教案【一】
教學準備
教學目標
1.知識目標:
(1)簡述ATP的化學組成和特點。
(2)寫出ATP分子簡式、ATP與ADP的相互轉化式。
(3)解釋ATP在能量代謝中的作用。
2.能力目標:
(1)通過對螢火蟲發(fā)光問題的探究,初步培養(yǎng)學生的實驗分析與設計能力;
(2)通過問題討論共同繪出ATP與ADP相互轉化示意圖,理解ATP在細胞中作為能量通貨的原因;
3.情感目標:
(1)激發(fā)學生的學習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)學生主動參與的學習態(tài)度,培養(yǎng)用準確的科學術語闡述觀點和進行合作學習的態(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。
教學重難點
(1)重點:ATP的化學組成和結構特點;ATP與ADP的相互轉化
(2)難點:ATP與ADP的相互轉化;ATP在能量代謝中的作用
教學過程
【導入】細胞的能量通貨——ATP
1、創(chuàng)設情境、激發(fā)學生興趣,導入新課[導入]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,他酷愛學習,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習,后來成為一位有大學問的人。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,復習主要的能源物質,重要的儲能物質,提出問題這些物質能為螢火蟲發(fā)光直接供能嗎?
2、實驗設計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是什么?是葡萄糖還是ATP?
(3)結論:ATP是生物體生命活動的直接能源物質。
(4)比喻:在細胞中糖類、脂肪等有機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,這樣使學生更容易理解標題,并能激發(fā)學習興趣。
ATP能直接供能與它的結構密切相關,那么ATP分子的結構有什么特點呢?
(二)、ATP分子的結構:
1學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的結構簡式為?
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“—”代表普通化學鍵,“~”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::
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的化學性質不穩(wěn)定,遠離A的那個高能磷酸鍵容易水解,遠離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相互轉化1、利用多媒體創(chuàng)設問題情境:
水解酶
3、一個成人一天在靜止狀態(tài)下所消耗的ATP為48kg,在緊張活動的情況下,ATP的消耗可達0.5kg/min。而細胞內ATP、ADP的總量僅有2-10mg。人體細胞每天的能量需要水解200-300摩爾的ATP,這意味著每個ATP分子每天要被重復利用2000-3000次。
通過以上資料,你能得到什么信息?
(1)學生分析資料可知ATP在生物體內存在特點是:轉化快,含量低,且含量相對穩(wěn)定。
(2)展示ATP與ADP的相互轉化
ATP-ADP+Pi+能量
ADP+Pi+能量-ATP
(3)討論ATP與ADP的相互轉化的條是否是可逆的?
學生代表回答:酶、能量來源、場所不同。在學生回答的基礎上總結
ADP+Pi+能量-ATP
即物質可逆,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
強調:ATP中遠離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)設問題情境:在ATP轉化成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+等無機鹽的主動運輸
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用于細胞中的各種吸能反應
講解吸能反應和放能反應。吸能反應一般與ATP水解的反應相聯(lián)系,由ATP水解提供能量;放能反應一般與ATP的合成相聯(lián)系,釋放的能量儲存在ATP中。
(六)總結鞏固
1.ATP的結構簡式A—P~P~P2.ATP和ADP相互轉換
教案【二】
教學準備
教學目標
1.知識與技能
(1)簡述ATP的化學組成和特點。
(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相互轉化關系的多媒體動畫,認識ATP在細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)學生的學習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進行補充和完善,以調動學生學習積極性,培養(yǎng)主動參與的學習態(tài)度,培養(yǎng)用準確的科學術語闡述觀點和進行合作學習的態(tài)度
教學重難點
1、ATP化學組成的特點及其在能量代謝中的作用。
2、ATP與ADP的相互轉化。
教學過程
【導入】細胞的能量“通貨”——ATP
創(chuàng)設情境,導入新課用杜牧的《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)光的生物學意義是什么?②螢火蟲發(fā)光螢火蟲體內有特別的發(fā)光物質嗎?
【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)光細胞,細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)生化學反應,形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。引導學生思考討論,導入新課。
【講授】細胞的能量“通貨”——ATP
1.ATP分子結構特點
學生閱讀課本P88相關內容后,教師講解:
(1)展示ATP結構式圖片,向學生介紹腺嘌呤、核糖(兩者結合而成腺苷)、磷酸。
(2)ATP是三磷酸腺苷的英文名稱的縮寫。ATP分子的結構可以簡寫成A—P~P~P,其中A代表腺苷,P代表磷酸基團,T代表三,~代表一種特殊的化學鍵,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,達到30.54kJ/mol。所以說,ATP是細胞內的高能磷酸化合物。
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,可形成哪些產物?
2.ATP與ADP相互轉化
(1)學生閱讀課本P88~P89頁相關內容,回答問題
(2)教師講解:ATP的化學性質不穩(wěn)定。在有關酶的催化作用下,ATP分子中遠離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就轉化成ADP(二磷酸腺苷的英文名稱的縮寫)。請學生黑板寫出ATP水解反應的反應式。
資料1、一個人在劇烈運動狀態(tài)下,每分鐘約有0.5kg的ATP分解釋放能量,供運動所需。一個成年人在安靜的狀態(tài)下,24h內竟有40kg的ATP被水解。
問:ATP在細胞內大量存在?
2、人體在安靜狀態(tài)時,肌肉內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:人體細胞中ATP有什么特點?
利用情境引導學生發(fā)現(xiàn)ATP在細胞中含量低,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,運動呢?(計算720)說明?(安靜狀態(tài)ATP轉化快而運動轉化慢)但不管怎樣肌肉細胞中ATP含量始終保持在一個范圍,說明?ATP和ADP的相互轉化是時刻不停發(fā)生且處于動態(tài)平衡的。
那么,細胞是如何生成ATP的?需要哪些條件呢?(請學生寫出合成反應式)
教師歸納,生物體利用細胞中的磷酸和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。細胞中的糖類等有機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相互轉化過程是可逆反應嗎?(可逆反應的特點:正逆反應都在同一條件下進行。)
從反應條件看:ATP的分解是一種水解反應,催化該反應的酶屬于水解酶;ATP的合成是一種合成反應,催化該反應的酶屬于合成酶,酶具有專一性,因此反應條件不同。
從合成與分解場所看:ATP合成的場所是細胞質基質、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能,用于生命活動;合成ATP的能量來自生物體內有機物中的化學能和太陽光能。因此能量來源不同(能量不可逆,而物質可逆)
當反應自下而上進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的有機物在細胞內經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化為ATP中活躍的化學能,所以說放能反應總是和ATP的合成相聯(lián)系。當反應自上而下進行時釋放的能量來源于ATP遠離腺苷的高能磷酸鍵,那釋放的能量有哪些用途?接下來我們學習第三部分內容ATP的利用。
通過學生讀圖(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:
主動運輸(滲透能)
生物發(fā)電(電鰻放電)
肌肉細胞收縮(機械能)
螢火蟲發(fā)光(光能)
葡萄糖和果糖合成蔗糖這一化學反應是吸能反應
教師講解:細胞中的吸能反應總是與ATP水解的反應相聯(lián)系,由ATP水解提供能量;放能反應總是與ATP的合成相聯(lián)系,釋放的能量儲存在ATP中。能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間循環(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,在進行交易時就會很方便。細胞利用能量也是如此,在細胞中的“支票”相當于儲存能量的有機物大分子,ATP分子就是那個可以在細胞內流通的“小票”。
所以說ATP是細胞的能量通貨。
