教案【一】
教學(xué)準(zhǔn)備
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。
(2)寫出ATP分子簡式、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化式。
(3)解釋ATP在能量代謝中的作用。
2.能力目標(biāo):
(1)通過對螢火蟲發(fā)光問題的探究,初步培養(yǎng)學(xué)生的實驗分析與設(shè)計能力;
(2)通過問題討論共同繪出ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖,理解ATP在細(xì)胞中作為能量通貨的原因;
3.情感目標(biāo):
(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)通過閱讀與思考、討論活動培養(yǎng)學(xué)生主動參與的學(xué)習(xí)態(tài)度,培養(yǎng)用準(zhǔn)確的科學(xué)術(shù)語闡述觀點和進(jìn)行合作學(xué)習(xí)的態(tài)度。
(3)通過分析ATP、ADP的動態(tài)平衡,樹立辯證唯物主義的自然觀、生態(tài)觀。
教學(xué)重難點
(1)重點:ATP的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點;ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化
(2)難點:ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化;ATP在能量代謝中的作用
教學(xué)過程
【導(dǎo)入】細(xì)胞的能量通貨——ATP
1、創(chuàng)設(shè)情境、激發(fā)學(xué)生興趣,導(dǎo)入新課[導(dǎo)入]提問:屏幕上的昆蟲是什么?
相傳,我國晉朝時有個青年叫車胤,他酷愛學(xué)習(xí),但由于家貧買不起蠟燭,不能讀書,于是就捉了很多螢火蟲,裝在薄薄的布袋子里。四五十只螢火蟲發(fā)出的光真能抵得上一支點燃的蠟燭呢!他就借著螢火蟲的光刻苦學(xué)習(xí),后來成為一位有大學(xué)問的人。螢火蟲像電燈一樣可以發(fā)出光亮。那么,它發(fā)光原理是什么?
講解螢火蟲發(fā)光的原理,指出螢火蟲發(fā)光需要消耗能量,復(fù)習(xí)主要的能源物質(zhì),重要的儲能物質(zhì),提出問題這些物質(zhì)能為螢火蟲發(fā)光直接供能嗎?
2、實驗設(shè)計PPT
(1)利用多媒體播放幻燈片,展示“螢火蟲發(fā)光器實驗”過程
(2)問題:能為螢火蟲發(fā)光直接提供能量的物質(zhì)是什么?是葡萄糖還是ATP?
(3)結(jié)論:ATP是生物體生命活動的直接能源物質(zhì)。
(4)比喻:在細(xì)胞中糖類、脂肪等有機(jī)物儲存有大量的能量,但不能被直接利用,可以比喻為存折,生活中存折不能直接流通,ATP分子能被直接利用可以比喻為貨幣,生活中貨幣可以直接流通,這樣使學(xué)生更容易理解標(biāo)題,并能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
ATP能直接供能與它的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),那么ATP分子的結(jié)構(gòu)有什么特點呢?
(二)、ATP分子的結(jié)構(gòu):
1學(xué)生按小組討論以下問題:
(1)ATP的中文名稱?
答:三磷酸腺苷
(2)ATP的結(jié)構(gòu)簡式為?
答:A—P~P~P
(3)ATP簡式中A、P、“—”與“~”分別代表什么?
答:A代表腺苷,P代表磷酸基團(tuán)“—”代表普通化學(xué)鍵,“~”代表高能磷酸鍵2展示資料:一般將水解時,能夠釋放20.92kJ/mol能量的化合物都叫做高能化合物.ATP在水解時釋放的能量是30.54kJ/mol,ATP的水解釋放的能量是一般磷酸鍵水解時釋放能量的兩倍以上。
結(jié)論:ATP是一種高能磷酸化合物(三)ATP的水解過程
展示ATP的水解反應(yīng)::
ATP-ADP+Pi+能量
1、問題:ATP作為高能磷酸化合物,在供能時,如何釋放能量?
答:ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,遠(yuǎn)離A的那個高能磷酸鍵容易水解,遠(yuǎn)離A的那個P脫離開來,形成游離的Pi,同時,釋放大量的能量。
2、答:ADP、Pi、能量(四)ATP、ADP相互轉(zhuǎn)化1、利用多媒體創(chuàng)設(shè)問題情境:
水解酶
3、一個成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg,在緊張活動的情況下,ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min。而細(xì)胞內(nèi)ATP、ADP的總量僅有2-10mg。人體細(xì)胞每天的能量需要水解200-300摩爾的ATP,這意味著每個ATP分子每天要被重復(fù)利用2000-3000次。
通過以上資料,你能得到什么信息?
(1)學(xué)生分析資料可知ATP在生物體內(nèi)存在特點是:轉(zhuǎn)化快,含量低,且含量相對穩(wěn)定。
(2)展示ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化
ATP-ADP+Pi+能量
ADP+Pi+能量-ATP
(3)討論ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化的條是否是可逆的?
學(xué)生代表回答:酶、能量來源、場所不同。在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上總結(jié)
ADP+Pi+能量-ATP
即物質(zhì)可逆,能量不可逆
注意:酶的種類不同,能量的來源和去向不同,場所不同
強(qiáng)調(diào):ATP中遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵水解釋放能量,為各項生命活動提供能量,ADP合成ATP所需的能量有兩個途徑:(1)動物、人、真菌、大多數(shù)細(xì)菌,來自于呼吸作用;(2)綠色植物來自于呼吸作用和光合作用。
(五)ATP的利用
創(chuàng)設(shè)問題情境:在ATP轉(zhuǎn)化成ADP的過程中釋放出的能量,到哪里去了呢?請大家舉例說明。舉例:
1Ca2+、K+等無機(jī)鹽的主動運(yùn)輸
2生物發(fā)電、發(fā)光
3用于肌肉的收縮
4用于大腦的思考
5用于細(xì)胞中的各種吸能反應(yīng)
講解吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)。吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系,由ATP水解提供能量;放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系,釋放的能量儲存在ATP中。
(六)總結(jié)鞏固
1.ATP的結(jié)構(gòu)簡式A—P~P~P2.ATP和ADP相互轉(zhuǎn)換
教案【二】
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能
(1)簡述ATP的化學(xué)組成和特點。
(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)系的多媒體動畫,認(rèn)識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(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)通過對課本P90圖5-7進(jìn)行補(bǔ)充和完善,以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)主動參與的學(xué)習(xí)態(tài)度,培養(yǎng)用準(zhǔn)確的科學(xué)術(shù)語闡述觀點和進(jìn)行合作學(xué)習(xí)的態(tài)度
教學(xué)重難點
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。
教學(xué)過程
【導(dǎo)入】細(xì)胞的能量“通貨”——ATP
創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課用杜牧的《七夕》和圖片展示發(fā)光的螢火蟲并列出討論題:①螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義是什么?②螢火蟲發(fā)光螢火蟲體內(nèi)有特別的發(fā)光物質(zhì)嗎?
【情境資料】螢火蟲發(fā)光器位于腹部后端的下方,該處含有幾千個發(fā)光細(xì)胞,細(xì)胞里含有熒光素和熒光素酶,熒光素接受能量后被激活,在熒光素酶作用下,催化激活的熒光素和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。引導(dǎo)學(xué)生思考討論,導(dǎo)入新課。
【講授】細(xì)胞的能量“通貨”——ATP
1.ATP分子結(jié)構(gòu)特點
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)式圖片,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(dá)到30.54kJ/mol。所以說,ATP是細(xì)胞內(nèi)的高能磷酸化合物。
問:1.ATP作為高能磷酸化合物,在供能時,如何釋放能量?
2.ATP供能過程中,可形成哪些產(chǎn)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
(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,儲存在這個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)。請學(xué)生黑板寫出ATP水解反應(yīng)的反應(yīng)式。
資料1、一個人在劇烈運(yùn)動狀態(tài)下,每分鐘約有0.5kg的ATP分解釋放能量,供運(yùn)動所需。一個成年人在安靜的狀態(tài)下,24h內(nèi)竟有40kg的ATP被水解。
問:ATP在細(xì)胞內(nèi)大量存在?
