課題小組，以小組為單位，首先提出實(shí)驗(yàn)假設(shè)，根據(jù)相應(yīng)的假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的可行性進(jìn)行論證，然后利用實(shí)驗(yàn)室器材進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，最后通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析接受或否定假設(shè)。本節(jié)還有圖群2個(gè)：ＡＴＰ與ＡＤＰ相互轉(zhuǎn)化圖、酶促反應(yīng)過程示意圖；圖片1張：酶與藥物；函數(shù)圖2張，表格一個(gè)。教師可根據(jù)圖的特點(diǎn)合理展示圖片，圖文結(jié)合，幫助學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)。最后我們建議學(xué)生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)或其他媒體手段，收集有關(guān)酶在社會(huì)、生活中應(yīng)用的信息，并做成課題研究報(bào)告，進(jìn)行班級(jí)內(nèi)部交流，或在網(wǎng)上展示。 教學(xué)重點(diǎn) 1.討論酶的特性以及與新陳代謝的關(guān)系是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)之一。 2.在新陳代謝與ATP的內(nèi)容中，ATP的分子特點(diǎn)和ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變?cè)谛玛惔x中的作用，是本節(jié)教學(xué)的另一重點(diǎn)。在新陳代謝與ATP的內(nèi)容中，ATP的分子特點(diǎn)和ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)及其新陳代謝中的作用，是本節(jié)教學(xué)的教學(xué)重點(diǎn)之二。 教學(xué)難點(diǎn) 1.控制變量的科學(xué)方法。 2.酶在酶促反應(yīng)過程中的作用機(jī)制。 3.ATP在能量的儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和利用中的作用，是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。 教具準(zhǔn)備 ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的多媒體課件、酶促反應(yīng)過程的Flash動(dòng)畫、“酶的特性”的實(shí)驗(yàn)器材、教師通過網(wǎng)絡(luò)等途徑收集一組有關(guān)酶與ATP的信息。 課時(shí)安排 3課時(shí) 三維目標(biāo) 1.簡述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)；寫出ATP的分子簡式；解釋ATP在能量代謝中的作用。 2.說出酶的化學(xué)本質(zhì)；能舉例說明酶的特性和酶促反應(yīng)的過程。 3.會(huì)使用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，研究酶的特性與影響酶促反應(yīng)速率的因素。 4.通過ATP與ADP相互轉(zhuǎn)換示意圖、酶促反應(yīng)示意圖等圖與圖群的閱讀訓(xùn)練，初步形成圖文轉(zhuǎn)換能力和用規(guī)范的生物學(xué)語言來表述問題的能力。 5.參與“影響酶作用速率的因素”的課題研究，形成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、利用實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)的能力、觀察能力和資料的收集與處理能力。 6.進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)；培養(yǎng)學(xué)生問題的對(duì)比分析能力與歸納能力；小組學(xué)習(xí)中的合作與交往能力。 7.通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，認(rèn)同科學(xué)是在不斷的探索和爭論中前進(jìn)的。 8.認(rèn)同科學(xué)家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意見中的合理成分，還要具有質(zhì)疑、創(chuàng)新和勇于實(shí)踐的科學(xué)精神與態(tài)度。 9.培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)技術(shù)是一把雙刃利劍的觀點(diǎn)，學(xué)會(huì)用辯證的觀點(diǎn)看待科學(xué)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的作用。 10.