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2019-2020年高一生物 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP示范教案 新人教版 ●從容說課 《細(xì)胞的能量“通貨”——ATP》主要介紹了ATP分子的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),ATP具有與ADP相互轉(zhuǎn)化的特性,以及ATP在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用等內(nèi)容。 關(guān)于ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化既是本節(jié)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。教師可以繼續(xù)利用前面的比喻，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)。教師在介紹這部分內(nèi)容時(shí)可以充分利用教材上的圖解，告訴學(xué)生ATP水解時(shí)，遠(yuǎn)離腺苷的磷酸鍵斷裂時(shí)釋放出較多的能量，是一種放能的過程，所以當(dāng)ADP與磷酸再次結(jié)合形成ATP時(shí)，必然從周圍吸收相同的能量，而且這個(gè)過程在細(xì)胞中時(shí)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(xì)胞中流通使用的原因。 關(guān)于ATP的利用，一是要講清楚吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)與ATP的分解和合成的關(guān)系，二是要充分利用教材上的圖解，讓學(xué)生在看懂圖解的基礎(chǔ)上，討論ATP還有哪些用途，從而對(duì)該圖解進(jìn)行補(bǔ)充和完善。 ●三維目標(biāo) 1.知識(shí)與技能 （1）簡述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。 （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(zhuǎn)化關(guān)系的多媒體動(dòng)畫，認(rèn)識(shí)ATP在細(xì)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(dòng)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(jià)值觀 （1）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和滲透熱愛自然和生命的情感教育。 （2）通過對(duì)課本P90圖5－7進(jìn)行補(bǔ)充和完善，以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)主動(dòng)參與的學(xué)習(xí)態(tài)度,培養(yǎng)用準(zhǔn)確的科學(xué)術(shù)語闡述觀點(diǎn)和進(jìn)行合作學(xué)習(xí)的態(tài)度。 ●教學(xué)重點(diǎn) 1.ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量中的作用。 2.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。 ●教學(xué)難點(diǎn) ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。 ●教具準(zhǔn)備 1.教師課件。 2.ATP結(jié)構(gòu)式掛圖。 ●課時(shí)安排 1課時(shí) ●教學(xué)過程 ［課前準(zhǔn)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(chǔ)存”和“靈活利用”這一矛盾的？例如,發(fā)電廠是如何轉(zhuǎn)化能量的?人們是如何從農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成各種生活用品的? ［情境創(chuàng)設(shè)］ 1.老師提出問題，學(xué)生討論 （1）螢火蟲發(fā)光需要能量嗎？ （2）細(xì)胞中的糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物都儲(chǔ)存著大量穩(wěn)定化學(xué)能，生物的生命活動(dòng)需要能量能直接利用它們嗎？ 2.教師講解 從課文中的唐詩中我們知道，生物的生命活動(dòng)需要能量。實(shí)際上，細(xì)胞中還有許多化學(xué)反應(yīng)是需要能量的，這些能量是從哪里來的呢？我們知道，細(xì)胞中的糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物都儲(chǔ)存著大量穩(wěn)定化學(xué)能，這些能源物質(zhì)的穩(wěn)定性，利于大量地儲(chǔ)存，但它們不能直接為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供能量，細(xì)胞是怎樣解決“穩(wěn)定儲(chǔ)存”和“靈活利用”這一矛盾的？細(xì)胞把穩(wěn)定的能量轉(zhuǎn)化成另一種能直接給細(xì)胞的生命活動(dòng)提供能量的有機(jī)物——ATP，解決了這一問題。ATP什么物質(zhì)呢？ ［師生互動(dòng)］ 1.ATP分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 學(xué)生閱讀課本P88相關(guān)內(nèi)容后，教師講解： （1）展示ATP結(jié)構(gòu)式掛圖，向?qū)W生介紹腺嘌呤、核糖（兩者結(jié)合而成腺苷）、磷酸。 （2）ATP是三磷酸腺苷的英文名稱的縮寫。ATP分子的結(jié)構(gòu)可以簡寫成A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，T代表三，～代表一種特殊的化學(xué)鍵，叫做高能磷酸鍵，ATP分子中大量的能量就儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中。ATP水解時(shí)高能磷酸鍵可以水解放出大量的能量，達(dá)到30.54 kJ/mol。所以說，ATP是細(xì)胞內(nèi)的高能磷酸化合物。 2.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化 （1）學(xué)生閱讀課本P88～P89頁相關(guān)內(nèi)容，回答問題：ATP與ADP是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？ （2）教師講解：ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定。在有關(guān)酶的催化作用下，ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵很容易水解脫離開來，形成游離的Pi（磷酸），同時(shí)，儲(chǔ)存在這個(gè)高能磷酸鍵中的能量釋放出來，ATP就轉(zhuǎn)化成ADP（二磷酸腺苷的英文名稱的縮寫）。在有關(guān)酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同時(shí)與一個(gè)游離的Pi結(jié)合，重新形成ATP（播放多媒體課件：ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化）。 