1、ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质第三章 第一节 第3课时本课时主要介绍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，共3个方面的内容，旨在说明ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。普通高中生物学课程标准（2017年版）中指出“生物学课程要求学生主动地参与学习，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识，养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习及创新实践能力。”“高度关注学生学习过程中的实践经历，强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，通过探究性学习活动或完成工程学任务，加深
2、对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神，进而能用科学的观点、知识、思路和方法，探讨或解决现实生活中的某些问题。”本节教学内容较少，但知识比较抽象、枯燥，且与其他各部分内容的联系较多，需要综合理解和应用。同时，该节内容在本章中的承接作用很明显，学好本节内容，有助于帮助学生更好掌握后面如细胞呼吸、光合作用等知识。学生通过糖类、脂质、蛋白质的学习，对能源物质与能量有了一定的理解，为学习ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质奠定了基础。但是ATP和ADP是两种看不见摸不着的物质，又是学生新接触的两个概念，学生掌握起来有一定的难度，因此应该侧重对这两种物质组成简式的分析与解释。此外，学生通
3、过物理、化学两门学科的学习，已经具备了一定的能量转化的知识，将其转移应用到对ATP和ADP的相互转化上，来认识细胞内的能量转化，教学时应注意联系学生的生活经验，运用动画、故事、游戏和形象的比喻，这样不仅增加学生对微观内容的感性认识，使学生在主动获取知识的过程中完成相关内容的学习，提高科学思维能力，形成相应的生命观念，并且还可以激发学生的学习兴趣。教学目标1通过模拟实验，探究说明ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。2通过学习ATP的结构特点，理解ATP放出较高的能量的原因，形成“结构与功能相适应”的生物学基本观点。3通过ATP与ADP的能量转化关系，理解能量的利用、转化、储存、释放和ATP之
4、间的关系，能够概述ATP与ADP的能量转化的过程。教学目标1：着重体现了“生命观念”和“科学探究”的要素。教学目标2：着重反映了“生命观念”和“科学思维”的要素。教学目标3：着重指向“科学探究”和“科学思维”。情境设置学生呈现：李白的咏萤火诗歌朗诵欣赏：雨打灯难灭，风吹色更明。若非天上去，定作月边星。该诗句写萤火虫，却未见萤字。能看出李白的非凡功力，诗仙名不虚传。教师引导：电灯和萤火虫都可以发出光亮。那么，这两种发光原理是什么？在细胞内哪些物质较有可能为萤火虫尾部细胞的发光提供能量？通过对细胞中的化合物的学习，我们已经知道了糖类是细胞的主要能源物质，那么是不是就像同学们说的，葡萄糖能直接让萤火
5、虫的尾部发光呢？有人就很好奇，做了如下的实验。教师呈现：用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取两等份分别装入两支小玻璃管中，各加入少量的水，使之混合。可见到玻璃管中发出淡黄色荧光，约过15min荧光消失。这时，再将物质X溶液加入其中一支玻璃管中，将葡萄糖溶液加入另一支玻璃管中，发现加物质X溶液的玻璃管中发出荧光，而加葡萄糖溶液的管中不发荧光（见下图）。讨论交流：萤火虫发光是将_能转变成_能的过程。葡萄糖能否为萤火虫的发光器直接供能？教师引导：神秘的能够让萤火虫的发光器重新发光的物质X是什么呢？其实就是今天要学习的ATP。糖类、脂肪等有机物就像银行里的存折，但不能直接用于细胞的生
6、命活动，而ATP就是手里的“现金”，可直接用于生命活动，可以说ATP是生命活动的直接能源物质。新课学习教师引导：刚刚资料中提到了一种神奇的物质ATP，ATP是什么呢？ATP被认为最早是由德国生物化学家罗曼和费克斯等分别在1929年发现的，他们从肌肉提取液中发现一种储能化合物磷酸肌酸。他们发现，当肌肉收缩时，磷酸肌酸分解为磷酸和肌酸，放出能量；当复原时，又恢复为磷酸肌酸。今天我们就来看看到底什么是ATP。 学生自学：自学教科书P78第3、4段及图3-1-6中 ATP分子结构式，结合问题引导初步了解ATP的化学组成及分子结构。教师引导：ATP的组成元素有哪些？ ATP是由几个化学成分构成的？分别是
7、？ATP和核酸一样，都是由C、H、O、N、P五种元素组成。ATP由3个部分组成，分别是3个磷酸基团，核糖和腺嘌呤组成。学生实验：学生利用教师提供的制作ATP模型的材料（材料说明：圆片代表磷酸，五边形代表核糖，九边形代表腺嘌呤），小组合作尝试拼接ATP的分子结构模型，加深对ATP分子结构的理解。讨论交流：学生讨论交流、展示成果、相互评价并修正模型：小组代表展示模型，说明腺嘌呤、核糖、磷酸是如何连接构成ATP的。小组互评，在相互评价的过程中深入理解ATP的化学结构特点学生修正模型，拼出正确的ATP的分子结构模型。同时，小组代表在黑板上贴出ATP正确的分子结构模型。教师引导：这种化合物为什么叫ATP
