1、细胞与能量一、教学目标【知识目标】1举例说明细胞中的能量转化。2区别吸能反应和放能反应及其相互联系。3阐明ATP是细胞中的能量通货。【能力目标】1通过阅读培养学生的自学能力、表述能力；利用课件，培养学生的观察、分析能力等。2通过分析ATPADP的循环及其对细胞内供能的意义，初步训练学生分析实际问题的能力。【情感态度与价值观】通过让学生认识医用ATP的注射液和ATP片剂，让学生在分析自己身体内发生的ATPADP循环及其重要意义过程中，体验到生物学原理在生产实践中的价值，加强对身边的科学的理解。二、教材分析【教材的地位作用】教材开始就以学生熟悉的动能和势能的相互转化，引出在细胞内也存在着能量的转化
2、，并强调能量只能以一种形式转变为另一种形式，既不会被消灭，也不会被创造。接着交代清楚什么是吸能反应、什么是放能反应，为理解ATPADP循环时的放能和吸能做铺垫。对于ATP是细胞中的能量通货，教材首先介绍ATP的分子结构，说明ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，并用图解说明它的结构。分子简式为APPP，其中A代表腺苷，T代表三个，P代表磷酸基，代表高能磷酸键，而且说明在两个相邻磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定，为后面的ATP水解作铺垫。对于ATPADP的循环，教材中首先介绍了ATP水解的过程：ATP的第二个和第三个磷酸基团之间的高能磷酸键对于细胞中能量的捕获、贮存和释放都是很重要的。第二个高能磷酸键的
3、末端，能很快地水解断裂，于是ATP转换为ADP，能量随之释放出来以用于各项生命活动；同样，在提供能量的条件下，也容易加上第三个磷酸基，使ADP又转化为ATP。在ATP与ADP的转化过程中都需要酶的参与，活细胞内这个过程是永无休止地循环进行的。教材中指明ATP是细胞中普遍使用的能量载体，在细胞中的含量不多，从而易于引发学生讨论ADPADP循环的意义，同时可使学生加强ATP是细胞中的“能量通货”的理解。【教学重难点】1教学重点：ATP的分子结构及其特点、ATP的分子简式、分析ATPADP的循环及其对细胞内能量代谢中的意义，能理解ATP作为“能量通货”的含义。2教学难点：ATPADP的循环及其对细胞
4、内能量代谢中的意义，理解ATP作为“能量通货”的含义。在教师的引导下，利用多媒体课件，结合同学之间的相互讨论分析等形式，让学生认识ATP的水解，ATPADP的循环过程及其重要意义。【教学准备】医用ATP的注射液和ATP片剂。ATP的结构、ATP水解过程、 ATPADP循环课件。三、学情分析对于能量可以相互转化，学生并不陌生，在物理、化学学科中早就有所认识，在生活中也所处可见。而对于细胞与能量的关系，在细胞内要发生能量的转化，学生是所知不多的。学生对于ATP的认识几乎是空白，并且ATP是一种存在于细胞内的能量物质，看不见摸不着，事先准备好医用ATP的注射液和ATP片剂，能使学生对ATP有个感官上
5、的认识。ATP的分子结构、ATP的水解、ATPADP的循环等内容，只以教材中的插图还不能使学生有较深刻的认识，所以可以制作多媒体课件，通过课件的展示既可以引起学生的学习兴趣，还可以通过学生的观察和分析，突破教学的难点，达到较好的教学效果。四、教学设计【设计思路】首先联系生活实际，让学生从身边去发现生物体内存在着能量的转化。不仅能调动学生的学习兴趣，而且可以迅速的导入新课。能量的转化、吸能反应和放能反应，内容比较简单，所以就发挥学生的能动作用，以阅读提问的方式进行。ATP是细胞中的能量通货是教学的重点和难点，首先展示事先准备好的医用ATP的注射液和ATP片剂，让学生对ATP有个感官的认识，然后利
6、用多媒体课件，以谈话法进行教学，让学生对ATP分子的结构、ATP的水解、ATPADP的循环进行逐步的学习。小结中设计了几个问题由学生做出问答，这些问题的提出，目的是及时掌握学生对新知识理解的缺陷，对所学的知识进行梳理，以强化学生对新知识的认识，使学生充分认识到ATP在细胞代谢中的重要地位。【教学过程】教学流程教师活动学生活动教学意图导入新课新陈代谢是生物的基本特征。新陈代谢中一系列的物质变化，必定伴随着能量的转化。生命系统必须依靠物质和能量来维持，能量的获取、储存、释放、利用和散失，伴随着全部生命活动。【提问】你能举出几个生物体内能量转化(或吸收储存、或释放利用)的例子来吗？【讲述】能量是做功
