高一生物《新陳代謝與ATP》教案

　　【教學(xué)重點(diǎn)】ATP的分子簡式及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化及其對細(xì)胞內(nèi)能量代謝中的意義、ATP的形成途徑、ATP是新陳代謝的直接能源，能理解ATP作為“能量通用貨幣”的含義

　　【教學(xué)難點(diǎn)】ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化及其對細(xì)胞內(nèi)能量代謝中的意義、理解ATP作為“能量通用貨幣”的含義

　　【課時(shí)安排】1課時(shí)

　　【教學(xué)手段】板圖、掛圖、多媒體

　　【教學(xué)過程】

　　1、引言

　　設(shè)計(jì)1：通過學(xué)生列舉生活實(shí)例引入ATP這一高能化合物。

　　新陳代謝的物質(zhì)變化過程中，必定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。為了使學(xué)生對能量的轉(zhuǎn)化有一個(gè)感性的認(rèn)識，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生從自己的生活中找一些能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例，比如可以提問：

　　(1)“你能舉出幾個(gè)生物體內(nèi)發(fā)生的諸如能量轉(zhuǎn)化、或能量的吸收儲(chǔ)存、或能量的釋放利用的例子來嗎?”

　　(2)“綠色植物能把光能直接用于有機(jī)物的合成嗎?”或“生物體通過呼吸作用把有機(jī)物中的能量釋放出來，這些能量能直接被細(xì)胞利用嗎?”

　　不能，光能必須要轉(zhuǎn)化為一種活躍的化學(xué)能才能用于有機(jī)物的合成;有機(jī)物中的能量通過呼吸作用釋放出來后，也必須轉(zhuǎn)化為一種活躍的化學(xué)能才能用于生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)，攜帶這種活躍的化合能的物質(zhì)就是一種高能化合物，即ATP，這樣很自然地引入了ATP這個(gè)概念。

　　設(shè)計(jì)2：從細(xì)胞中能量利用存在的矛盾入手，設(shè)計(jì)相關(guān)的問題串引入ATP這一高能化合物。

　　(1)“細(xì)胞中主要是由什么細(xì)胞器來產(chǎn)生能量的?”

　　線粒體的呼吸作用氧化分解有機(jī)物釋放能量

　　(2)“細(xì)胞中有哪些生理過程在不斷地消耗著能量?”

　　細(xì)胞分裂、細(xì)胞核中DNA的復(fù)制、核糖體合成蛋白質(zhì)、細(xì)胞膜主動(dòng)運(yùn)輸、高爾基體合成分泌等需要能量

　　(3)“細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)能與用能很明顯地存在著空間上的隔離，細(xì)胞是怎樣解決這一矛盾的呢?”

　　(4)“細(xì)胞內(nèi)存在有糖類、脂肪等有機(jī)物，這些有機(jī)物含有大量且穩(wěn)定的能量，但某項(xiàng)生命活動(dòng)可能不用大量的能量就足以進(jìn)行，而且糖類、脂肪中儲(chǔ)存的能量又過于穩(wěn)定，不易被生物體利用，細(xì)胞又是怎樣解決這一矛盾的呢?”

　　這樣就可自然地引入ATP這種儲(chǔ)能少、不穩(wěn)定、可為所有生理活動(dòng)供能的高能化合物。

　　2、ATP的分子簡式及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　在引導(dǎo)學(xué)生討論ATP的分子結(jié)構(gòu)簡式及其特點(diǎn)時(shí)，可從ATP的英文名稱中的三個(gè)字母含義、中文名稱、ATP是高能化合物等方面入手，使學(xué)生易于理解ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其生理作用。

　　需要向?qū)W生解釋清楚高能化合物的概念，即高能磷酸鍵水解過程中，釋放的能量是一般的共價(jià)鍵的2倍以上，如ATP末端磷酸水解生成ADP和磷酸時(shí)，釋放出的能量約30.5/l上，而6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖和磷酸時(shí)，釋放的能量只有13.8/l。這種鍵稱為高能鍵，常以“～”符號表示。含有高能鍵的化合物統(tǒng)稱為高能化合物。

　　然后讓學(xué)生自己分析ATP的結(jié)構(gòu)簡式的含義，如ATP中兩個(gè)磷酸基團(tuán)之間(P和P之間用“～“表示)的化學(xué)鍵是高能磷酸鍵。