8、？ATP当中的A、T、P的三个字母代表的含义是什么呢？ATP当中的A指的是腺嘌呤核苷，简称腺苷，看教科书中的ATP分子结构式腺苷是由哪些部分构成？ATP中的A是不是指我们之前学习的核酸中的组成物质腺嘌呤呢？ATP是腺苷三磷酸的简称，核糖和腺嘌呤组合在一起叫作腺苷，ATP中的A就代表腺苷。ATP含有3个磷酸基团，T代表3，P代表磷酸基团。ATP合在一起就是腺苷三磷酸。 教师呈现：由于相邻的两个磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得两个磷酸基团之间的化学键容易断裂，这个化学键叫作“磷酐键”， 用“”表示；普通化学键就用“-”表示。学生活动：结合资料讨论“-”和“”这两个符号的含义有什么不同？教师
9、引导：ATP结构式书写起来很不方便，那么，我们怎样用简单的方式将ATP的分子结构表达出来呢？学生活动：尝试写出ATP分子的结构简式，学生代表将ATP的结构简式写在背板上。教师引导：ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个磷酐键很容易断裂，于是，远离A的那个磷酰基就脱离下来，形成游离的Pi，在这个过程中通过基团转移提供能量，腺苷三磷酸（ATP）就转化成了腺苷二磷酸（ADP）。学生活动：阅读教科书P78第5、6段，结合图3-1-7，利用ATP的分子结构模型，模拟ATP水解的过程。教师引导：该过程中释放出的能量去哪里了？这部分用掉的能量能否收回重新利用？ADP、Pi能收
10、回来重新使用吗？学生活动：观察手里的ADP的分子结构模型，并利用ADP的分子结构模型，模拟ATP合成的过程。教师引导：ADP是由哪几个部分构成的？ADP中的A、D、P分别代表什么？ATP合成过程中利用的能量来自哪里？讨论交流：尝试写出ATP和ADP相互转化的式子。教师引导：ATP转化为ADP和Pi，同时释放出的能量供给各项生命活动直接使用，这部分能量用掉了能收回来吗？ADP和Pi能收回来重新使用吗？讨论交流：分享思考，讨论交流。教师引导：可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应的方向进行的反应，根据上述的分析，ATP和ADP的相互转化能够称为可逆反应吗？讨论交流：分享思
11、考，讨论交流。教师呈现：需要消耗能量的反应就称为吸能反应，比如：葡萄糖和果糖在酶的催化下合成蔗糖，这个反应是需要消耗能量的，这个过程中伴随着ATP的水解。反应过程中释放能量的反应称为放能反应，比如：呼吸作用中有机物氧化分解，释放出能量，这个过程中伴随着ATP的合成。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。就像我们平时买东西用的现金一样可以循环流通。因此形象地将ATP比喻成细胞内能量流通的“通货”。教师引导：细胞内有哪些化学反应需要消耗能量？消耗的能量是由谁直接供应的？细胞内有哪些化学反应会放出能量？放出的能量去向哪里？讨论交流：分享思考，讨论交流。ATP是细胞内的直接能源
12、物质，是细胞内能量流通的“通货”。 教师呈现：一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。而细胞内ATP、ADP的总量仅有210 mg。教师引导：生物体内ATP含量很少，需求却很多，生物体是如何解决这一矛盾呢？请分析出ATP的特性是什么。学生自学：自学教科书P78第6小节。教师引导：糖类是细胞中的主要能源物质，脂肪是细胞中的储能物质，它们两者中含有许多共价键，其中的能量可以看做构成这些化学键的电子所拥有的势能。从化学视角，相同质量的脂肪比糖类所含的能量高，你能解释原因吗？讨论交流：分享思考，讨论交流。教师引导：在今天的这节课里，我们
13、学习了细胞中的直接能源物质ATP，以前我们还学习过其他很多的能源物质，下面请同学们一起来把这些能源物质归类。能源物质：糖类、脂肪、ATP主要能源物质：糖类储能物质：脂肪，淀粉（植物细胞），糖原（动物细胞）主要能源物质：脂肪直接能源物质：ATP最终能源物质：太阳能教学板书ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质一、组成元素：C、H、O、N、P中文名称结构简式二、分子结构：APPPATP腺苷三磷酸符号 含义A：腺苷；T：三个；P：磷酸基团酶三、ATP与ADP的相互转化：ATP ADPPi能量四、功能：ATP是生命活动的直接能源物质课堂反馈1生物体进行生命活动的直接能源、主要能源和储备能源依次是（ ）
14、A蛋白质、糖类、ATP B糖类、ATP、脂肪CATP、糖类、蛋白质 DATP、糖类、脂肪【解析】生物体进行生命活动的直接能源物质是ATP，主要能源物质是糖类，储备能源物质是脂肪。【答案】 D 2.（多选）下列关于细胞内ATP的叙述中，不正确的是（ ）A每个ATP分子含有3个磷酐键B每个ATP分子含有2个磷酸基团CATP直接为细胞的生命活动提供能量DATP与ADP的相互转化和能量无关【解析】ATP的结构简式是APPP，一个ATP有两个“”，即磷酐键；含有两个P，即两个磷酸基团。ATP是细胞内绝大多数生命活动能够直接利用的能源物质，可以为生物体的绝大多数需能反应提供能量。在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都和ATP与ADP的相互转化有关。【答案】 ABD课堂总结生物体的许多生命活动，如生长、发育、运动和生殖，都需要消耗能量，而ATP是细胞内绝大多数能够直接利用的能源物质。糖类、脂肪等有机物中含有大量能量，但这些能量都不能直接用于生命活动，但可以用于ADP转化为ATP的反应并储存在ATP中，在通过ATP转化为ADP的反应满足生物体生命活动对能量的需求。所以，人们形象地把ATP比作驱动细胞中各种生命活动的通用能量货币。 8 / 8
