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1、第五章 细胞的能量供应和利用第2节 细胞的能量“通货”ATP 赵县职教中心 高焕巧一、教学目标1.知识目标 写出ATP的分子结构简式； 简述ATP的化学组成和特点； 解释ATP在能量代谢中的作用。2.能力目标通过问题讨论、实例分析、类比推理，理解ATP在能量代谢中的作用，培养学生解决问题、分析问题的能力。3情感目标通过ATP与ADP相互转化关系的学习，使学生养成用辩证思维看问题习惯。二、教学重难点：1、重点：ATP的化学组成的特点及其在能量代谢中的作用 ATP与ADP的相互转化2、难点：ATP与ADP的相互转化三、教学用具：PPT四、教学方法：讲授法、讨论法、直观教学法五、课时安排：1课时六、
2、教学过程：教学内容教学过程问题探讨、引入新课导入 展示课件请学生齐读唐朝诗人杜牧的诗作秋夕：银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤，天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。观察图片，以萤火虫为什么发光设疑,实验验证引入新课：细胞的能量“通货”-ATP。师：那大家知道萤火虫有一个最大的特点是什么吗？生：它的尾部能够发出荧光师：对！这就是它的最大特点。我们都知道电灯之所以能够发光主要是因为它消耗了电能，把电能转化为了它自己发光的光能。那现在大家有想想萤火虫发光需要能量吗？这些能量又由什么提供呢？现在我们想想生物体内能够提供能量的物质有哪些呢？生：糖类，脂肪，蛋白质师：那么糖类、脂肪、蛋白质中的能量能不能直接用于萤
3、火虫发光呢？现在我们通过一个实验来了解一下（PPT播放萤火虫的实验），这个实验能说明什么问题呢？生：ATP能够直接供给萤火虫发光的能量师：对，在这里边虽然葡萄糖含有能量，但它不能直接用于生命活动。而ATP能够直接供给萤火虫发光的能量下面我们一起来学习细胞的能量通货ATP 。ATP的化学组成、特点师：首先我们来看一下ATP的结构，请学生自学教材第88页第二段及旁栏中的相关信息，初步了解ATP的化学组成及分子结构。师：板书ATP的结构。提问 ATP的元素组成有哪些？是由哪些化学成分构成的？思考讨论：请学生举例说出与其元素组成相同的化合物。,生：磷脂、DNA、RNA等，由核糖、碱基腺嘌呤、三个磷酸基
4、团构成师：对！那他们如何连接呢？师：对，展示模型，讲解 ATP就是由一分子的腺嘌呤、一分子的核糖和三个磷酸基团构成，习惯上呢腺嘌呤和核糖我们把它合在一起叫做：腺苷，通常用“A”表示。若腺苷连接上一个磷酸基团的话，也就是说一分子的腺嘌呤、一分子的核糖和一个磷酸基团构成的结构，大家看这不就是我们之前学过的RNA的基本组成单位之一腺嘌呤核糖核苷酸吗，我们也习惯上把它叫做一磷酸腺苷，如果加上两个磷酸基团呢，我们把它叫做二磷酸腺苷，那三个磷酸基团自然就叫做三磷酸腺苷了。所以三磷酸腺苷就是ATP的全称。大家理解了吗？同学们是不是觉得ATP的结构太复杂了呢，不急，其实我们通常用的是ATP的结构简式。下面我们
5、一起来看一下。那ATP的结构简式是什么呢？生：APPP师：（板书APPP）其中A代表腺苷师：对！腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖组成。那P又代表的什么呢？生：磷酸基团师：在这里P就是磷酸基团的简写。大家看三个磷酸基团加上腺苷连起来是不是就ATP的全称叫做三磷酸腺苷呢。那 “”和“”又分别代表什么呢？它们有什么不同呢？生：（认真思考）师：“”就是我们在其它化合物里边能够见到的普通的化学键。而“”是高能磷酸键，“高能”顾名思义也就是它里边储存了很高的能量，通常情况下我们把水解时放出的能量在20.92kJmol的磷酸键称为高能磷酸键。而ATP如果断裂一个高能磷酸键能够释放30.54kJmol的能量，所以我
6、们把它称为高能磷酸键。也就是说高能磷酸键一旦断裂，它就能够释放很高的能量。就像我们刚刚说的：ATP能够作为生命活动中一种直接的能源物质，那它的能量来自于那儿提供生命活动呢？也就是来自这个高能磷酸键的断裂。正因为ATP中有高能磷酸键的存在，所以我们说ATP是一种高能磷酸化合物。大家在书上把这句话勾下来。ATP和ADP可以相互转化师：其实ATP的化学性质不稳定，当它需要供能的时候，它容易水解，在这里大家要记住：ATP的水解其实指的就是高能磷酸键的水解，比如说在一些酶的催化下高能磷酸键断裂了，也就是说ATP水解了。那ATP什么时候供能呢？其实就是在高能磷酸键断裂的时候供能。那现在大家看一下，ATP有
7、两个高能磷酸键，那它在水解的时候是所有的高能磷酸键都断裂吗？生：不是师：对，回答正确，虽然说ATP有两个高能磷酸键，但是远离腺苷的那个高能磷酸键较活跃些。因为ATP的核心基团是腺苷，距离它越远就越活跃，所以在给它一种酶的催化的时候只有远离腺苷的那个高能磷酸键断开，当然也容易重新形成。那现在我们看它到底是怎样断裂，怎么供能的？师：展示课件，其实在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键断裂，于是远离A的那个磷酸基就脱离开来，形成游离的Pi（H3PO4），自然就还剩下两个磷酸基团，含三个磷酸基团我们叫做三磷酸腺苷，那现在含有两个磷酸的叫做二磷酸腺苷，二磷酸腺苷也有一个名字叫做“ADP
