【公開課】細胞的能量“貨幣”ATP高一上學期生物人教版必修一

1、第五章 細胞的能量供應和利用第二節(jié) 細胞的能量“貨幣”ATP一、學習目標教學目標1.簡述ATP的化學組成和特點。2.寫出ATP的分子簡式。3.理解ATP與ADP的相互轉化，解釋ATP在能量代謝中的作用。二、教學重難點教學重點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。教學難點ATP與ADP的相互轉化。三、教學方法講授、演示、視頻播放、小組討論。四、教學過程【新課導入：情景設置，導入新課】觀看視頻螢火蟲，通過視頻講述酶的相關知識，迅速拉近學生與科學之間的距離，激發(fā)學生的求知欲和學習興趣?！拘抡n講授】問題探究：通過問題探究，小組討論調動學生的積極性和主動性。銀燭秋

2、光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如冰，臥看牽?？椗?。 唐.杜牧1.螢火蟲發(fā)光的生物學意義是什么？提示：主要是相互傳遞信號，以便繁衍后。2.螢火蟲體內有特殊的發(fā)光物質嗎？提示：螢火蟲腹部后端細胞內的熒光素，是其特有的發(fā)光物質。3.在螢火蟲發(fā)光的過程中有能量轉化嗎？提示：有，細胞中有機物儲存的化學能轉化為光能。【實驗探究】用小刀將數十只螢火蟲的發(fā)光器割下，干燥后研磨成粉末，取兩等份分別裝入兩支試管，各加入少量水使之混合，置于暗處，可見試管內有淡黃色熒光出現，約過15分鐘熒光消失，然后實驗結論：ATP是直接的能源物質，可以使熄滅的離體發(fā)光器重新發(fā)光。知識點梳理：1.在生命系統中主要的能源物質：

3、糖類主要的貯能物質：脂肪、糖原/淀粉最終的能量來源：太陽能2.那么又是誰直接給我們的生命活動提供能量呢？驅動細胞生命活動的直接能源物質：ATP一、ATP是一種高能磷酸化合物1.ATP的結構閱讀資料，小組討論，問題探究資料1：1929年科學家羅曼（Karl Lohmann）和費斯克（C.H.Fiske）分別獨立地從肌肉中首次發(fā)現了ATP。1934年，羅曼發(fā)現某化合物可促進磷酸肌酸水解成肌酸和無機磷酸鹽（P），同時自身被分解成腺苷單磷酸（AMP）和2份磷酸。科學家用腺苷酸酶處理AMP，AMP被分解成磷酸和腺苷，后者可進一步被酶分解為腺嘌呤和核糖。提問：ATP由哪些成分構成？資料2：核糖1，2，3和

4、5號位上的碳原子有性質活潑的羥基基團，其中1號碳上的羥基可以和腺嘌呤反應縮合形成腺苷，5號碳上的羥基可被磷酸酯化，形成腺苷單磷酸。研究發(fā)現，磷酸和磷酸之間可形成含較多能量且不穩(wěn)定的化學鍵。1941年，李普曼總結了30年代科學家對ATP的研究，并對磷酸鍵在能量轉換中的功能做了進一步概括，建議用符號“”代表這種不穩(wěn)定、可供能的磷酸鍵，即高能磷酸鍵。提問：這三種成分又是如何組成ATP的？嘗試畫出示意圖。1.ATP的結構組成元素：C、H、O、N、P化學組成：1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基團結構簡式：APPP2.ATP的分子式資料3：用、 和 表示 ATP 上三個磷酸基團所處的位置( APPP

5、) ，現有甲乙兩組ATP溶液，甲組用32P標記 ATP 的位的磷酸基團，乙組用32P標記位的磷酸基團，然后分別加入等量的ATP水解酶，短時間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團，結果發(fā)現只有乙組中游離的磷酸基團帶有放射性。提問：ATP哪一個磷酸鍵更容易斷裂？寫出ATP水解反應式，嘗試說明ATP如何為生命活動提供能量。資料4：醫(yī)生通常給術后不能進食的病人注射葡萄糖生理鹽水補充能量。人們的主食米飯、面食的主要成分是淀粉。植物在光照條件下，葉綠體能合成ATP，也能制造糖類；在無光情況下，葉綠體不能合成ATP，也不能制造糖類。20世紀中葉，赫爾曼等科學家發(fā)現，在細胞呼吸和光合作用期間，線粒體或葉綠體中的AT

