【公開課】細(xì)胞的能量“貨幣”ATP高一上學(xué)期生物人教版必修一_第1頁
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1、第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第二節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP一、學(xué)習(xí)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.簡(jiǎn)述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。2.寫出ATP的分子簡(jiǎn)式。3.理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化,解釋ATP在能量代謝中的作用。二、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用。2.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。教學(xué)難點(diǎn)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。三、教學(xué)方法講授、演示、視頻播放、小組討論。四、教學(xué)過程【新課導(dǎo)入:情景設(shè)置,導(dǎo)入新課】觀看視頻螢火蟲,通過視頻講述酶的相關(guān)知識(shí),迅速拉近學(xué)生與科學(xué)之間的距離,激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。【新課講授】問題探究:通過問題探究,小組討論調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)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(xué)意義是什么?提示:主要是相互傳遞信號(hào),以便繁衍后。2.螢火蟲體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎?提示:螢火蟲腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素,是其特有的發(fā)光物質(zhì)。3.在螢火蟲發(fā)光的過程中有能量轉(zhuǎn)化嗎?提示:有,細(xì)胞中有機(jī)物儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能?!緦?shí)驗(yàn)探究】用小刀將數(shù)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(nèi)有淡黃色熒光出現(xiàn),約過15分鐘熒光消失,然后實(shí)驗(yàn)結(jié)論:ATP是直接的能源物質(zhì),可以使熄滅的離體發(fā)光器重新發(fā)光。知識(shí)點(diǎn)梳理:1.在生命系統(tǒng)中主要的能源物質(zhì):

3、糖類主要的貯能物質(zhì):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(dòng)提供能量呢?驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì):ATP一、ATP是一種高能磷酸化合物1.ATP的結(jié)構(gòu)閱讀資料,小組討論,問題探究資料1:1929年科學(xué)家羅曼(Karl Lohmann)和費(fèi)斯克(C.H.Fiske)分別獨(dú)立地從肌肉中首次發(fā)現(xiàn)了ATP。1934年,羅曼發(fā)現(xiàn)某化合物可促進(jìn)磷酸肌酸水解成肌酸和無機(jī)磷酸鹽(P),同時(shí)自身被分解成腺苷單磷酸(AMP)和2份磷酸。科學(xué)家用腺苷酸酶處理AMP,AMP被分解成磷酸和腺苷,后者可進(jìn)一步被酶分解為腺嘌呤和核糖。提問:ATP由哪些成分構(gòu)成?資料2:核糖1,2,3和

4、5號(hào)位上的碳原子有性質(zhì)活潑的羥基基團(tuán),其中1號(hào)碳上的羥基可以和腺嘌呤反應(yīng)縮合形成腺苷,5號(hào)碳上的羥基可被磷酸酯化,形成腺苷單磷酸。研究發(fā)現(xiàn),磷酸和磷酸之間可形成含較多能量且不穩(wěn)定的化學(xué)鍵。1941年,李普曼總結(jié)了30年代科學(xué)家對(duì)ATP的研究,并對(duì)磷酸鍵在能量轉(zhuǎn)換中的功能做了進(jìn)一步概括,建議用符號(hào)“”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(jié)構(gòu)組成元素:C、H、O、N、P化學(xué)組成:1分子核糖+1分子腺嘌呤+3分子磷酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:APPP2.ATP的分子式資料3:用、 和 表示 ATP 上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置( APPP

5、) ,現(xiàn)有甲乙兩組ATP溶液,甲組用32P標(biāo)記 ATP 的位的磷酸基團(tuán),乙組用32P標(biāo)記位的磷酸基團(tuán),然后分別加入等量的ATP水解酶,短時(shí)間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團(tuán),結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有乙組中游離的磷酸基團(tuán)帶有放射性。提問:ATP哪一個(gè)磷酸鍵更容易斷裂?寫出ATP水解反應(yīng)式,嘗試說明ATP如何為生命活動(dòng)提供能量。資料4:醫(yī)生通常給術(shù)后不能進(jìn)食的病人注射葡萄糖生理鹽水補(bǔ)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(jì)中葉,赫爾曼等科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在細(xì)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(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行馬拉松賽跑時(shí),2個(gè)小時(shí)會(huì)消耗60 kg的ATP,相當(dāng)于一個(gè)成年人的體重。成人體內(nèi)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(dòng)的狀態(tài)下ATP的消耗可達(dá)0.5 kg/min;在安靜狀態(tài)時(shí),肌肉內(nèi)ATP的所放能量只能維持肌肉收縮12 s。(提示:ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量很少,需求量很大)提問:(1)ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量多嗎?需求量大嗎?提示:ATP在細(xì)胞內(nèi)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(xì)胞內(nèi)的含量很少,轉(zhuǎn)化快,不

