《细胞的能量通货ATP》高一生物必修教案.docx

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《细胞的能量通货ATP》高一生物必修教案

《细胞的能量“通货”──ATP》高一生物必修教案

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教案[1]

教学准备

教学目标

1.知识目标：

（1）简述ATP的化学组成和特性。

（2）写出ATP分子的简单公式和ATP与ADP的相互转化公式。

（3）解释ATP在能量代谢中的作用。

2.能力目标：

（1）通过萤火虫发光的研究，初步培养学生的实验分析和设计能力；

（2）通过对问题的讨论，画出ATP和ADP相互转化的示意图，了解ATP在细胞中充当能量货币的原因；

3.情感目标：

（1）激发学生的学习兴趣，渗透热爱自然、热爱生活的情感教育。

（2）通过阅读、思考和讨论活动，培养学生主动参与的学习态度，培养学生用准确的科学术语表达观点和合作学习的态度。

（3）通过分析ATP和ADP的动态平衡，建立了辩证唯物主义的自然观和生态观。

教学重点和难点

（:

ATP的化学组成和结构特征；ATP与ADP的转化

（ATP与ADP的ATP转换难度：

三磷酸腺苷在能量代谢中的作用

教学过程

【介绍】细胞的能量货币是——ATP

1.创设情境，激发学生兴趣，导入新课【导入】:

