《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。