7、的“力量源泉”。那么在生物体内，是什么物质为生命活动供能的呢？讨论、回答。联系生活，调动思维，激发兴趣。第一节细胞与能量一、能量的转化【讲述】能量是可以进行转化的。例如书本中所举例的势能和动能的相互转化。【提问】你还能举例说明能量是可以转化的吗？【提问】什么是化学能？【板书】化学能：活细胞中的各种分子具有的势能通常被称作化学能，是细胞内最主要的能量形式。【提问】能量会消灭吗？能创造吗？【板书】能量的转化1能量在生物体内或细胞中进行各种形式的相互转变。2生物体和细胞是开放系统，生物体要与外界发生物质和能量的交换。【提问】怎样维持一个系统的有序性？【板书】3细胞的有序状态的维持需要消耗能量。细胞中
8、的能量是从何而来？能量是如何释放的呢？阅读课本44页能量的转化第一至第四段。讨论、回答。阅读课本44页第五、六段。培养学生的阅读能力。提出问题，引起思考，在原有的认知基础上构建新知识。二、吸能反应和放能反应【提问】什么是吸能反应？请举例说明。【板书】产物分子中的势能比反应物中的势能高，即为吸能反应。举例：略。【提问】什么是放能反应?请举例说明。【板书】产物分子中的势能比反应物中的势能低，即为放能反应。举例：略。【讲述】细胞中有许多吸能反应，它们所需的能量来自于细胞中的放能反应。那么细胞中放能反应所产生的能量是怎样被吸能反应利用的呢？两者之间的纽带就是ATP。【展示】医用ATP的注射液和ATP片
9、剂。那么什么是ATP呢？阅读课本4.5页吸能反应和放能反应。讨论、回答。请同学代表大家观察ATP片剂和ATP的注射液实物，由一位同学给其他同学读出所看到实物的名称及治疗作用。通过自学提高学生对知识的认知、归纳、表述能力。使学生对ATP建立具体的直观的认识，并初步了解其生理作用。三、ATP是细胞中的能量通货ATP的结构展示课件：ATP的结构。【讲述】 ATP是腺苷三磷酸的英文缩写，它是普遍存在于各种活细胞中的一种高能磷酸化合物。PPP腺嘌呤核糖 磷酸基团【板书】1 ATP的结构简式： APPP式中A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表一种特殊的化学键，称为高能磷酸键；ATP分子中大量的化学能就储存在高
10、能磷酸键中；两个相邻磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定；ATP分子的水解本质上就是ATP分子中高能磷酸键的水解，也就是高能磷酸键断裂后释放出大量的能量。【板书】2ATP的水解反应：展示课件：ATP的水解。PPP 腺苷三磷酸PPP水解 能腺苷二磷酸（ADP）【提问】ATP水解时，是哪个化学键断裂？水解后有哪些产物？这是个吸能反应还是放能反应过程？释放的能量被如何利用了呢？【讲述】细胞利用这种能量的方法是将ATP水解这一放能反应所释放的能量用于另一吸能反应。也就是用于细胞中的各种生命活动。引导学生分析课本46页 图32 ATP推动细胞做功。【讲述】细胞中的ATP含量很少，如肌细胞中的ATP只能维持
11、肌肉收缩23钞钟左右。不过ATP在细胞中易于再生，在本章第四节中将学习。那么ATP是又什么物质合成的呢？【板书】3ATPADP循环【提问】ATP与ADP之间为什么能够进行循环？（点评学生的回答，并进行归纳）【讲述】ATP水解形成ADP后，利用细胞内释放能量的反应，如呼吸作用释放的能量，ADP吸收能量又和磷酸结合转变成ATP，而这一过程的进行与两个磷酸基团之间的高能磷酸键的特点直接相关，那个高能磷酸键即容易水解断裂，又容易重新合成。【板书】通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程称为ATP-ADP循环。【提问】ATPADP循环的意义是什么？【讲述】ATP和ADP在体内总是处
12、于不停地转化中，且处于动态平衡之中，能够为细胞内的各项生命活动不断的提供能量。【板书】4ATP是细胞中的“能量通货”【讲述】细胞内的糖类、脂质等能源物质不能被细胞直接利用，ATP水解后释放的能量才是细胞内各种生命活动的直接能量来源，呼吸作用分解有机物释放能量不能为生物体直接利用，只有这些能量转移给ATP，且ATP水解后释放的能量才可被细胞利用。ATP是细胞中普遍适应的能量载体，ATP在细胞内的含量是极少的，像小额钞票一样，便于流通使用，是细胞能量代谢的“能量通货”。观察ATP的结构，认识各种符号的含义。观看ATP水解的动画演示。讨论、回答。举例说明。阅读课本46页图33 ATPADP循环。思考