屏幕上的昆虫有哪些？

相传晋代有个叫车胤的年轻人。

他爱学习，但因为家里穷，买不起蜡烛，看不起书，就抓了很多萤火虫，装在薄薄的布袋里。

四五十只萤火虫发出的光，真的抵得上点燃的蜡烛！

他靠萤火虫的光努力学习，后来成为一个有大学问题的人。

萤火虫可以像电灯一样发光。

那么，它的发光原理是什么呢？

解释萤火虫发光的原理，指出萤火虫发光需要消耗能量，综述了主要的能量材料和重要的储能材料，并提出这些材料能否直接为萤火虫发光提供能量的问题。

2.实验设计PPT

（1）利用多媒体播放幻灯片，展示“萤火虫照明器实验”的过程

（2）问题：

能直接为萤火虫发光提供能量的物质是什么？

是葡萄糖还是ATP？

（3）结论：

ATP是生物体的直接能量物质。

（4）比喻：

在细胞中储存糖、脂肪等有机物中的大量能量，但不能直接使用。

可以比作存折，存折在生活中不能直接流通，ATP分子可以直接用来比作货币，货币在生活中可以直接流通，更容易让学生理解题目，激发学习兴趣。

ATP的直接供能与其结构密切相关，那么ATP分子的结构有什么特点呢？

（2）三磷酸腺苷分子：

的结构

学生分组讨论下列问题：

（1）1）ATP的中文名？

回答：

三磷酸腺苷

（2）2）ATP的简单结构是？

回答：

A-P~P~P

（3）A、P、“-”和“~”在3）ATP中代表什么？

回答：

A代表腺苷，p代表磷酸基团“-”代表普通化学键，“~”代表高能磷酸键。

2数据：

一般来说，水解时能释放20.92kJ/mol能量的化合物称为高能化合物。

ATP水解时释放的能量为30.54kJ/mol，ATP水解释放的能量是普通磷酸键水解的两倍以上。

结论：

三磷酸腺苷是高能磷酸化合物（）三磷酸腺苷的水解过程

显示三磷酸腺苷的水解反应：

三磷酸腺苷-腺苷二磷酸能

1.问题：

ATP作为高能磷酸化合物，在供能时如何释放能量？

答：

中ATP的化学性质不稳定。

远离A的高能磷酸键容易水解，远离A的P分离形成游离Pi。

同时释放出大量的能量。

2.答：

ADP，Pi，能量（4）ATP，ADP相互转化1。

利用多媒体创设问题情境：

水解酶

3.一个成年人在静止状态下每天消耗的ATP为48公斤，在剧烈活动的情况下ATP消耗量可达0.5公斤/分钟。

而细胞中ATP和ADP的总量只有2-10mg。

人类细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每年要重复使用2000-3000次

（1）根据学生的分析数据，生物体内ATP的特点是：

转化快，含量低，含量相对稳定。

（2）展示三磷酸腺苷和腺苷二磷酸的相互转化

三磷酸腺苷-腺苷二磷酸能

腺苷二磷酸能-三磷酸腺苷

（3）讨论ATP和ADP之间的转化是否可逆？

学生代表回答：

酶，能源，地点不同。

根据学生的回答进行总结

腺苷二磷酸能-三磷酸腺苷

即物质是可逆的，能量是不可逆的

注意：

酶的种类不同，能量的来源和去向不同，地点也不同

强调：

ATP中远离A的高能磷酸键水解释放能量为各种生命活动提供能量。

ADP合成ATP有两种途径。

（1）动物、人类、真菌和大多数细菌来自呼吸；

（2）绿色植物来源于呼吸作用和光合作用。

可承诺量的使用

创造问题情境：

转化为ADP过程中释放的能量去了哪里？

请举例说明。

示例：

1Ca2，k等无机盐的主动转运

2生物发电和发光

3用于肌肉收缩

4用于大脑思考

5用于细胞中的各种能量吸收反应

解释能量吸收反应和能量释放反应。

能量吸收反应一般与ATP水解反应有关，ATP水解提供能量；能量释放反应一般与ATP的合成有关，释放的能量储存在ATP中。

（6）总结巩固

1.ATP的简单结构是a-p~p~p2。

ATP和ADP相互转换

教案[2]

教学准备

教学目标

1.知识和技能

（1）简述ATP的化学组成和特性。

（2）写出ATP的分子式。

（3）解释ATP在能量代谢中的作用。

2.流程和方法

（1）通过ATP和ADP转化关系的多媒体动画，我们知道ATP是细胞内能量循环的原因。

（2）通过分析，比较ATP在生物体生命活动中是如何产生和消耗的，找出能量代谢规律。

3.情感态度和价值观

（1）激发学生的学习兴趣，渗透热爱自然、热爱生活的情感教育。

（2）通过对P90图5-7教材的补充和完善，可以调动学生的学习积极性，培养积极参与学习的态度，培养用准确的科学术语表达观点和合作学习的态度

教学重点和难点

1.三磷酸腺苷的化学组成特征及其在能量代谢中的作用。

2.ATP和ADP相互转化。

教学过程

【介绍】细胞的能量“货币”是——ATP

创设情境，导入新课，用杜牧的《七夕》和图片展示发光的萤火虫，列出讨论问题：

（1）萤火虫发光的生物学意义是什么？

（2）萤火虫发光萤火虫有什么特殊的发光物质吗？

【情境数据】萤火虫发光器位于腹部后端下方，那里有数千个发光细胞，其中含有荧光素和荧光素酶。

接受能量后，荧光素被激活。

在荧光素酶的作用下，活化后的荧光素与氧气反应生成氧化荧光素并发出荧光。

引导学生思考讨论，介绍新课程。

【教学】细胞能量“货币”——ATP

1.三磷酸腺苷分子结构特征

学生看完教材P88的相关内容后，老师讲解：

（1）展示ATP结构图，向学生介绍腺嘌呤、核糖（两者结合形成的腺苷）、磷酸。

（2）ATP是ATP英文名的缩写。

ATP分子的结构可以缩写为A-P~P~P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，T代表三，而~代表一种特殊的化学键叫做高能磷酸键，其中储存了大量的能量。

ATP水解时，高能磷酸键能水解释放大量能量，达到30.54kJ/mol。

因此，ATP是细胞内的高能磷酸盐化合物。

Q:

