生物《新陳代謝與ATP》教案

一、教學目標

(一)知識目標

1、理解ATP的分子簡式及其結構特點。

2、理解ATP和ADP之間的相互轉化及其對細胞中能量代謝中的意義。

3、理解ATP的形成途徑。

4、掌握ATP是新陳代謝的直接能源，並理解ATP作為"能量通用貨幣"的含義。

(二)能力目標

學生通過分析ATP與ADP的相互轉化及其對細胞內供能的意義，初步訓練學生分析實際

問題的能力。

(三)情感、態度與價值觀方面

學生在分析自己身體內發生的ATP-ADP循環及其重要意義過程中，體驗到生物學原理

在生產實踐中的價值，加強學生對身邊的科學(RLS)這一理念的理解。

二、教學重難點

重點：ATP的分子簡式及其結構特點、ATP和ADP之間的相互轉化及其對細胞內能量代謝中的意義、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

難點：ATP和ADP之間的相互轉化及其對細胞內能量代謝中的意義;理解ATP作為「能量通用貨幣」的含義

三、教學準備

板圖、挂圖、多媒體

四、教學過程

1、引言

設計1：通過學生列舉生活實例引入ATP這一高能化合物。

新陳代謝的物質變化過程中，必定伴隨著能量的轉化。為了使學生對能量的轉化有一個

感性的認識，教師應鼓勵學生從自己的生活中找一些能量轉化的實例，比如可以提問：

(1)「你能舉出幾個生物體內發生的諸如能量轉化、或能量的吸收儲存、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於有機物的合成嗎?」或「生物體通過呼吸作用把有機物中的能量釋放出來，這些能量能直接被細胞利用嗎?」

不能，光能必須要轉化為一種活躍的化學能才能用於有機物的合成;有機物中的能量通過呼吸作用釋放出來後，也必須轉化為一種活躍的化學能才能用於生物體的各項生命活動，攜帶這種活躍的化合能的物質就是一種高能化合物，即ATP，這樣很自然地引入了ATP這個概念。

設計2：從細胞中能量利用存在的矛盾入手，設計相關的問題串引入ATP這一高能化合物。

(1)「細胞中主要是由什麼細胞器來產生能量的?」

線粒體的呼吸作用氧化分解有機物釋放能量

(2)「細胞中有哪些生理過程在不斷地消耗著能量?」

細胞分裂、細胞核中DNA的複製、核糖體合成蛋白質、細胞膜主動運輸、高爾基體合成分泌等需要能量

(3)「細胞內產能與用能很明顯地存在著空間上的隔離，細胞是怎樣解決這一矛盾的呢?」

(4)「細胞內存在有糖類、脂肪等有機物，這些有機物含有大量且穩定的能量，但某項生命活動可能不用大量的能量就足以進行，而且糖類、脂肪中儲存的能量又過於穩定，不易被生物體利用，細胞又是怎樣解決這一矛盾的呢?」

這樣就可自然地引入ATP這種儲能少、不穩定、可為所有生理活動供能的高能化合物。

2、ATP的分子簡式及其結構特點

在引導學生討論ATP的分子結構簡式及其特點時，可從ATP的英文名稱中的三個字母含義、中文名稱、ATP是高能化合物等方面入手，使學生易於理解ATP的結構特點及其生理作用。

需要向學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鍵的2倍以上，如ATP末端磷酸水解生成ADP和磷酸時，釋放出的 能量約30.5kJ/mol上，而6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖和磷酸時，釋放的能量只有13.8kJ/mol。這種鍵稱為高能鍵，常以「~」符號表示。含 有高能鍵的化合物統稱為高能化合物。

然後讓學生自己分析ATP的結構簡式的含義，如ATP中兩個磷酸基團之間(P和P之間用「~「表示)的化學鍵是高能磷酸鍵。

細胞內釋放能量的反應，如呼吸作用常會伴隨ADP轉變成ATP;而耗能的反應，如蛋白質的合成等，需要用ATP水解成ADP再將能量釋放出來，以推動需能代謝反應的進行。

ATP和ADP在體內總是處於不停地轉化中，且處於動態平衡之中。

3、ATP和ADP之間的相互轉變及其意義

在引導學生討論ATP和ADP之間的相互轉變時，需強調細胞內ATP的含量是相對穩定的;ATP在細胞內的含量是極少的，細胞內的糖類、脂類等能源物質不能被細胞直接利用，ATP的水解後釋放的能量才是細胞內各種生命活動的直接能量來源，呼吸作用分解有機物釋放能量不能為生物體直接利用，只有這些能量轉移給ATP，且ATP水解後釋放的能量才可被細胞利用。最終應使學生認識到ATP與ADP之間高效、迅速的轉化是處於動態平衡之中的，ATP是生物體的直接能源，是細胞能量代謝的「通用貨幣」。

4、在討論了ATP和ADP之間相互轉變及其意義後，在小結ATP在細胞內能量的轉換、運輸、利用中的關鍵作用時，可結合本節所講的內容，提一些與ATP有關的綜合性問題供學生討論，讓學生在討論中加深對ATP這一生物體直接能源物質的理解。比如，可以討論下面幾個問題：

(1)眾多能源物質中，ATP這種絕對含量極少的物質為什麼成為直接能源?

葡萄糖、糖元、澱粉、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，但生物體不能利用這些能源物質中的能量，這些物質中儲存的能量必須要轉移給ATP中。生物體直接從ATP中獲得生命活動所需的各種形式的能量，如ATP可轉化為機械能、電能、滲透能、化學能、光能和熱量等。

(2)為什麼ATP是細胞內能量釋放、儲存、轉移和利用的中心物質，成為生物的直接能源呢?

我們來看看葡萄糖和ATP分子中儲存能量的差異就明白了。ATP末端磷酸基團水解時，釋放出的能量是30.5kJ/mol，一般把水解時釋放20.92 kJ/mol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移給ATP。而葡萄糖分子徹底氧化為二氧化碳和水後，釋放出2870kJ/mol的能量。結果，存在於葡萄糖分子中的能量就像存 在銀行里的錢，而儲存在ATP分子中的能量則像「零錢」，它更容易在細胞中被使用，因此還有的說ATP是能量的「通用貨幣」就是這個道理。

(3)ATP對生命的維持是極其重要的，試想：當產生ATP的過程停止時，會發生什麼?

舉一個例子，學生可能知道氰化物可以在非常短的時間內使人死亡，其毒理就是阻擋ATP的形成。當人體ATP合成受阻後，機體沒有ATP，神經細胞和其他細胞中的細胞活動就不能繼續，人在3-6分鐘內就會失去知覺。

(4)還有一個問題值得一提，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細胞每時每刻都在消耗著ATP，但在正常情況下，生物體內的ATP量可滿足機體的要求，奧妙何在呢?

生物體可把其它能源物質的能量高速地轉移給ATP，以補充ATP的消耗，即ATP—ADP循環速度是很快的。

五、板書設計

新陳代謝與ATP

一、ATP的分子簡式及其結構特點

二、ATP和ADP之間的相互轉變及其意義

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