　　細(xì)胞內(nèi)釋放能量的反應(yīng)，如呼吸作用常會(huì)伴隨ADP轉(zhuǎn)變成ATP;而耗能的反應(yīng)，如蛋白質(zhì)的合成等，需要用ATP水解成ADP再將能量釋放出來，以推動(dòng)需能代謝反應(yīng)的進(jìn)行。

　　ATP和ADP在體內(nèi)總是處于不停地轉(zhuǎn)化中，且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。

　　3、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)變及其意義

　　在引導(dǎo)學(xué)生討論ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)變時(shí)，需強(qiáng)調(diào)細(xì)胞內(nèi)ATP的含量是相對穩(wěn)定的;ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量是極少的，細(xì)胞內(nèi)的糖類、脂類等能源物質(zhì)不能被細(xì)胞直接利用，ATP的'水解后釋放的能量才是細(xì)胞內(nèi)各種生命活動(dòng)的直接能量，呼吸作用分解有機(jī)物釋放能量不能為生物體直接利用，只有這些能量轉(zhuǎn)移給ATP，且ATP水解后釋放的能量才可被細(xì)胞利用。最終應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識到ATP與ADP之間高效、迅速的轉(zhuǎn)化是處于動(dòng)態(tài)平衡之中的，ATP是生物體的直接能源，是細(xì)胞能量代謝的“通用貨幣”。

　　4、在討論了ATP和ADP之間相互轉(zhuǎn)變及其意義后，在小結(jié)ATP在細(xì)胞內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換、運(yùn)輸、利用中的關(guān)鍵作用時(shí)，可結(jié)合本節(jié)所講的內(nèi)容，提一些與ATP有關(guān)的綜合性問題供學(xué)生討論，讓學(xué)生在討論中加深對ATP這一生物體直接能源物質(zhì)的理解。比如，可以討論下面幾個(gè)問題：

　　(1)眾多能源物質(zhì)中，ATP這種絕對含量極少的物質(zhì)為什么成為直接能源?

　　葡萄糖、糖元、淀粉、脂肪、氨基酸、脂肪酸、磷酸肌酸等，這些都可作為生物體的能源物質(zhì)，但生物體不能利用這些能源物質(zhì)中的能量，這些物質(zhì)中儲(chǔ)存的能量必須要轉(zhuǎn)移給ATP中。生物體直接從ATP中獲得生命活動(dòng)所需的各種形式的能量，如ATP可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、電能、滲透能、化學(xué)能、光能和熱量等。

　　(2)為什么ATP是細(xì)胞內(nèi)能量釋放、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和利用的中心物質(zhì)，成為生物的直接能源呢?

　　我們來看看葡萄糖和ATP分子中儲(chǔ)存能量的差異就明白了。ATP末端磷酸基團(tuán)水解時(shí)，釋放出的能量是30.5/l，一般把水解時(shí)釋放20.92 /l以上能量的化合物叫高能化合物，可見ATP是高能化合物，而且其能量與某些高能化合物(如磷酸肌酸)相比，要低一些，因此磷酸肌酸中的能量可在不需額外供能的情況下轉(zhuǎn)移給ATP。而葡萄糖分子徹底氧化為二氧化碳和水后，釋放出2870/l的能量。結(jié)果，存在于葡萄糖分子中的能量就像存在銀行里的錢，而儲(chǔ)存在ATP分子中的能量則像“零錢”，它更容易在細(xì)胞中被使用，因此還有的說ATP是能量的“通用貨幣”就是這個(gè)道理。

　　(3)ATP對生命的維持是極其重要的，試想：當(dāng)產(chǎn)生ATP的過程停止時(shí)，會(huì)發(fā)生什么?

　　舉一個(gè)例子，學(xué)生可能知道氰化物可以在非常短的時(shí)間內(nèi)使人死亡，其毒理就是阻擋ATP的形成。當(dāng)人體ATP合成受阻后，機(jī)體沒有ATP，神經(jīng)細(xì)胞和其他細(xì)胞中的細(xì)胞活動(dòng)就不能繼續(xù)，人在3-6分鐘內(nèi)就會(huì)失去知覺。

　　(4)還有一個(gè)問題值得一提，就是ATP在生物體中的絕對含量是極小的，但生物體中的每一個(gè)細(xì)胞每時(shí)每刻都在消耗著ATP，但在正常情況下，生物體內(nèi)的ATP量可滿足機(jī)體的要求，奧妙何在呢?

　　生物體可把其它能源物質(zhì)的能量高速地轉(zhuǎn)移給ATP，以補(bǔ)充ATP的消耗，即ATP—ADP循環(huán)速度是很快的。

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