第四章 光合作用和细胞呼吸
第一节 ATP 和酶
第一课时 生命活动的能量“通货”——ATP
一、教材分析
是苏教版高中生物必修一第四章第一节的教学内容,主要包括了
ATP 的分子组成和结构特征、ATP 与 ADP 的相互转化转化、ATP 的利用这三方面。本节内容具有承上启下
的作用:学生可以进一步理解只有在能量驱动下细胞膜才能行使主动运输的功能;加深理解把叶绿体、线
粒体比喻为“能量转换站”和“动力车间”的含义;便于加深领会活细胞之所以能够经历生长、增殖等
生命历程与能量的供应和利用分不开。
二、学情分析
学生通过对必修一第二章的学习,已经掌握了糖类、脂肪、蛋白质等有机物,明确了能源物质、主
要能源物质、储能物质等概念,这为进一步学习 ATP 是能量的“通货”作了铺垫。学习了 RAN 的分子结
构,为构建 ATP 模型奠定了基础。此外,学生有了初步建立思维的目的性、连续性和逻辑性,但不完善,
对抽象知识的理解具有一定的障碍,因此对 ATP 和 ADP 的化学组成简式的分析与解释有一定的难度。
三、课程标准
大概念:细胞的生存需要能量和营养物质,并通过分裂实现增殖。
重要概念:细胞的功能绝大多数基于化学反应,这些反应发生在特点区域。
一般概念:解释 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质.
四、教学目标
((11)能够简述)能够简述 ATPATP 的化学组成和特点,熟练写出的化学组成和特点,熟练写出 ATPATP 分子简式、理解分子简式、理解 ATPATP 与与 ADPADP 的相互转化过程,解的相互转化过程,解释释
ATPATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质,认同结构和功能观。是驱动细胞生命活动的直接能源物质,认同结构和功能观。((生命观念生命观念))
((22)通过对)通过对 ATPATP 模型的建构,体验建立模型的思维过程,领悟模型方法,获得模型的建构,体验建立模型的思维过程,领悟模型方法,获得 ATPATP 的概念。(科学思维)的概念。(科学思维)
((33)通过)通过分析分析 ATPATP、、ADPADP 的的动态平衡,树立辩证唯物主义的自然观、生态观,激发动态平衡,树立辩证唯物主义的自然观、生态观,激发学生学生观察探究生命本观察探究生命本
质的热情。质的热情。((社会责任社会责任))
五、教学重难点
教学重点:ATP 与 ADP 的相互转化及其在能量代谢中的作用。
教学难点:ATPTP 与与 ADPADP 的相互转化。的相互转化。
六、教学方法
观看视频,活动探究法,动手制作模型,讨论法,归纳法
七、教学过程
【导入】:
学生观看“电鳐”视频。
教师提出问题:电鳐为什么能放电,是由谁提供能量的呢?
(通过 PPT 学习相关资料:电鳐栖居在海底, 身上有 200 万块“电板”。每个“电板”的表面分布
有神经末梢,一面为负电极,另一面则为正电极。电鳐的发电器官是从某些鳃肌演变而来的,在头胸部
的腹面两侧。电鳐靠发出的电流击毙水中的小鱼、虾及其他的动物,是一种捕食和打击敌害的手段。非洲
电鳐一次发电的电压在 220 伏左右,中等大小的电鳐一次发电的电压在 70~80 伏 。电鳐每秒钟能放电 50
次,但连续放电后,电流逐渐减弱,10—15 秒钟后完全消失,休息一会后又能重新恢复放电能力。)
教师设疑:我们在第二章学习了元素和化合物,哪些化合物可以作为能源物质?(糖类,脂肪,蛋
白质)电鳐放电这个能量是由什么物质提供的?引导学生思考。
教师总结:科学家通过科学实验分析证明这个能量不是由糖类,脂肪提供,而是由 ATP 直接供能。
引入课题:生命活动的能量“通货”——ATP(板书)
【新授过程】
展示学习目标(请一位学生阅读)
一、 ATP 的功能
由电鳐放电等科学家实验得出 ATP 的功能:ATP 是生物体生命活动的直接能源物质。
教师设疑:ATP 具有怎样的结构?
二、ATP 的分子结构
活动探究一:阅读教材 P63~64,自主完成以下任务:
1、ATP 的中文名称:
2、ATP 的元素组成:
3、写出 ATP 的结构简式,并标出每个字母和符号所代表的含义:
4、ATP 的能量主要储存在哪里?