通過回顧酶的發(fā)現(xiàn)歷程，感受科學(xué)家聰慧的頭腦與睿智的目光，以及他們堅(jiān)定不移的科學(xué)態(tài)度，不迷信、不武斷，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，勇于承認(rèn)錯(cuò)誤的科學(xué)品質(zhì)。 11.通過小組學(xué)習(xí)過程中的合作與交往培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)與交往的態(tài)度。 第1課時(shí)　生命活動(dòng)的能量“貨幣”——ATP 教學(xué)過程 導(dǎo)入新課 教師用多媒體出示右圖所示的圖片,或其他有關(guān)螢火蟲的圖片或視頻，并用一定方式呈現(xiàn)下述詩句：“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星?！? 師 讓我們重新品讀唐代詩人杜牧這首情景交融的詩句，想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，從生物學(xué)角度思考下列問題： （1）螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么? （2）螢火蟲體內(nèi)有發(fā)光物質(zhì)嗎? 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分小組討論，提出見解。 小組發(fā)言，師生共同總結(jié)： （1）根據(jù)初中所學(xué)的知識(shí)，從動(dòng)物行為角度來看，螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義主要是相互傳遞求偶信號(hào)，以便交尾、繁衍后代。 （2）在一些科普性的文章中，我們了解到了螢火蟲腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素，是其特有的發(fā)光物質(zhì)。 師 根據(jù)前面所學(xué)的知識(shí)，你能否指出維持螢火蟲生命活動(dòng)的主要能量來源是什么？螢火蟲細(xì)胞代謝所需能量的儲(chǔ)存形式主要是什么？ 生 維持螢火蟲生命活動(dòng)的主要能量來源是糖類；螢火蟲細(xì)胞代謝所需能量的儲(chǔ)存形式主要是脂肪。 師 我們是否知道螢火蟲體內(nèi)糖類、脂肪的儲(chǔ)存能量從何而來呢？ 師 可以根據(jù)初中生物中光合作用的相關(guān)知識(shí)回答上述問題。 生 能量的最終來源是太陽能；主要通過綠色植物的光合作用，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在糖類與脂肪等有機(jī)物中。當(dāng)動(dòng)物將綠色植物以食物形式攝入體內(nèi)以后，通過一些復(fù)雜的途徑，最終轉(zhuǎn)化為動(dòng)物體內(nèi)的糖類、脂肪或其他有機(jī)物，并將能量儲(chǔ)存在這些有機(jī)物中。 師 是否所有的動(dòng)物都以綠色植物為食物？假如不是，它們的能量最終來源是什么？ 生 不是，如貓科動(dòng)物屬于肉食性動(dòng)物，不以綠色植物為食物；但是，從本質(zhì)上講，它們最終還是以綠色植物為食物，所以，它們的能量最終來源還是太陽能。 師 我們把目光回到螢火蟲身上，根據(jù)相關(guān)的物理學(xué)、化學(xué)與生物學(xué)知識(shí)，思考下列問題： （1）螢火蟲發(fā)光時(shí)，是否需要將糖類等有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能釋放出來？那么，這些能源物質(zhì)中的能量是如何釋放出來的呢？所釋放出來的能量，能否直接用于生命活動(dòng)呢？ （2）如果不能的話，螢火蟲發(fā)光所需能量的直接來源是什么？ 推進(jìn)新課 　板　書： 一、生命活動(dòng)的能量“貨幣”——ATP 教師活動(dòng)：教師利用多媒體展示“生物體的生命活動(dòng)需要消耗ＡＴＰ”的圖群，輔以文字解說，通過視聽結(jié)合方法優(yōu)化課堂教學(xué)，使學(xué)生形成直觀的印象：ＡＴＰ是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生以問題指向?yàn)槟繕?biāo)，以自主學(xué)習(xí)為主要方法，結(jié)合小組合作討論，對(duì)書本“生命活動(dòng)的能量貨幣——ATP”展開學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)對(duì)于書本圖群“ATP與ADP相互轉(zhuǎn)換示意圖、生物體內(nèi)生命活動(dòng)需要消耗ATP”的閱讀。 學(xué)生小組討論后，推舉代表發(fā)言，其他小組可以對(duì)其提出的觀點(diǎn)表示贊同或反對(duì)，若提出反對(duì)意見，必須陳述不接受該觀點(diǎn)的原因，并能提出自己的觀點(diǎn)。 生甲 光能本身就是一種能量形式，并且在螢火蟲發(fā)光過程中，有大量能量向周圍散失了，從能量的轉(zhuǎn)化與守恒角度來看，螢火蟲需要將儲(chǔ)存在糖類與脂肪等有機(jī)物中的化學(xué)能釋放出來。 