高中生物《細(xì)胞,能量》,教案

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一、教學(xué)目標(biāo)

1.簡(jiǎn)述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。

2.寫出ATP的分子簡(jiǎn)式。

3.解釋ATP在能量代謝中的作用。

二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1.ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用。

2.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。

三、教學(xué)方法

探究法、陳述法

四、課時(shí)安置

1

五、教學(xué)過程

〖引入生命活動(dòng)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(dòng)需要的能量來自細(xì)胞中的有機(jī)物?？梢宰寣W(xué)生想一想，燃燒一匙葡萄糖，能查看到什么現(xiàn)象？燃燒葡萄糖可以查看到放出的熱和光，說明葡萄糖中蘊(yùn)含著能量。但是細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)回響均需要溫柔的條件，那么細(xì)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)生斟酌議論回復(fù)，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(hào)，以便交尾、繁衍后代。

2.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)。

3.有。螢火蟲腹部細(xì)胞內(nèi)一些有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成光能時(shí)，螢火蟲才能發(fā)光。

〖問題以“本節(jié)聚焦”再次引起學(xué)生的斟酌，留神。

〖板書一、ATP分子中具有高能磷酸鍵

〖陳述ATP的布局特性

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(diǎn)是：它的高能磷酸鍵（也即酸酐鍵，用“～”表示），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＞20.92kJ/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?；瘜W(xué)中“鍵能”的含義是指斷裂一個(gè)化學(xué)鍵所需要供給的能量；生物化學(xué)中所說的“高能鍵”是指該鍵水解時(shí)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(gè)相連的磷酸基團(tuán)構(gòu)成的。這三個(gè)磷酸基團(tuán)從與分子中腺苷基團(tuán)連接處算起，依次分別稱為α、β、γ磷酸基團(tuán)。ATP的布局式是：

分析ATP的布局式可以看出，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(gè)相連的磷酸基團(tuán)結(jié)合，形成ATP。ATP分子中的γ磷酸基團(tuán)水解時(shí)，能釋放30.5kJ/mol的能量，而6-磷酸葡萄糖水解時(shí)釋放的能量只有13.8kJ/mol。需要指出的是，ATP分子既可以水解一個(gè)磷酸基團(tuán)（γ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)（β磷酸基團(tuán)和γ磷酸基團(tuán)），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供給一個(gè)磷酸基團(tuán)而形成ADP，ADP又可以急速地采納另外的磷酸基團(tuán)而形成ATP。

〖板書ATP：A—P～P～PA—P～P＋30.5kJ/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(gè)磷酸基團(tuán)，而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi），30.5kJ/mol。

〖板書二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化

A—P～P～PA—P～P＋30.5kJ/mol

（物質(zhì)可逆，能量和酶不成逆）

補(bǔ)充：

〖陳述ATP是活細(xì)胞內(nèi)一種特殊的能量載體，在細(xì)胞核、線粒體、葉綠體以及細(xì)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(xì)胞內(nèi)的含量是很少的。但是，ATP與ADP在細(xì)胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化卻是特別急速的。一般地說，ATP在細(xì)胞內(nèi)形成后不到1min的時(shí)間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化。這樣累計(jì)下來，生物體內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化的總量是很大的。例如，一個(gè)成年人在靜止的狀態(tài)下，24h內(nèi)竟有40kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化；在慌張活動(dòng)的處境下，ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min?？傊?，在活細(xì)胞中，ATP末端磷酸基團(tuán)的周轉(zhuǎn)是極其急速的，其消耗與再生的速度是相對(duì)平衡的，ATP的含量因而維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的、動(dòng)態(tài)平衡的水平?？梢?，細(xì)胞內(nèi)ATP系統(tǒng)處在動(dòng)態(tài)平衡之中，這對(duì)于構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定的供能環(huán)境具有特別重要的意義。

〖板書三、ATP的利用

吸能回響：需要消耗能量，是吸能回響。（如葡萄糖和果糖合成蔗糖的回響，）這一回響所需要的能量是由ATP水解為ADP時(shí)釋放能量來供給的。

放能回響：能夠釋放能量，是放能回響。（如丙酮酸的氧化分解，）這一回響所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的回響，儲(chǔ)存在ATP中。

〖陳述（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(xiàng)生命活動(dòng)。這些能量的形式主要有以下6種。

①滲透能細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸是逆濃度梯度舉行的，物質(zhì)跨膜移動(dòng)所做的功消耗了能量，這些能量叫做滲透能。

②機(jī)械能細(xì)胞內(nèi)各種布局的運(yùn)動(dòng)都是在做機(jī)械功，所消耗的就是機(jī)械能。例如，肌細(xì)胞的收縮，草履蟲纖毛的搖擺，精子鞭毛的搖擺，有絲分裂期間染色體的運(yùn)動(dòng)，腺細(xì)胞對(duì)分泌物的分泌等。

③電能大腦的斟酌──神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)，以及電鰩、電鰻等動(dòng)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(xì)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(shí)，務(wù)必有直接或間接的能量供給。另外，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)在分解的開頭階段，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(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)代謝中，四處都需要由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(jī)制還沒有完全弄領(lǐng)會(huì)，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(jī)物的氧化分解釋放的能量，一片面用于生成ATP，大片面轉(zhuǎn)化為熱能通過各種途徑向外界環(huán)境散發(fā)，其中一小片面熱能作用于體溫。通常處境下，熱能的形成往往是細(xì)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，一片面能量也能用于動(dòng)物的體溫的提升和維持。

〖斟酌與議論學(xué)生斟酌議論回復(fù)，教師提示。

〖提示1.1分子葡萄糖所含的能量，約是1分子ATP所含能量的94倍（指ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋放的能量）。

2.有道理。糖類和脂肪分子中的能量好多而且很穩(wěn)定，不能被細(xì)胞直接利用。這些穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成ATP分子中活躍的化學(xué)能，才能被細(xì)胞直接利用。

〖作業(yè)練習(xí)

〖提示根基題

1.B。

2.提示：吸能回響：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的回響，需要消耗能量，是吸能回響。這一回響所需要的能量是由ATP水解為ADP時(shí)釋放能量來供給的。放能回響：如丙酮酸的氧化分解，能夠釋放能量，是放能回響。這一回響所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的回響，儲(chǔ)存在ATP中。

3.在儲(chǔ)存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是ATP分子中含有的化學(xué)能對(duì)比少，一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋放的化學(xué)能大約只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP