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2019-2020年人教版高中生物必修1 5-2細胞的能量通貨-ATP 教案1 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識目標(biāo)： （1）簡述ATP的化學(xué)組成和特點，寫出ATP的結(jié)構(gòu)簡式。 （2）解釋ATP在能量代謝中的作用。 2．能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力，自主學(xué)習(xí)能力，理論聯(lián)系實際能力。 3. 情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)意識，科學(xué)精神。 二、教學(xué)重點難點 1．教學(xué)重點： （1）ATP化學(xué)組成的特點及其在能量代謝中的作用 （2）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化 2．教學(xué)難點：ATP和ADP 的相互轉(zhuǎn)化及對“能量通貨”的理解。 三、教學(xué)方法 探究法、講述法 四、課時安排 1 五、教學(xué)過程 〖引入〗生命活動需要能量，這些能量來自哪里呢？學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中了解到生命活動需要的能量來自細胞中的有機物?？梢宰寣W(xué)生想一想，燃燒一匙葡萄糖，能觀察到什么現(xiàn)象？燃燒葡萄糖可以觀察到放出的熱和光，說明葡萄糖中蘊含著能量。但是細胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)均需要溫和的條件，那么細胞中的能量以什么形式釋放出來？又是如何被利用的呢？ 〖問題探討〗學(xué)生思考討論回答，教師提示。 〖提示〗見P89。 1.螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義主要是相互傳遞求偶信號，以便交尾、繁衍后代。[來源:Z#xx#k] 2.螢火蟲腹部后端細胞內(nèi)的熒光素，是其特有的發(fā)光物質(zhì)。 3.有。螢火蟲腹部細胞內(nèi)一些有機物中儲存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成光能時，螢火蟲才能發(fā)光。 〖問題〗以“本節(jié)聚焦”再次引起學(xué)生的思考，注意。 〖板書〗一、ATP分子中具有高能磷酸鍵 〖講述〗ATP的結(jié)構(gòu)特性 ATP也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷、腺三磷，是高能磷酸化合物的典型代表。高能磷酸化合物的特點是：它的高能磷酸鍵（也即酸酐鍵，用“～”表示），水解時釋放出的化學(xué)能是正?；瘜W(xué)鍵釋放化學(xué)能的2倍以上（一般＞20.92 kJ/mol）。這里需要說明的是，化學(xué)中使用的“鍵能”和生物化學(xué)中使用的“高能鍵”，含義是完全不同的。化學(xué)中“鍵能”的含義是指斷裂一個化學(xué)鍵所需要提供的能量；生物化學(xué)中所說的“高能鍵”是指該鍵水解時能釋放出大量能量。 ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三個相連的磷酸基團構(gòu)成的。這三個磷酸基團從與分子中腺苷基團連接處算起，依次分別稱為 α、β、γ磷酸基團。ATP的結(jié)構(gòu)式是：[來源:] 分析ATP的結(jié)構(gòu)式可以看出，腺嘌呤與核糖結(jié)合形成腺苷，腺苷通過核糖中的第5位羥基，與3個相連的磷酸基團結(jié)合，形成ATP。ATP分子中的γ磷酸基團水解時，能釋放30.5 kJ/mol的能量，而6-磷酸葡萄糖水解時釋放的能量只有13.8 kJ/mol。需要指出的是，ATP分子既可以水解一個磷酸基團（γ磷酸基團），而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi）；又可以同時水解兩個磷酸基團（β磷酸基團和γ磷酸基團），而形成一磷酸腺苷（AMP）（腺嘌呤核糖核苷酸）和焦磷酸（PPi）。后一種水解方式在某些生物合成中具有特殊意義。AMP可以在腺苷酸激酶的作用下，由ATP提供一個磷酸基團而酶 形成ADP，ADP又可以迅速地接受另外的磷酸基團而形成ATP。 〖板書〗ATP：A—P～P～P A—P～P＋30.5 kJ/mol ATP也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷、腺三磷，是高能磷酸化合物的典型代表。ATP分子既可以水解一個磷酸基團，而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi），30.5 kJ/mol。 〖板書〗二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化 酶1 酶2 A—P～P～P A—P～P＋30.5 kJ/mol （物質(zhì)可逆，能量和酶不可逆） 補充： 〖講述〗ATP是活細胞內(nèi)一種特殊的能量載體，在細胞核、線粒體、葉綠體以及細胞質(zhì)基質(zhì)中廣泛存在著，并不斷與ADP相互轉(zhuǎn)化而形成ATP系統(tǒng)。ATP在細胞內(nèi)的含量是很少的。但是，ATP與ADP在細胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化卻是十分迅速的。一般地說，ATP在細胞內(nèi)形成后不到1 min的時間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化。這樣累計下來，生物體內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化的總量是很大的。例如，一個成年人在靜止的狀態(tài)下，24 h內(nèi)竟有40 kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化；在緊張活動的情況下，ATP的消耗可達0.5 kg/min?？傊?，在活細胞中，ATP末端磷酸基團的周轉(zhuǎn)是極其迅速的，其消耗與再生的速度是相對平衡的，ATP的含量因而維持在一個相對穩(wěn)定的、動態(tài)平衡的水平?？梢?，細胞內(nèi)ATP系統(tǒng)處在動態(tài)平衡之中，這對于構(gòu)成細胞內(nèi)穩(wěn)定的供能環(huán)境具有十分重要的意義。 〖板書〗三、ATP的利用 吸能反應(yīng)：需要消耗能量，是吸能反應(yīng)。（如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)，）這一反應(yīng)所需要的能量是由ATP水解為ADP時釋放能量來提供的。 放能反應(yīng)：能夠釋放能量，是放能反應(yīng)。（如丙酮酸的氧化分解，）這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng)，儲存在ATP中。 〖講述（黑體字是板書）〗ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)化成其他各種形式的能量，用于各項生命活動。這些能量的形式主要有以下6種。 ①滲透能細胞的主動運輸是逆濃度梯度進行的，物質(zhì)跨膜移動所做的功消耗了能量，這些能量叫做滲透能。 ②機械能細胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的運動都是在做機械功，所消耗的就是機械能。例如，肌細胞的收縮，草履蟲纖毛的擺動，精子鞭毛的擺動，有絲分裂期間染色體的運動，腺細胞對分泌物的分泌等。 ③電能大腦的思考──神經(jīng)沖動在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)，以及電鰩、電鰻等動物體內(nèi)產(chǎn)生的生物電等，它們所做的電功消耗的就是電能。 ④化學(xué)能細胞內(nèi)物質(zhì)的合成需要化學(xué)能，如小分子物質(zhì)合成為大分子物質(zhì)時，必須有直接或間接的能量供應(yīng)。另外，細胞內(nèi)物質(zhì)在分解的開始階段，也需要化學(xué)能來活化，成為能量較高的物質(zhì)（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。可以說在細胞內(nèi)的物質(zhì)代謝中，到處都需要由ATP轉(zhuǎn)化而來的化學(xué)能做功。 ⑤光能目前關(guān)于生物發(fā)光的生理機制還沒有完全弄清楚，但是已經(jīng)知道，生物體用于發(fā)光的能量直接來自ATP，如螢火蟲的發(fā)光。 ⑥熱能有機物的氧化分解釋放的能量，一部分用于生成ATP，大部分轉(zhuǎn)化為熱能通過各種途徑向外界環(huán)境散發(fā)，其中一小部分熱能作用于體溫。通常情況下，熱能的形成往往是細胞能量轉(zhuǎn)化和傳遞過程中的副產(chǎn)品。此外，ATP釋放的能量中，一部分能量也能用于動物的體溫的提升和維持。