生乙 根據(jù)物理學(xué)知識(shí)可以得出，螢火蟲發(fā)光時(shí)產(chǎn)生的是光能，而在螢火蟲體內(nèi)的糖類與脂肪等有機(jī)物中儲(chǔ)存的是化學(xué)能，只有將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能，才能發(fā)光。 生丙 從我們已學(xué)的知識(shí)無法判斷有機(jī)物中的化學(xué)能是否能直接用于發(fā)光這樣的生命活動(dòng)。不過，書本的知識(shí)或許能說明一些問題。 生丁 書本提出了一種叫做腺嘌呤核苷三磷酸的物質(zhì)，是螢火蟲發(fā)光時(shí)的直接能源物質(zhì)。但是，我們無法理解在生命活動(dòng)中，為何腺嘌呤核苷三磷酸是直接的能源物質(zhì)。 　板　書： （一）ATP的結(jié)構(gòu) 師 我們通過初中階段的學(xué)習(xí)，知道如葡萄糖、脂肪等物質(zhì)都是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。那么，ＡＴＰ與葡萄糖等能源物質(zhì)究竟有什么區(qū)別？你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明你的假設(shè)。 【教學(xué)實(shí)驗(yàn)】 實(shí)驗(yàn)假設(shè) ＡＴＰ是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。 實(shí)驗(yàn)器材 試管、葡萄糖液、ＡＴＰ溶液、螢火蟲尾部提取液、滴管等。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) （1）取三支試管，加入等量的螢火蟲尾部提取液，分別標(biāo)記為A、B、C。 （2）向A試管內(nèi)加入數(shù)滴ＡＴＰ溶液，B試管內(nèi)加入等量的葡萄糖，C試管內(nèi)加入等量的蒸餾水。 （3）觀察三支試管內(nèi)螢火蟲尾部提取液的發(fā)光情況，記錄并分析數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析：（略） 師 假如你有一張百元大鈔，你很難用它購買一些零星物品，如一塊糖果、一張活頁紙或者一支筆芯。假如你有100張一元的鈔票，那么你就會(huì)很方便。細(xì)胞中通用的能量貨幣——腺嘌呤核苷三磷酸，就如我們?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。 （1）植物和動(dòng)物通過呼吸作用分解有機(jī)物釋放出的能量,除了一部分以熱能的形式散失或維持體溫外，一部分就會(huì)被轉(zhuǎn)移并儲(chǔ)存到細(xì)胞內(nèi)像腺嘌呤核苷三磷酸這樣的化合物中。 （2）在細(xì)胞內(nèi)用于細(xì)胞代謝中能量轉(zhuǎn)移的化合物有很多種，但腺嘌呤核苷三磷酸是最主要的。 （3）其實(shí),從本質(zhì)上來講,能量通用“貨幣”——“小面額鈔票”，應(yīng)該是儲(chǔ)存在腺嘌呤核苷三磷酸這樣的分子中的化學(xué)能，而非腺嘌呤核苷三磷酸本身。 師 我們已經(jīng)懂得腺嘌呤核苷三磷酸是細(xì)胞內(nèi)的能量“貨幣”，那么腺嘌呤核苷三磷酸究竟是一種怎樣的物質(zhì)？ATP又是怎樣一種物質(zhì)？ATP中A、T、P各代表什么意思？ 生 腺嘌呤核苷三磷酸是一種不穩(wěn)定的高能化合物，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸組成，簡稱ATP。ATP中：A代表腺苷、T代表3個(gè)、P代表磷酸基團(tuán)。 師 那么腺苷是一種怎樣的構(gòu)造？ATP中一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸是如何連接而形成ATP的？ 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)“ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化示意圖”圖群中提供信息，思考問題。 生 腺苷是由腺嘌呤和脫氧核糖脫水縮合而形成的；ATP中核糖位于腺嘌呤與磷酸之間，具體來說，是一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸依次脫水縮合而成。（如下圖） 師 你是否了解表示ATP結(jié)構(gòu)組成的結(jié)構(gòu)簡式？什么叫做高能化合物？為什么ATP是一種高能化合物？為什么說ATP是一種不穩(wěn)定高能化合物？ 師生討論，以教師進(jìn)行知識(shí)拓展為主： （1）ATP結(jié)構(gòu)簡式一般表示為A—P～P～P。在這個(gè)結(jié)構(gòu)簡式中，A代表腺苷、P代表磷酸基團(tuán)、“～”是高能磷酸鍵、“—”是普通磷酸鍵；ATP中的能量主要集中于兩個(gè)高能磷酸鍵中。 （2）高能化合物的特點(diǎn)是它的高能化學(xué)鍵水解時(shí)釋放出的化學(xué)能是正?；瘜W(xué)鍵釋放化學(xué)能的2倍以上，一般在20.92 kJ/mol以上。 （3）ATP的高能磷酸鍵（也即酸酐鍵，用“～”表示）在水解時(shí)釋放的能量為30.54 kJ/mol，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的高能化合物的高能鍵斷裂時(shí)釋放的能量，因而ATP是一種高能化合物。 （4）ATP分子中遠(yuǎn)離腺苷的那一個(gè)高能磷酸鍵不穩(wěn)定，容易斷裂，轉(zhuǎn)變?yōu)锳DP，同時(shí)釋放出能量。當(dāng)然，ADP也容易與一個(gè)磷酸分子脫水縮合而形成ATP，同時(shí)儲(chǔ)存能量。因而，我們稱ATP為一種不穩(wěn)定高能化合物。 師 需要指出的是，ATP分子既可以水解一個(gè)磷酸基團(tuán)，而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi）；又可以同時(shí)水解兩個(gè)磷酸基團(tuán)，而形成一磷酸腺苷（AMP）和焦磷酸（PPi）。 師 ADP與ATP是如何轉(zhuǎn)化的？具有怎樣的特征？合成ATP的能量來源有哪些？試舉例說明。ATP水解形成ADP，高能磷酸鍵斷裂所釋放的能量主要用于哪些生命活動(dòng)？ 　板　書： （二）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化以及ATP的功能 教師活動(dòng)：打開多媒體課件，學(xué)生觀察并思考問題，教師結(jié)合問題分析。 對(duì)于ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過程，采用多媒體交互式動(dòng)畫，以ATP→ADP為例：以紅色的“～”表示遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵，以藍(lán)色的“～” 表示靠近腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵，以黑色的“—” 表示普通磷酸鍵，動(dòng)態(tài)展示ATP中遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵水解，釋放能量形成ADP的過程。以幫助學(xué)生理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化這一動(dòng)態(tài)、微觀的生理過程。 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)初中所學(xué)的知識(shí)，結(jié)合文本與圖片，自主思考上述問題。 學(xué)生討論，師生共同總結(jié)： （1）ADP與ATP的相互轉(zhuǎn)化可以這樣表示： 。 （2）ADP合成ATP儲(chǔ)存能量，ATP水解成為ADP釋放能量。 （3）ATP在細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)存量極少，但是細(xì)胞內(nèi)通過ADP與ATP快速、高效的轉(zhuǎn)化，使得細(xì)胞內(nèi)的ATP含量處于動(dòng)態(tài)平衡之中，以滿足細(xì)胞代謝過程中對(duì)能量的需求。 （4）ADP合成ATP時(shí)的能量來源，在綠色植物中主要來自于光合作用和呼吸作用；而對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞，則由ADP生成ATP的能量來源主要來自于呼吸作用；對(duì)于一些特殊的微生物，如硝化細(xì)菌，則其生成ATP的能量來源除了呼吸作用之外，還可以來自于一種稱為化能合成作用的生理過程；對(duì)于病毒，其自身缺乏代謝相關(guān)的酶系統(tǒng)，因而其生命活動(dòng)所需的ATP直接來自于宿主細(xì)胞。 （5）ATP水解成為ADP所釋放的能量，用于機(jī)體各種生命活動(dòng)所需。如：在動(dòng)物體內(nèi)，可以用于細(xì)胞的生長和分裂、細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸（無機(jī)鹽離子的吸收等）、神經(jīng)傳導(dǎo)、肌肉收縮、恒溫動(dòng)物體溫的維持以及某些動(dòng)物的發(fā)光現(xiàn)象；在植物體內(nèi)，可以用于礦質(zhì)元素的吸收、光合作用、蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞的生長與分裂等生命活動(dòng)；在細(xì)菌、真菌的生命活動(dòng)中，ATP也扮演著重要的角色。 （6）在ADP與ATP的相互轉(zhuǎn)化過程中，物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的。 （7）在生物體內(nèi)的細(xì)胞中，時(shí)刻進(jìn)行著ADP與ATP的相互轉(zhuǎn)化。在能量流動(dòng)過程中，ATP就像能量“貨幣”一樣，是一種活躍、直接可利用的化學(xué)能。ATP為細(xì)胞正常的代謝提供了能量保證。ADP與ATP的相互轉(zhuǎn)化既可以保證生命活動(dòng)的能量的正常供應(yīng)，又可以避免細(xì)胞內(nèi)用不盡的能量白白浪費(fèi)。 