6、P含量明顯上升。提問：ATP主要在哪里合成？其合成需要的能量來源于哪里？資料5：運動員在進行馬拉松賽跑時，2個小時會消耗60 kg的ATP，相當于一個成年人的體重。成人體內ATP的總量210 mg，在安靜的狀態(tài)下一天需要消耗的ATP為40 kg，在活動的狀態(tài)下ATP的消耗可達0.5 kg/min；在安靜狀態(tài)時，肌肉內ATP的所放能量只能維持肌肉收縮12 s。（提示：ATP在細胞內的含量很少，需求量很大）提問：（1）ATP在細胞內的含量多嗎？需求量大嗎？提示：ATP在細胞內的含量很少，需求量很大。（2）生物體如何解決ATP含量少，但總需求量很大的矛盾呢？提示：ATP在細胞內的含量很少，轉化快，不

7、能長時間儲存。知識點梳理：1.代表_特殊的化學鍵_，兩個相鄰磷酸都帶_負電_相互排斥，使得遠離_腺苷_的那個特殊化學鍵化學鍵_不穩(wěn)定_，容易_斷裂_，具有較高的轉移勢能。2.ATP水解的過程就是的_釋放能量_過程，1 mol ATP水解能量高達30.54 KJ，所以說ATP是一種_高能磷酸化合物_。小組討論，完成表格3.不同化合物中“A”的辨析二、ATP和ADP可以相互轉化展示ATP和ADP相互轉化示意圖，小組合作探究，共同完成表格填寫和問題探究。小組討論，完成表格。小組討論，問題探究：1.ATP與ADP之間的相互轉化可逆嗎？提示：ATP與ADP之間的相互轉化的過程，反應所需的酶、能量的來源和

8、去路不同，所以ATP與ADP之間的相互轉化不是可逆反應。物質是可逆（循環(huán)）的，但能量不可逆（不循環(huán)）。2.ATP與ADP的相互轉化是不是所有細胞都有？提示：細胞之中ATP與ADP之間的相互轉化的能量供應機制是一樣的，體現出生物界的統一性。原核生物(藍藻、光合細菌)光合作用也可以合成ATP，細胞呼吸也能合成ATP。三、ATP的利用展示ATP的利用舉例，引導學生觀察并思考，歸納ATP水解釋放的能量是如何被利用的。學生歸納：展示ATP為主動運輸供能示意圖，引導學生分析ATP為主動運輸供能示意圖，引導學生舉例說明ATP水解釋放的能量是如何用于各種生命活動的。學生解釋并歸納： 1.參與Ca2+主動運輸的

9、載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當膜內側的Ca2+與其相應位點結合時，其酶活性就被激活了。 2.在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的磷酸化。 3.載體蛋白磷酸化導致其空間結構發(fā)生變化，使Ca2+的結合位點轉向膜外側，將Ca2+釋放到膜外。放能反應與吸能反應【課堂練習】1.下列過程需ATP水解提供能量的是（ ）A.唾液淀粉酶水解淀粉 B.生長素的極性運輸C.光反應階段中水在光下分解 D.乳酸菌無氧呼吸的第二階段提示：唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中進行的，不需要消耗ATP水解釋放的能量，A錯誤；生長素的極性運輸是細

10、胞的主動運輸，需要消耗ATP水解釋放的能量，B正確；光反應階段中水在光下分解產生H和氧氣，不需要消耗ATP水解釋放的能量，C錯誤；乳酸菌無氧呼吸的第二階段是丙酮酸和H在酶的催化作用下轉化成乳酸，此過程既不產生ATP，也不消耗ATP，D錯誤。2.如圖是細胞中某種小分子化合物的結構模式圖，代表化學鍵，和代表化學基團，已知該化合物可直接為肌肉收縮供能，下列有關說法正確的是（）A.中儲存有大量的化學能，水解時可為放能反應提供能量B.代表的化學基團是H，是一種含氮的堿基C.該化合物可以在人體內成熟的紅細胞中提取到D.細胞中需要能量的生命活動都是由該物質直接提供能量的提示：圖中為高能磷酸鍵，為普通磷酸鍵，

11、是OH，是腺嘌呤，高能磷酸鍵容易斷裂，為吸能反應提供能量，A、B錯誤；人體成熟紅細胞中沒有線粒體，但可在細胞質基質中通過無氧呼吸產生ATP，C正確；細胞中絕大多數需要能量的生命活動是由ATP直接提供能量的，直接能源物質還有GTP、CTP等，D錯誤。3.（2016海南卷，11）下列有關植物細胞能量代謝的敘述，正確的是（ ）A.含有兩個高能磷酸鍵的ATP是DNA的基本組成單位之一B.加入呼吸抑制劑可使細胞中ADP生成減少，ATP生成增加C.無氧條件下，丙酮酸轉變?yōu)榫凭倪^程中伴隨有ATP的合成D.光下葉肉細胞的細胞質基質、線粒體和葉綠體中都有ATP合成提示：含兩個高能磷酸鍵的ATP，由一個腺苷和三個磷酸基團組成，并非DNA