2、人體在安靜狀態(tài)時,肌肉內(nèi)ATP含量約2mg—10mg,只能供肌肉收縮1~2s所需的能量。
問:ATP是怎樣來解決這一矛盾的?
問:人體細(xì)胞中ATP有什么特點?
利用情境引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)ATP在細(xì)胞中含量低,但是需要不斷生成更多的ATP才能滿足生命活動需要。
問:安靜狀態(tài)一天消耗40千克,運(yùn)動呢?(計算720)說明?(安靜狀態(tài)ATP轉(zhuǎn)化快而運(yùn)動轉(zhuǎn)化慢)但不管怎樣肌肉細(xì)胞中ATP含量始終保持在一個范圍,說明?ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是時刻不停發(fā)生且處于動態(tài)平衡的。
那么,細(xì)胞是如何生成ATP的?需要哪些條件呢?(請學(xué)生寫出合成反應(yīng)式)
教師歸納,生物體利用細(xì)胞中的磷酸和ADP,在ATP合成酶的作用下重新生成高能磷酸鍵,生成新的ATP,在這個過程中儲存能量。細(xì)胞中的糖類等有機(jī)物在分解過程中釋放“穩(wěn)定能量”,其中一部分可用來合成ATP,這樣就轉(zhuǎn)化為可“靈活利用”的能量。生成ATP的能量,主要來自兩個方面,一方面來自呼吸作用(真菌、動物和人),另一方面來自呼吸作用和光合作用(綠色植物)。
思考:ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過程是可逆反應(yīng)嗎?(可逆反應(yīng)的特點:正逆反應(yīng)都在同一條件下進(jìn)行。)
從反應(yīng)條件看:ATP的分解是一種水解反應(yīng),催化該反應(yīng)的酶屬于水解酶;ATP的合成是一種合成反應(yīng),催化該反應(yīng)的酶屬于合成酶,酶具有專一性,因此反應(yīng)條件不同。
從合成與分解場所看:ATP合成的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體;ATP分解的場所相對較多。因此合成與分解的場所不同。
從能量來源看:ATP水解釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵中的化學(xué)能,用于生命活動;合成ATP的能量來自生物體內(nèi)有機(jī)物中的化學(xué)能和太陽光能。因此能量來源不同(能量不可逆,而物質(zhì)可逆)
當(dāng)反應(yīng)自下而上進(jìn)行時所需的能量來源于?(光合作用和呼吸作用),呼吸作用的過程中生物體內(nèi)的有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解,釋放出能量,釋放的能量儲存在ATP中。光合作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能,所以說放能反應(yīng)總是和ATP的合成相聯(lián)系。當(dāng)反應(yīng)自上而下進(jìn)行時釋放的能量來源于ATP遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵,那釋放的能量有哪些用途?接下來我們學(xué)習(xí)第三部分內(nèi)容ATP的利用。
通過學(xué)生讀圖(圖5-7,ATP的利用舉例),小組合作概括ATP的利用途徑:在ATP水解釋放出的能量可以用于多種生命活動,如下:
主動運(yùn)輸(滲透能)
生物發(fā)電(電鰻放電)
肌肉細(xì)胞收縮(機(jī)械能)
螢火蟲發(fā)光(光能)
葡萄糖和果糖合成蔗糖這一化學(xué)反應(yīng)是吸能反應(yīng)
教師講解:細(xì)胞中的吸能反應(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。
我們的日常生活每天都需要必要的開銷,這些消費要通過我們手里的流通貨幣。但是如果我們總是拿出大額面值的支票進(jìn)行交易會很麻煩,相反如果我們把支票換成100張一元小票,在進(jìn)行交易時就會很方便。細(xì)胞利用能量也是如此,在細(xì)胞中的“支票”相當(dāng)于儲存能量的有機(jī)物大分子,ATP分子就是那個可以在細(xì)胞內(nèi)流通的“小票”。
所以說ATP是細(xì)胞的能量通貨。