8、”,那现在大家看看三磷酸腺苷（ATP）二磷酸腺苷（ADP）之间有什么关系？生：在酶的作用下 ATP可以水解成ADP，ADP可以合成ATP师：对！在某些酶的作用下，磷酸键容易断裂，然后形成游离的磷酸并且释放大量的能量， ATP就转化成了ADP，那现在大家试着用化学式来表示一下，怎么表示呢?大家都写完了吗？现在我们一起来写一下水解酶ADPATP板书：反应1：APPP APPPi能量) 师：那现在大家来看了，这其中的能量来自于那里呢？生：来自于高能磷酸键断裂时释放的能量。师：对！同学们答得很好，就是来自于ATP水解过程中高能磷酸键断裂时释放的能量。那我们刚刚说了这个高能磷酸键它容易断裂也容易形成，那
9、它形成的时候又该是怎样的一个式子呢？也就是说现在给你几种原料，比如ADP和磷酸，怎么样来形成ATP？光有ADP磷酸够吗？生：不够，还需要能量合成酶师：对，既然ATP水解的时候释放了大量能量，那它的合成肯定也需要能量了，那现在我们一起来写一下实际上这里的能量主要是用于合成高能磷酸键了。（板书:反应2： ADP+ Pi能量 ATP）同学们在想想:这里的能量来源于那里呢？生：阅读教材89页第二段师：对于人、动物、微生物来说，合成ATP的能量来自于细胞呼吸时有机物的分解释放能量；对于绿色植物来说，除了依赖细胞呼吸所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。大家又来看，以上
10、的这两个反应属于可逆反应吗?生：不是可逆反应，因为它们的反应条件不同。师：对，非常正确，反应条件不同，反应1是在水解酶的作用下发生的，而反应2是再合成酶的作用下发生的。除了反映不同之外还有：两个反应中的能量来源不同，反应1来自于ATP水解高能磷酸键断裂释放的能量，而反应2中的能量来源于分解有机物释放的能量。另外它们的反应场所也不同，反应1主要发生在：线绿体和细胞质基质，而反应2发生的范围是比较广泛的。ATP的利用师：细胞中时刻进行着大量的化学反应，我们根据化学反应与能量的关系可以将反应分为两大类，是那两大类呢？生：吸能反应和放能反应。师：对！反应时需要能量的我们把它叫做吸能反应；反之，吸收能量
11、的反应我们就把它叫做吸能反应。在生物体内吸能反应总是与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量，比如我们跑步的时候就需要ATP水解提供能量然后转化为肌肉收缩的能量。而放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，例如每天我们吃的饭，它其中的有机物就是通过呼吸作用分解后释放的能量就是储存在ATP中。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，我们可以形象的把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。师：ATP水解后的能量主要用于哪些方面？生：生物体的运动，发光，用于大脑思考师：非常正确，其实ATP中的活跃化学能可转变为生命所需用的能量。例如：转变成化学能、渗
12、透能、机械能、电能、光能和热能等。（肌肉收缩就得需要ATP水解释放的能量转化成机械能才能进行、萤火虫发光ATP水解释放的能量转化成光能、主动运输ATP水解释放的能量转化成渗透能、电鳐放电ATP水解释放的能量转化成电能、葡萄糖和果糖合成蔗糖得需要ATP水解释放的能量转化成化学能）。所以生命活动的直接能源物质。知识回顾、总结师：今天我们介绍了生物体的直接能源ATP，首先ATP全称叫做三磷酸腺苷。它的结构简式是：APPP，在给它一种酶的条件下ATP可以和ADP相互转化，如：ATP在水解酶的条件下可以使高能磷酸键断裂，ATP就转化成了ADP，同时释放大量的能量，直接为生物体的生命活动提供能量。而ADP
13、在合成酶的条件下能够吸收能量使高能磷酸建重新形成，于是ADP就转化成了ATP，这个能量主要来源于光合作用和呼吸作用。所以在这里大家要记住“物质可以循环利用，而能量却不可逆”。其次，细胞内的吸能反应总是与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。ATP作为细胞中普遍使用的能量载体，所含能量不多，但却能为生物体直接提供能量，像小额钞票一样，便于流通使用，所以是当之无愧的细胞中的“能量通货”。课堂检测1、ATP的结构式可以简写为（ ） A、A-P-PP B、A-PPP C、APP-P
14、D、APPP2、生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次是 （ ） A、太阳能 糖类 ATP B、ATP 糖类 脂肪 C、ATP 脂肪 太阳能 D、ATP 葡萄糖 太阳能 3、一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键 数目依次是（ ） A、1，2，2 B、1，2，1 C、1，3，2 D、2，3，1 4、ADP转变为ATP需要（ ） A、磷酸、腺苷、能量、酶B、磷酸、腺苷、能量 C、腺苷、能量、酶D、磷酸、能量、酶5.ATP与DNA共有的组成成分为（ ） A、核酸和磷酸基 B、脱氧核糖和磷酸基团 C、腺嘌呤和磷酸基团D、腺嘌呤和高能磷酸键6、对于反应式：ATP ADP+Pi+能量，以下提法正确的是（ ） A、物质是可逆的，能量是不可逆的 B、物质和能量都是可逆的 C、物质和能量都是不可逆的 D、物质是不可逆的，能量是可逆的7、生物体内既能储存能量，又能为生命活动直接提供能量的物质是（ ） A 葡萄