13、、回答。讨论、回答。通过教师的讲解使学生对ATP的认识逐渐清晰。明确ATP放能的部位，对两个相邻磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定形成直观的认识。及时联系刚学习的吸能和放能反应，使前后知识密切联系，培养学生的逻辑思维能力。用通俗易懂的比喻使学生理解ATP在生命活动中的的作用。小结【讲述】通过本节内容的学习，我们知道能量是相互转化的，既不会消失也不会凭空创造。在生物体的细胞内也发生着能量的相互转化吸能反应和放能反应。【提问】细胞中糖类等有机物分解所释放的能量是怎样被吸能反应利用的呢？【提问】众多能源物质中，ATP这种含量极少的物质为什么成为“能量通货”？学生回答后整理：ATP中连接两个磷酸基团之
14、间的高能磷酸键比较不稳定，水解后形成ADP，释放出的能量供细胞中的吸能反应；而ADP吸收其他能源物质释放的能量后又可以迅速转化为ATP。强调：ADP合成ATP所需的能量不是来自ATP的放能反应。【提问】当产生ATP的过程停止时，会发生什么？【举例】大家可能知道氰化物可以在非常短的时间内使人死亡，其毒理就是阻挡ATP的形成。当人体ATP合成受阻后，机体没有ATP，神经细胞和其他细胞中的细胞活动就不能继续，人在36分钟内就会失去知觉。因此ATP对生命的维持是极其重要的。回答：ADP吸能后和磷酸结合形成ATP。讨论、回答。讨论、回答。以提问的方式进行小结，及时掌握学生对新知识理解的缺陷，对所学的知识
15、进行梳理，以强化学生对新知识的认识，使学生充分认识到ATP在细胞代谢中的重要地位。【反馈检测】1、生物体的细胞内普遍存在一种能量载体，叫做 ，简称ATP，它是细胞中各种生命活动所需的 。ATP的分子式可简写成 ，ATP分子中大量的化学能储存在 内。2、ATP分子中不稳定的高能磷酸键是 ，伴随着ATP-ADP的循环，存在着 反应和 反应，ATP的这一特点，使它与生物体的新陈代谢有密切的关系。3、下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的是（ ）。A肝糖元 B肌糖元 C葡萄糖 D三磷酸腺苷4、ATP在细胞内的含量及其生成是（ ）。A很多、很快 B很少、很慢 C很多、很慢 D很少、很快参考答案
16、：1、腺苷三磷酸 能量通货 APPP 高能磷酸键 2、两个磷酸基团之间的高能磷酸键 放能 吸能 3、D 4、D五、相关链接1腺苷三磷酸(adenosine triphosphate)腺苷三磷酸是腺苷酸(AMP)的磷酸衍生物。腺苷酸的末端磷酸基团再连结一个磷酸基团为腺苷二磷酸(ADP)，腺苷二磷酸再连结一个磷酸基团即为腺苷三磷酸(ATP)。ATP是生物体内最重要的高能磷酸化合物，每摩尔ATP水解生成ADP及磷酸时可释放出自由能7.3千卡(约30.5千焦)。线粒体和叶绿体是细胞制造ATP的主要场所。在线粒体内ATP通过氧化磷酸化作用生成。在叶绿体内ATP通过光合磷酸化作用生成。从低等的单细胞生物到
17、高等生物人类，能量的释放、转移、储存和利用均以ATP为中心。ATP水解释放的能量可直接用于做机械功(细胞运动和收缩)，生物发光(萤火虫、萤光细菌)，生物发电(电鳗、电鲶)，物质的运输(离子或分子由低浓度向高浓度中流动)，糖、脂质、蛋白质、核酸等物质的生物合成等。体内某些代谢反应需要一些其他的核苷三磷酸直接供能。如尿苷三磷酸(UTP)对于多糖的生物合成，胞苷三磷酸(CTP)对于磷脂的生物合成，鸟苷三磷酸(GTP)对于蛋白质的生物合成都是必需的；这些核苷三磷酸也是通过消耗ATP生成的。此外ATP还是合成RNA、腺苷酸的衍生物、糖的磷酸酯、磷酸胆硷等重要物质的原料。2医用ATP片剂的作用纯净的ATP是白色粉末状，能够溶于水，可作为一种药品， ATP片剂可以口服，而ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病，ATP可以提供能量，起到改善患者新陈代谢状况的作用。