資料顯示，正常人每天ATP的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡之中。如下所示： 3.ATP的形成途徑 （1）學(xué)生閱讀課本P89相關(guān)內(nèi)容后，分組討論：動(dòng)植物ATP的形成途徑有哪些？ （2）教師講解：對(duì)于綠色植物來說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP時(shí)所需的能量來自于呼吸作用和光合作用；對(duì)于人、高等動(dòng)物、真菌和大多數(shù)細(xì)菌來說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP時(shí)所需的能量除來自于呼吸作用外，人和高等動(dòng)物還可以來自磷酸肌酸的轉(zhuǎn)移。 4.ATP的利用 （1）教師講解：吸能反應(yīng)總是與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)總是與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲(chǔ)存在ATP中。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。 （2）學(xué)生看課本圖，討論ATP還有哪些用途，從而對(duì)該圖進(jìn)行補(bǔ)充和完善。 ［教師精講］ 1.細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存能量的物質(zhì)有糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等。細(xì)胞內(nèi)消耗能源物質(zhì)的順序是：糖類脂肪蛋白質(zhì)。一般情況下生物體內(nèi)細(xì)胞利用的能源物質(zhì)是糖類，而且糖類中的能量需要分解釋放傳遞給ATP，轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能，才能供給各種生命活動(dòng)利用，從而解決能量的“穩(wěn)定儲(chǔ)存”和“靈活利用”的矛盾。 2.直接供給生命活動(dòng)能量的能源物質(zhì)是ATP。在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞中，ATP是一種關(guān)鍵物質(zhì)。ATP是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”，它有利于能量的運(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)制等等，從而解決“產(chǎn)能”和“用能”在空間上的矛盾。 3.ATP的結(jié)構(gòu)與物理、化學(xué)知識(shí)有密切聯(lián)系，ATP中的能量可以轉(zhuǎn)變成機(jī)械能（如肌肉收縮、鞭毛擺動(dòng)）、化學(xué)能、電能（如神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)）、滲透能（如主動(dòng)運(yùn)輸?shù)哪芰浚?、光能等其他形式的能量? 4.胞內(nèi)供能物質(zhì)有ATP和磷酸肌酸，ATP普遍存在，但含量不多，當(dāng)ATP大量消耗時(shí)，則磷酸肌酸釋放能量供ADP和Pi合成ATP。磷酸肌酸的存在對(duì)ATP含量的相對(duì)穩(wěn)定起緩沖作用。 ［評(píng)價(jià)反饋］ 學(xué)生做課本練習(xí)題、教師檢查評(píng)講。 ［課堂小結(jié)］ ［課后拓展］ 1.其他高能磷酸化合物 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）。磷酸肌酸的結(jié)構(gòu)式是： 當(dāng)動(dòng)物和人體細(xì)胞由于能量的大量消耗而使細(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的作用，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。 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(huì)一閃一閃地發(fā)光。雄蟲比雌蟲的個(gè)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(hào)，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(huì)發(fā)出各自特定的閃光信號(hào)。雌蟲看到飛舞著的同種雄蟲發(fā)出的閃光信號(hào)后，就會(huì)以特定的閃光信號(hào)回應(yīng)。雄蟲的每一組閃光信號(hào)是由幾個(gè)節(jié)奏組成的，每個(gè)節(jié)奏都包括閃光的次數(shù)、閃光的頻率和每次閃光的時(shí)間，這些都是雌蟲能夠識(shí)別的。如果雌蟲順利地回應(yīng)了閃光信號(hào)，則雄蟲就會(huì)前來交尾，以繁衍后代。有的科學(xué)家準(zhǔn)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(hào)，竟然發(fā)現(xiàn)同種的雌蟲會(huì)迎光而來。 有趣的是，雌蟲看到其他種類雄蟲的閃光信號(hào)后，有時(shí)竟能發(fā)出該種雌蟲的閃光信號(hào)，這種閃光信號(hào)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(xué)家戲稱為“死亡擁抱”。此外，螢火蟲發(fā)出的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(xì)胞。發(fā)光細(xì)胞的周圍有許多微細(xì)的氣管，發(fā)光細(xì)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(xué)反應(yīng)，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(dá)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(shè)計(jì) 第2節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP 1.ATP分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （１）化學(xué)組成：腺嘌呤、核糖、磷酸； （２）ATP（三磷酸腺苷），結(jié)構(gòu)簡式A—P～P～P，是細(xì)胞內(nèi)的高能磷酸化合物。 2.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化 （1）ATP和ADP在體內(nèi)總是處于不斷轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡之中。如下式所示： ADP＋Pi＋能量ATP （2）ATP和ADP能相互轉(zhuǎn)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(dòng)物、真菌和大多數(shù)細(xì)菌：能量除來自于呼吸作用外，人和高等動(dòng)物還可以來自磷酸肌酸的轉(zhuǎn)移。 4.ATP的利用 （1）運(yùn)輸物質(zhì)； （2）肌肉收縮； （3）合成物質(zhì)； （4）生物發(fā)電； （5）神經(jīng)活動(dòng)。