1。

ATP作为高能磷酸化合物，在供能时是如何释放能量的？

2.2期间能形成什么产品。

ATP供能？

2.ATP和ADP相互转化

（1）学生阅读P88~P89页教材，答题

（2）老师解释说：

ATP的化学性质不稳定。

在相关酶的催化下，ATP分子中远离A的高能磷酸键很容易水解分离，形成游离的Pi（磷酸）。

与此同时，储存在这个高能磷酸键中的能量被释放出来，ATP转化为ADP（腺苷二磷酸的英文名缩写）。

请把ATP水解反应的反应式写在黑板上。

数据1。

当一个人处于剧烈运动状态时，每分钟分解释放约0.5公斤ATP，这是运动所需要的。

当一个成年人处于安静状态时，40公斤ATP在24小时内水解。

问：

细胞内ATP含量丰富吗？

2.人体处于安静状态时，肌肉中的ATP含量约为2mg-10mg，只能供给肌肉收缩1-2秒所需的能量。

问：

ATP怎么解决这个矛盾。

:

人体细胞中ATP的特征是什么？

利用情境引导学生发现细胞内ATP含量较低，但需要不断产生更多的ATP来满足生命活动的需要。

问：

安静状态一天消耗40斤，运动呢？

（计算720）描述？

（安静状态下ATP转换快，运动状态下ATP转换慢），但肌肉细胞中ATP含量无论如何总是保持在一个范围内，说明？

ATP和ADP的相互转化不断发生，处于动态平衡状态。

那么，细胞是如何产生ATP的呢？

要求是什么？

（让学生写出合成反应公式）

老师的结论是，生物利用细胞内的磷酸盐和ADP，在ATP合成酶的作用下，再生高能磷酸键，生成新的ATP，并在这个过程中储存能量。

细胞中的糖类等有机物在分解过程中释放出“稳定的能量”，其中一部分可以用来合成ATP，转化为“灵活利用”的能量。

产生ATP的能量主要来自两个方面，一是来自呼吸作用（真菌、动物和人），二是来自呼吸作用和光合作用（绿色植物）。

ATP和ADP的转换过程是可逆的吗？

（可逆反应的特性：

正向和反向反应都在相同的条件下进行。

）

从反应条件来看，ATP的分解是一个水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；ATP的合成是一个合成反应，催化这个反应的酶属于合成酶，具有特异性，所以反应条件不同。

从合成和分解位点来看，ATP的合成位点为细胞质基质、线粒体和叶绿体；ATP分解的地方比较多。

所以合成和分解的地方是不一样的。

从能量来源来看，ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中用于生命活动的化学能；合成ATP的能量来源于生物体内有机物中的化学能和太阳能。

所以能量来源不同（能量是不可逆的，而物质是可逆的）

当反应自下而上进行时，所需能量来自？

（光合作用和呼吸作用），在呼吸作用过程中，生物体内的有机物在细胞内经历一系列氧化分解，释放能量，释放的能量储存在ATP中。

光合作用是将太阳能转化为ATP中的活性化学能，所以放热反应总是与ATP的合成有关。

当反应自上而下进行时，释放的能量来自ATP远离腺苷的高能磷酸键。

释放的能量有哪些用途？

接下来我们学习第三部分关于ATP的利用。

通过学生阅读图片（图5-7，ATP利用实例），小组合作总结ATP利用路线：

ATP水解读释放的能量可以用于各种生命活动，如下：

主动运输（渗透能）

生物发电（电鳗放电）

肌肉细胞收缩（机械能）

萤火虫发光（光能）

葡萄糖和果糖转化为蔗糖的化学反应是能量吸收反应

老师解释说，细胞的能量吸收反应始终与ATP水解反应有关，ATP水解提供能量；能量释放反应始终与ATP的合成有关，释放的能量储存在ATP中。

能量通过ATP分子在能量吸收反应和能量释放反应之间循环。

我们的日常生活每天都需要必要的支出，而这些支出要通过我们手中流通的货币。

但是，如果总是取出大面额的支票进行交易，那就很麻烦了。

相反，如果我们把支票换成100张张一元的收据，交易会非常方便。

细胞利用能量也是如此。

细胞内的“支票”相当于储存能量的有机大分子，ATP分子是可以在细胞内循环的“小票”。

所以ATP是细胞的能量货币。