(学生到黑板板书以上几点)
教师讲解:通过 PPT 上的 ATP 结构式,引导学生分析 ATP 的元素组成和组成成分,并得出其结构特
点。
活动探究二:1、用所给的材料尝试构建 ATP 分子结构模式图
利用彩纸模型: 代表腺嘌呤、 代表核糖、
代表磷酸基团,尝试构建 ATP 的模型。
- 代表普通磷酸键,~ 代表高能磷酸键
注意:ATP,ADP 与腺嘌呤核糖核苷酸的区别。
(学生分组构建,教师指导,并请小组学生展示构建的 ATP 模型,教师进一步总结 ATP 的结构)
2.ATP 结构特点
(1)ATP 的化学性质不稳定:特别远离腺苷A的那个高能磷酸键不稳定,易断裂解,也易合成。
(2)高能磷酸键水解时释放的能量多达 30.54kJ/mol 。(一般水解时,能够释放 20.92kJ/mol 能
量的化合物都叫做高能化合物) ATP 是高能磷酸化合物
学生思考分析:
ATP 在细胞内能大量存在?
1、人体在安静状态时,肌肉内 ATP 含量约 2mg~10mg,只能供肌肉收缩 1~2s 所需的能量。
2、一个人在剧烈运动状态下,每分钟约有 0.5kg 的 ATP 分解释放能量,供运动所需。一个成年人
在安静的状态下,24h 内竟有 40kg 的 ATP 被水解。
教师设疑:生物体内 ATP 含量很少,需要却很多,生物体是如何来解决这一矛盾的呢?
刘翔在奔跑中大量消耗 ATP,ATP 会用尽吗?为什么?
(引出 ATPATP 与与 ADPADP 发生相互转化)发生相互转化)
教师设疑:ATP 与 ADP 之间为何要转换,有什么意义?
学生讨论回答:既为生命活动及时提供了能量,又避免一时用不掉的能量白白浪费。
活动探究三: ATP 与 ADP 之间是如何发生相互转化的?
三、ATP 与 ADP 之间的相互转化
1、教师引导学生分析 ATP 水解过程并板书其反应式并解释其释放出去的能量的用途。
2、教师引导学生分析 ATP 合成过程能量的来源和去路并板书其反应式。
3、学生活动: 画出 ATP 与 ADP 相互转化示意图,并讨论关于吸能反应和放能反应与 ATP 的水解和
合成之间的关系
(吸能反应:需要消耗能量,是吸能反应。(如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应,)这一反应所需要
的能量是由 ATP 水解为 ADP 时释放能量来提供的。
放能反应:能够释放能量,是放能反应。(如葡萄糖的氧化分解,)这一反应所释放的能量除以热
能形式散失外,用于 ADP 转化为 ATP 的反应,储存在 ATP 中。)
4、教师总结:ATP 在细胞中含量很少,但是转化十分迅速,处于不断的合成和分解的动态平衡中,
需要的越多,转化得越快。
5、教师设疑:ATPATP 与与 ADPADP 的相互转化过程是可逆反应吗?的相互转化过程是可逆反应吗?
( 学生思考回答:不是可逆反应,原因是:((11)反应条件不同;()反应条件不同;(22)能量来源和去路不同;)能量来源和去路不同;
((33)反应场所不同。))反应场所不同。)
5、教师总结:物质可逆,但能量不可逆。
四、ATP 的利用:
教师设疑:ATP 还可以转化为哪些能量或生命活动?
