高一生物上册必修1《细胞的能量“通货”──ATP》教案

高一生物上册必修1细胞的能量“通货”ATP教案 教学准备 教学目标 1.知识目标: (1)简述ATP的化学组成和特点。 (2)写出ATP分子简式、ATP与ADP的相互转化式。 (3)解释ATP在能量代谢中的作用。 2.能力目标: (1)通过对萤火虫发光问题的探究,初步培养学生的实验分析与设计能力; (2)通过问题讨论共同绘出ATP与ADP相互转化示意图,理解ATP在细胞中作为能量通货的原因; 3.情感目标: (1)激发学生的学习兴趣和渗透热爱自然和生命的情感教育。 (2)通过阅读与思考、讨论活动培养学生主动参与的学习态度,培养用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的态度。 (3)通过分析ATP、ADP的动态平衡,树立辩证唯物主义的自然观、生态观。 教学重难点 (1)重点:ATP的化学组成和结构特点;ATP与ADP的相互转化 (2)难点:ATP与ADP的相互转化;ATP在能量代谢中的作用 教学过程 【导入】细胞的能量通货ATP 1、创设情境、激发学生兴趣,导入新课 导入 提问:屏幕上的昆虫是什么? 相传,我国晋朝时有个青年叫车胤,他酷爱学习,但由于家贫买不起蜡烛,不能读书,于是就捉了很多萤火虫,装在薄薄的布袋子里。四五十只萤火虫发出的光真能抵得上一支点燃的蜡烛呢!他就借着萤火虫的光刻苦学习,后来成为一位有大学问的人。萤火虫像电灯一样可以发出光亮。那么,它发光原理是什么? 讲解萤火虫发光的原理,指出萤火虫发光需要消耗能量,复习主要的能源物质,重要的储能物质,提出问题这些物质能为萤火虫发光直接供能吗? 2、实验设计PPT (1)利用多媒体播放幻灯片,展示“萤火虫发光器实验”过程 (2)问题:能为萤火虫发光直接提供能量的物质是什么?是葡萄糖还是ATP? (3)结论:ATP是生物体生命活动的直接能源物质。 (4)比喻:在细胞中糖类、脂肪等有机物储存有大量的能量,但不能被直接利用,可以比喻为存折,生活中存折不能直接流通,ATP分子能被直接利用可以比喻为货币,生活中货币可以直接流通,这样使学生更容易理解标题,并能激发学习兴趣。 ATP能直接供能与它的结构密切相关,那么ATP分子的结构有什么特点呢? (二)、ATP分子的结构: 1学生按小组讨论以下问题: (1) ATP的中文名称? 答:三磷酸腺苷 (2) ATP的结构简式为? 答:APPP (3) ATP简式中A、P、“”与“”分别代表什么? 答:A代表腺苷,P代表磷酸基团“”代表普通化学键,“”代表高能磷酸键 2展示资料:一般将水解时,能够释放20.92kJ/mol能量的化合物都叫做高能化合物. ATP在水解时释放的能量是30.54kJ/mol,ATP的水解释放的能量是一般磷酸键水解时释放能量的两倍以上。 结论:ATP是一种高能磷酸化合物 (三)ATP的水解过程 展示ATP的水解反应: ATP-ADP+ Pi+ 能量 1、问题:ATP作为高能磷酸化合物,在供能时,如何释放能量? 答:ATP的化学性质不稳定,远离A的那个高能磷酸键容易水解,远离A的那个P脱离开来,形成游离的Pi,同时,释放大量的能量。 2、答:ADP、Pi、能量 (四)ATP、ADP相互转化 1、利用多媒体创设问题情境: 水解酶 3 、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2-10mg。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP,这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。 通过以上资料,你能得到什么信息? (1)学生分析资料可知ATP在生物体内存在特点是:转化快,含量低,且含量相对稳定。 (2)展示ATP与ADP的相互转化 ATP -ADP + Pi+ 能量 ADP + Pi+ 能量 -ATP (3)讨论ATP与ADP的相互转化的条是否是可逆的?出guo 学生代表回答:酶、能量、场所不同。在学生回答的基础上总结 ADP+Pi+能量-ATP 即 物质可逆,能量不可逆 注意:酶的种类不同,能量的 和去向不同,场所不同 强调:ATP中远离A的高能磷酸键水解释放能量,为各项生命活动提供能量,ADP合成ATP所需的能量有两个途径:(1)动物、人、真菌、大多数细菌,于呼吸作用;(2)绿色植物于呼吸作用和光合作用。 (五)ATP的利用 创设问题情境:在ATP转化成ADP的过程中释放出的能量,到哪里去了呢?请大家举例说明。 举例: 1 Ca2+、K+等无机盐的主动运输 2 生物发电、发光 3 用于肌肉的收缩 4 用于大脑的思考 5 用于细胞中的各种吸能反应 讲解吸能反应和放能反应。吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。 (六)总结巩固 1.ATP的结构简式 APPP 2.ATP和ADP相互转换 教学准备 教学目标 1.知识与技能 (1)简述ATP的化学组成和特点。 (2)写出ATP的分子简式。 (3)解释ATP在能量代谢中的作用。 2.过程与方法 (1)通过ATP与ADP相互转化关系的多媒体动画,认识ATP在细胞中作为能量流通的原因。 (2)通过分析,比较在生物体生命活动中,ATP如何生成又如何消耗,找出能量代谢的规律。 3.情感态度与价值观 (1)激发学生的学习兴趣和渗透热爱自然和生命的情感教育。 (2)通过对课本P90图5-7进行补充和完善,以调动学生学习积极性,培养主动参与的学习态度,培养用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的态度 教学重难点 1、ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。 2、ATP与ADP的相互转化。 教学过程 【导入】细胞的能量“通货”ATP 创设情境, 导入新课 用杜牧的七夕和图片展示发光的萤火虫并列出讨论题:萤火虫发光的生物学意义是什么? 萤火虫发光萤火虫体内有特别的发光物质吗? 【情境资料】萤火虫发光器位于腹部后端的下方,该处含有几千个发光细胞,细胞里含有荧光素和荧光素酶,荧光素接受能量后被激活,在荧光素酶作用下,催化激活的荧光素和氧气发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。引导学生思考讨论, 导入新课。 【讲授】细胞的能量“通货”ATP 1.ATP分子结构特点 学生阅读课本P88相关内容后,教师讲解: (1)展示ATP结构式图片,向学生介绍腺嘌呤、核糖(两者结合而成腺苷)、磷酸。 (2)ATP是三磷酸腺苷的英文名称的缩写。ATP分子的结构可以简写成APPP,其中A代表腺苷,P代表磷酸基团,T代表三,代表一种特殊的化学键,叫做高能磷酸键,ATP分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。ATP水解时高能磷酸键可以水解放出大量的能量,达到30.54 kJ/mol。所以说,ATP是细胞内的高能磷酸化合物。 问:1.ATP作为高能磷酸化合物,在供能时,如何释放能量? 2.ATP供能过程中,可形成哪些产物? 2.ATP与ADP相互转化 (1)学生阅读课本P88P89页相关内容,回答问题 (2)教师讲解: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的那个高能磷酸键很容易水解脱离开来,形成游离的Pi(磷酸),同时,储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来,ATP就转化成ADP(二磷酸腺苷的英文名称的缩写)。请学生黑板写出ATP水解反应的反应式。 资料1、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。 问:ATP在细胞内大量存在? 2、人体在安静状态时,肌肉内ATP含量约2mg10mg,只能供肌肉收缩12s所需的能量。 问:ATP是怎样来解决这一矛盾的? 问:人体细胞中ATP 有什么特点? 利用情境引导学生发现ATP 在细胞中含量低,但是需要不断生成更多的ATP 才能满足生命活动需要。 问:安静状态一天消耗40千克,运动呢?(计算720)说明?(安静状态ATP转化快而运动转化慢)但不管怎样肌肉细胞中ATP含量始终保持在一个范围,说明?ATP和ADP的相互转化是时刻不停发生且处于动态平衡的。 那么,细胞是如何生成ATP 的?需要哪些条件呢?(请学生写出合成反应式) 教师归纳,生物体利用细胞中的磷酸和ADP,在ATP 合成酶的作用下重新生成高能磷酸键,生成新的ATP,在这个过程中储存能量。细胞中的糖类等有机物在分解过程中释放“稳定能量”,其中一部分可用来合成ATP,这样就转化为可“灵活利用”的能量。生成ATP 的能量,主要两个方面,一方面呼吸作用(真菌、动物和人),另一方面呼吸作用和光合作用(绿色植物)。 思考:ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗?(可逆反应的特点:正逆反应都在同一条件下进行。) 从反应条件看:ATP的分解是一种水解反应,催化该反应的酶属于水解酶;ATP的合成是一种合成反应, 催化该反应的酶属于合成酶,酶具有专一性,因此反应条件不同。 从合成与分解场所看:ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体;ATP分解的场所相对较多。因此合成与分解的场所不同。 从能量看:ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能, 用于生命活动;合成ATP的能量生物体内有机物中的化学能和太阳光能。因此能量不同(能量不可逆,而物质可逆) 当反应自下而上进行时所需的能量?(光合作用和呼吸作用),呼吸作用的过程中生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,释放出能量,释放的能量储存在ATP中。光合作用是将太阳能转化为ATP中活跃的化学能,所以说放能反应总是和ATP的合成相联系。当反应自上而下进行时释放的能量ATP远离腺苷的高能磷酸键,那释放的能量有哪些用途?接下来我们学习第三部分内容ATP的利用。 通过学生读图(图5-7,ATP 的利用举例),小组合作概括ATP 的利用途径:在ATP 水解释放出的能量可以用于多种生命活动,如下: 主动运输(渗透能) 生物发电(电鳗放电) 肌肉细胞收缩(机械能) 萤火虫发光(光能) 葡萄糖和果糖合成蔗糖这一化学反应是吸能反应 教师讲解:细胞中的吸能反应总是与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