7、能長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。知識(shí)點(diǎn)梳理:1.代表_特殊的化學(xué)鍵_,兩個(gè)相鄰磷酸都帶_負(fù)電_相互排斥,使得遠(yuǎn)離_腺苷_的那個(gè)特殊化學(xué)鍵化學(xué)鍵_不穩(wěn)定_,容易_斷裂_,具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)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(dá)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(zhuǎn)化展示ATP和ADP相互轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化可逆嗎?提示:ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化的過程,反應(yīng)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(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)。物質(zhì)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(zhuǎn)化是不是所有細(xì)胞都有?提示:細(xì)胞之中ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是一樣的,體現(xiàn)出生物界的統(tǒng)一性。原核生物(藍(lán)藻、光合細(xì)菌)光合作用也可以合成ATP,細(xì)胞呼吸也能合成ATP。三、ATP的利用展示ATP的利用舉例,引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考,歸納ATP水解釋放的能量是如何被利用的。學(xué)生歸納:展示ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能示意圖,引導(dǎo)學(xué)生分析ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能示意圖,引導(dǎo)學(xué)生舉例說明ATP水解釋放的能量是如何用于各種生命活動(dòng)的。學(xué)生解釋并歸納: 1.參與Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?/p>

9、載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2+與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí),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(tuán)脫離下來與載體蛋白結(jié)合,這一過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移,這就是載體蛋白的磷酸化。 3.載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè),將Ca2+釋放到膜外。放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)【課堂練習(xí)】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(zhǎng)素的極性運(yùn)輸C.光反應(yīng)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(jìn)行的,不需要消耗ATP水解釋放的能量,A錯(cuò)誤;生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸是細(xì)

10、胞的主動(dòng)運(yùn)輸,需要消耗ATP水解釋放的能量,B正確;光反應(yīng)階段中水在光下分解產(chǎn)生H和氧氣,不需要消耗ATP水解釋放的能量,C錯(cuò)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(zhuǎn)化成乳酸,此過程既不產(chǎn)生ATP,也不消耗ATP,D錯(cuò)誤。2.如圖是細(xì)胞中某種小分子化合物的結(jié)構(gòu)模式圖,代表化學(xué)鍵,和代表化學(xué)基團(tuán),已知該化合物可直接為肌肉收縮供能,下列有關(guān)說法正確的是()A.中儲(chǔ)存有大量的化學(xué)能,水解時(shí)可為放能反應(yīng)提供能量B.代表的化學(xué)基團(tuán)是H,是一種含氮的堿基C.該化合物可以在人體內(nèi)成熟的紅細(xì)胞中提取到D.細(xì)胞中需要能量的生命活動(dòng)都是由該物質(zhì)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(yīng)提供能量,A、B錯(cuò)誤;人體成熟紅細(xì)胞中沒有線粒體,但可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中通過無氧呼吸產(chǎn)生ATP,C正確;細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)是由ATP直接提供能量的,直接能源物質(zhì)還有GTP、CTP等,D錯(cuò)誤。3.(2016海南卷,11)下列有關(guān)植物細(xì)胞能量代謝的敘述,正確的是( )A.含有兩個(gè)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(xì)胞中ADP生成減少,ATP生成增加C.無氧條件下,丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭倪^程中伴隨有ATP的合成D.光下葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體中都有ATP合成提示:含兩個(gè)高能磷酸鍵的ATP,由一個(gè)腺苷和三個(gè)磷酸基團(tuán)組成,并非DNA

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