多媒体展示多种图片,指导学生说出 ATP 的用途(学生争相回答)
(学生回答:ATP 中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量,用于各项生命活动。如:ATP 可用
于肌肉收缩、生物电、发光、化学能、维持体温、主动运输、细胞的生长和分裂、根对矿物质元素
的吸收、神经传导等)
活动探究四:构建构建 ATPATP 是能量通货的概念模型是能量通货的概念模型
教师引导学生讨论分析构建,得出 ATP 在吸能和放能反应当中的地位:ATP 是细胞内流通的能量
“通货”
酶 2
教师用生活中常用的流通货币打比方,将各种能源物质清晰的区分描述:糖类(银行卡),脂肪
(定期存折),蛋白质(不动资产),ATP(现金钞票)首尾呼应,点出本节课主题:生命活动的能量
“通货”——ATP。
【课堂小结】(学生总结)
网络知识构建
与能量相关的物质总结
能源物质——糖类、脂肪、蛋白质等
主要能源物质——糖类
生物体内的能源物质 储能物质——脂肪
直接供能物质——ATP
动物细胞内的储能物质——糖原
植物细胞内的储能物质——淀粉
生命活动的最终能源——太阳能
【课堂巩固】
1、人体内的主要能源物质、直接能源物质、储备能源物质依次是( )
A.糖类、脂肪、蛋白 B.糖类、ATP、脂肪
C.葡萄糖、ATP、蛋白质 D.糖类、核酸、ATP
2.30 个腺苷和 60 个磷酸基团能组成多少个 ATP 分子( )
A.10 B.20 C.30 D.60
3.ATP 中,大量化学能储存在( )
A.腺嘌呤核苷与磷酸基团之间 B.磷酸基团内部
C.磷酸基团之间 D.腺嘌呤核苷内部
4、ATP ADP+Pi+能量
对此反应式理解,你赞成下列的哪一种说法:
A 物质和能量都是可逆的
B 物质和能量都是不可逆的
C 物质是可逆的,能量是不可逆的
D 物质是不可逆的,能量是可逆的
酶
5、ATP 分子在细胞内能够释放能量、储存能量,从结构上看,其原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量
②第二个磷酸基团很容易从 ATP 上脱离和结合
③第三个磷酸基团很容易从 ATP 上脱离,使 ATP 转变成 ADP
④ADP 可以迅速地与磷酸结合,吸收能量形成第二个高能磷酸键,使 ADP 转变成 ATP
A ① ③ B ② ④ C ③ ④ D ① ④
6、高等植物体内产生 ATP 的生理过程有( )
A 呼吸作用 渗透作用 B 呼吸作用 蒸腾作用
C 光合作用 主动运输 D 光合作用 呼吸作用
7.在下列四种化合物的化学组成中,“○”中所对应的含义最接近的是( )
A.①和② B.①和③ C.③和④ D.⑤和⑥
【课后训练】
1. 直接供给人体肌肉收缩所需能量的物质是()
A、葡萄糖 B、脂肪 C、蛋白质 D、三磷酸腺苷
2、ADP 转变为 ATP 需要 ( )
A、Pi、酶、腺苷和能量 B、Pi、能量 C、酶、腺苷和能量 D、Pi、酶和能量
3、草履虫的纤毛运动和变形虫的变形运动,都是肌动蛋白利用 ATP 提供能量完成的,此时能量利用
的转化形式为 ( )
A、机械能 B、化学能 C、渗透能 D、电能
4、如图为 ATP 分子的结构示意图,①~④表示相应虚线框内的物质结构,a、b、c 表示有关
的化学键,下列叙述错误的是( )
A.①是腺嘌呤核苷(腺苷),是 ATP 中 A 代表的物质
B.②是腺嘌呤核糖核苷酸,是 RNA 的基本组成单位之一
C.③是 ADP,④是 ATP,活细胞中 ATP 与 ADP 可以相互转化
D.a、b、c 中都储存着大量能量,所以 ATP 被称为高能磷酸化合物
5.关于 ATP 的叙述,错误的是: ( )
A.ATP 中含有 C、H、O、N、P 元素
B.活细胞中 ATP 与 ADP 之间的相互转化时刻发生
C.ATP 中生物体生命活动的直接能源物质
D.动植物形成 ATP 的途径分别是呼吸作用和光合作用
6.下列有关 ATP 的描述不正确的是: ( )
A.ATP 是高能化合物,在细胞中可以大量存在
B.人体细胞中,ATP 主要在线粒体中通过氧化[H]产生
C.ATP 在动物细胞中易分解,也易合成
D.ATP 属于小分子有机物
7.在生物的生命活动中,能产生 ATP 的细胞结构有: ( )
A.细胞核、高尔基体、叶绿体 B.线粒体、高尔基体、细胞质基质
C.细胞质基质、线粒体、叶绿体 D.细胞核、线粒体、核糖体
8.生物体进行生命活动所需的能量的直接来源,主要能源和最终能源分别是:( )
A.太阳能、糖类、ATP B.ATP、糖类、脂肪
C.ATP、脂肪、太阳能 D.ATP、糖类、太阳能
9.关于动物细胞中 ATP 的正确叙述
A、ATP 在动物体细胞中普遍存在,但含量不多
B、当它过分减少时,可由 ADP 在不依赖其他物质条件下直接形成
C、它含有三个高能磷酸键
D、ATP 转变为 ADP 的反应是可逆的
10.以下是对生物体 ATP 的有关叙述,其中正确的一项是 ( )
A、ATP 与 ADP 的相互转化,在活细胞中其循环是永无休止的
B、ATP 与 ADP 是同一种物质的两种形态
C、生物体内的 ATP 含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D、ATP与 ADP的相互转化,使生物体内的各项化学反应能在常温常压下快速而又顺利地进行
11.精子在长途跋涉寻找卵细胞的过程中,与反应式 ATP ADP+Pi+能量有关的叙述中,错误
的是 ( )
A、在整个过程中,反应式只向右进行不向左进行
B、在整个过程中,反应式既向右进行也向左进行
C、反应向左进行和向右进行时的酶不同
D、反应向左进行和向右进行的能量不同
12、人和动物体内发生:ADP+磷酸肌酸 酶 ATP + 肌酸的反应条件是 ( )
A.肌肉组织缺氧 B.机体消耗ATP过多
C.机体进行有氧呼吸 D.机体进行厌氧呼吸
13.根据 ATP ADP+Pi 十能量的相互转化式回答有关问题:
(1)对上述反应正确的说法是( )
A.物质和能量都是可逆的 B.物质是可逆的,能量是不可逆的
C.两者均是不可逆的 D.能量是可逆的,物质是不可逆的
(2)当反应从左向右进行时,能量的来源是__________,能量的去向是__________。
(3)当反应从右向左进行时,能量的来源是__________,能量的去向是__________。
(4)反应从右向左进行时是在细胞的__________、__________、__________中进行。
14、探究萤火虫的发光强度与 ATP 浓度的关系。
实验材料:萤火虫的萤光器晒干后研成的粉末、ATP 粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大
小相同的试管若干、标签纸若干等其他实验所需材料。
实验步骤:
第一步:配置不同浓度的 ATP 溶液置于小烧杯小,贴上标签
第二步:将萤光器粉末分成若干等份分别放于试管,贴上标签
ATP 合成酶
ATP 水解
第三步:在每支试管加入等量不同浓度的 ATP 溶液
第四步:观察发光现象并记录
实验现象预测:
实验结论:
.。
一、选择题
1.D 2.D 3.A 4.D 5.D 6.A 7.C 8.D
9.A 10.D 11.A 12.B
13、(1)B (2)ATP 中的化学能 用于各项生命活动 (3)有机换的氧化合分解、叶绿体中的色
素吸收的光能、其他高能磷酸键的转移 转移 (4)细胞质基质 线粒体 叶绿体
14. 实验步骤:
实验现象预测:(1)发光现象随 ATP 溶液浓度升高而渐强
②发光现象随 ATP 溶液浓度升高而渐弱
③在不同 ATP 溶液浓度的条件下,发光现象没有变化
实验结沦:①萤光强度与 ATP 浓度成正比
②萤光强度与 ATP 浓度成反比 ③萤光强度与 ATP 浓度无关
【板书设计】生命活动的能量“通货”——ATP
一、ATP 的功能
二、ATP 的分子结构
1、ATP 的中文名称
2、ATP 的元素组成:CHONP
3、ATP 的结构简式:A—P~P~ P
4、ATP 的结构特点
三、ATP 与 ADP 间的相互转化:ATP⇌ADP+Pi+能量
四、ATP 的利用
【教学反思】
《细胞的能量“通货”——ATP》主要介绍 ATP 的分子组成和结构特点、ATP 与 ADP 的相互转化以及
ATP 在细胞生命活动中的作用三个方面的内容。本节教学内容相对较少,但是各部分内容的联系与渗透
十分典型,需要综合理解与应用。
在本节内容的教学中,我主要是通过电鳐放电视频引入,通过科学家的大量实验证明 ATP 是引起电
鳐放电的直接原因,激发学生学习本节课的积极性。在本节课的教学活动中,我设计了四个探究活动:
活动探究一:阅读教材 P63~64,自主学习并完成完成任务;活动探究二:1、用所给的材料尝试构建 ATP
分子结构模式图 2.ATP 结构特点;活动探究三: ATP 与 ADP 之间是如何发生相互转化的?活动探究四:构构
建建 ATPATP 是能量通货的概念模型是能量通货的概念模型..通过这通过这四个探究活动,让学生深刻认识和理解四个探究活动,让学生深刻认识和理解 ATPATP 的分子结构的分子结构及其特点,及其特点,
功能和利用功能和利用以及以及 ATPATP 与与 ADPADP 之间的相互转化之间的相互转化,和对能量通货的正确理解。,和对能量通货的正确理解。
本节课的教学设计层次比较清晰,思路分明,在教学形式上采用了视频观看、活动探究、模型构建、
资料分析等多种形式。总体教学效果良好。但在教学过程中也存在一些不足。比如在电鳐放电视频中,
还缺乏对电鳐放电的实验探究设计这一有力证据。板书设计有待于进一步完善,课堂上学生活动的少,
教师讲的多。