師 （1）純凈的ATP是一種白色粉末狀物質(zhì)，能溶于水。在醫(yī)療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注射。一方面可以輔助治療心肌萎縮、腦溢血后遺癥、心肌炎等，另一方面可以提供能量，起到改善患者新陳代謝的作用。 （2）在動(dòng)物和人體細(xì)胞（特別是肌細(xì)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）。當(dāng)動(dòng)物和人體細(xì)胞由于能量大量消耗而使細(xì)胞內(nèi)的ATP含量過分減少時(shí)，在有關(guān)酶的催化作用下，磷酸肌酸中的磷酸基團(tuán)連同能量一起轉(zhuǎn)移給ADP，從而生成ATP和肌酸（可用C代表）；當(dāng)ATP含量比較多時(shí)，在有關(guān)酶的催化作用下，ATP可以將磷酸基團(tuán)連同能量一起轉(zhuǎn)移給肌酸，使肌酸轉(zhuǎn)變成磷酸肌酸。對(duì)于動(dòng)物和人體細(xì)胞來說，磷酸肌酸只是能量的一種儲(chǔ)存形式，而不能直接被利用。由此可見，對(duì)于動(dòng)物和人體細(xì)胞來說，磷酸肌酸在能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用之間起著緩沖作用，從而使細(xì)胞內(nèi)ATP的含量能夠保持相對(duì)的穩(wěn)定，ATP系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡得以維持。 師 化學(xué)中講的可逆反應(yīng)的特點(diǎn)是：正逆反應(yīng)都能在同一條件下進(jìn)行，ADP與ATP的相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)是可逆反應(yīng)嗎？ 學(xué)生小組討論,教師引導(dǎo),師生共同總結(jié)： （1）從反應(yīng)條件看，ATP的分解是水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的是水解酶；而ATP是合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的是合成酶。由于酶具有專一性，因此，這兩個(gè)反應(yīng)的條件不同。 （2）從能量看，ATP水解釋放的能量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能；而合成ATP的能量主要有光能和有機(jī)物分解時(shí)所釋放的化學(xué)能。因此，能量的來源是不同的。 （3）從合成與分解的場所來看：ATP合成的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP分解的場所較多。因此，合成與分解的場所不盡相同。 （4）因此，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)變的反應(yīng)是不可逆的。但是，ATP與ADP在活細(xì)胞中永無止境地循環(huán)著，該循環(huán)使ATP不會(huì)因能量的不斷消耗而用盡，從而保證了生命活動(dòng)的順利進(jìn)行。 師 ATP與細(xì)胞代謝具有怎樣的關(guān)系? 課堂小結(jié) （1）ATP是生物體細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種含高能量的有機(jī)化合物，是細(xì)胞各項(xiàng)生命活動(dòng)的直接能源，它的分解與合成就存在著能量的釋放和儲(chǔ)存。 （2）細(xì)胞內(nèi)糖類、脂類等能源物質(zhì)是比較穩(wěn)定的，可以相對(duì)大量地儲(chǔ)存能量，但利用時(shí)，一般需經(jīng)呼吸作用分解后，將部分能量轉(zhuǎn)移給ATP，轉(zhuǎn)變成活躍形式的化學(xué)能，由ATP直接供給各種生命活動(dòng)利用，解決了“穩(wěn)定儲(chǔ)存”和“靈活利用”的矛盾。 （3）各種能源物質(zhì)中的能量，需要轉(zhuǎn)換成ATP這種“能量貨幣”形式才能利用，有利于能量的運(yùn)輸和協(xié)調(diào)供給，如線粒體呼吸釋放能量合成的ATP，可以轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜用于主動(dòng)運(yùn)輸，也可以進(jìn)入細(xì)胞核推動(dòng)DNA的復(fù)制等，因此，解決了“產(chǎn)能”和“用能”在空間上的矛盾。  板書設(shè)計(jì) 第四章　光合作用和細(xì)胞呼吸 第一節(jié)　ATP和酶 一、生命活動(dòng)的能量貨幣——ATP 1.ATP的名稱：腺嘌呤核苷三磷酸　簡稱ATP 2.分子結(jié)構(gòu)簡式為：A—P～P～P 3.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系與特點(diǎn) 4.ATP在生命活動(dòng)中的應(yīng)用：為各項(xiàng)生命活動(dòng)直接提供能量