高中生物《細(xì)胞的能量》的教案

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1、 高中生物《細(xì)胞的能量》的教案 1. 簡述 ATP的化學(xué)組成和特點。 2. 寫出 ATP的分子簡式。 3. 解釋 ATP在能量代謝中的作用。 1.ATP 化學(xué)組成的特點及其在能量代謝中的作用。 2.ATP 與 ADP的相互轉(zhuǎn)化。 探究法、講述法 1 〖引入生命活動需要能量，這些能量哪里呢？學(xué)生在前面的學(xué) 習(xí)中了解到生命活動需要的能量細(xì)胞中的有機(jī)物。

2、可以讓學(xué)生想一想，燃燒一匙葡萄糖，能觀察到什么現(xiàn)象？燃燒葡萄糖可以觀察到放出的 熱和光，說明葡萄糖中蘊(yùn)含著能量。 但是細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)均需要溫和的條件，那么細(xì)胞中的能量以什么形式釋放出來？又是如何被利用的呢？ 〖問題探討學(xué)生思考討論回答，教師提示。 1. 螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義主要是相互傳遞求偶信號，以便交尾、繁衍后代。 2. 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. 有。螢火蟲腹部細(xì)胞內(nèi)一些有機(jī)物中儲存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成光能時，螢火蟲才能發(fā)光。

3、 〖問題以“本節(jié)聚焦”再次引起學(xué)生的思考，注意。 ATP 也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷、腺三磷，是高能磷酸化 合物的典型代表。高能磷酸化合物的特點是：它的高能磷酸鍵（也即 酸酐鍵，用“～”表示），水解時釋放出的化學(xué)能是正?；瘜W(xué)鍵釋放 化學(xué)能的 2 倍以上（一般＞ 20.92 kJ/mol ）。這里需要說明的是，化 學(xué)中使用的“鍵能”和生物化學(xué)中使用的“高能鍵”，含義是完全不 同的?；瘜W(xué)中“鍵能”的含義是指斷裂一個化學(xué)鍵所需要提供的能量； 生物化學(xué)中所說的“高能鍵”是指該鍵水解

4、時能釋放出大量能量。 ATP 是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三個相連的磷酸基團(tuán)構(gòu) 成的。這三個磷酸基團(tuán)從與分子中腺苷基團(tuán)連接處算起， 依次分別稱為 α、β、γ磷酸基團(tuán)。 ATP的結(jié)構(gòu)式是： 分析 ATP的結(jié)構(gòu)式可以看出，腺嘌呤與核糖結(jié)合形成腺苷，腺 苷通過核糖中的第 5 位羥基，與 3 個相連的磷酸基團(tuán)結(jié)合，形成 ATP。 ATP分子中的γ磷酸基團(tuán)水解時，能釋放 30.5 kJ/mol 的能量，而 6-磷酸葡萄糖水解時釋放的能量只有 13.8 kJ/mol 。需要指出的是， ATP 分子既可以水解一個磷酸基團(tuán)

5、 （γ磷酸基團(tuán)），而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（ Pi ）；又可以同時水解兩個磷酸基團(tuán)（β磷酸基團(tuán)和γ磷酸基團(tuán)），而形成一磷酸腺苷（ AMP）（腺嘌呤核糖核苷酸）和焦磷酸 （ PPi）。后一種水解方式在某些生物合成中具有特殊意義。 AMP可以在腺苷酸激酶的作用下， 由 ATP提供一個磷酸基團(tuán)而形成 ADP，ADP 又可以迅速地接受另外的磷酸基團(tuán)而形成 ATP。 〖板書 ATP：A—P～P～P A—P～ P＋30.5 kJ/mol ATP 也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷、腺三磷，是高能磷酸化合物的典型代表。 ATP

6、分子既可以水解一個磷酸基團(tuán)，而形成二磷酸腺苷（ ADP）和磷酸（ Pi ）， 30.5 kJ/mol 。 〖板書二、 ATP與 ADP可以相互轉(zhuǎn)化 A —P～P～P A—P～P＋30.5 kJ/mol （物質(zhì)可逆，能量和酶不可逆） 補(bǔ)充： 〖講述 ATP是活細(xì)胞內(nèi)一種特殊的能量載體，在細(xì)胞核、線粒 體、葉綠體以及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中廣泛存在著， 并不斷與 ADP相互轉(zhuǎn)化而形成 ATP系統(tǒng)。 ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量是很少的。但是

7、， ATP與 ADP在細(xì)胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化卻是十分迅速的。一般地說， ATP在細(xì)胞內(nèi)形成后不到 1 min 的時間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化。這樣累計下來，生物體內(nèi) ATP轉(zhuǎn)化的總量是很大的。例如，一個成年人在靜止的狀態(tài)下， 24 h 內(nèi)竟有 40 kg 的 ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化；在緊張活動的情況下， ATP的消耗可達(dá) 0.5 kg/min ?？傊?，在活細(xì)胞中，ATP末端磷酸基團(tuán)的周轉(zhuǎn)是極其迅速的， 其消耗與再生的速度是相對平衡的， ATP的含量因而維持在一個相對穩(wěn)定的、動態(tài)平衡的水平?？梢姡?xì)胞內(nèi) ATP系統(tǒng)處在動態(tài)平衡之中，這對于構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定的供能環(huán)境具有十分重要的意義。

8、 吸能反應(yīng)：需要消耗能量，是吸能反應(yīng)。（如葡萄糖和果糖合 成蔗糖的反應(yīng)， ）這一反應(yīng)所需要的能量是由 ATP水解為 ADP時釋放能量來提供的。 放能反應(yīng)：能夠釋放能量，是放能反應(yīng)。（如丙酮酸的氧化分 解，）這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于 ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng)，儲存在 ATP中。 〖講述（黑體字是板書） ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)化成其他各 種形式的能量，用于各項生命活動。這些能量的形式主要有以下 6 種。 ①滲透能細(xì)胞的主動運(yùn)輸是逆濃度梯

9、度進(jìn)行的，物質(zhì)跨膜移動所做的功消耗了能量，這些能量叫做滲透能。 ②機(jī)械能細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動都是在做機(jī)械功，所消耗的就是機(jī)械能。例如，肌細(xì)胞的收縮，草履蟲纖毛的擺動，精子鞭毛的擺動，有絲分裂期間染色體的運(yùn)動，腺細(xì)胞對分泌物的分泌等。 ③電能大腦的思考──神經(jīng)沖動在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)，以及電鰩、電鰻等動物體內(nèi)產(chǎn)生的生物電等， 它們所做的電功消耗的就是電能。 ④化學(xué)能細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的合成需要化學(xué)能，如小分子物質(zhì)合成為大分子物質(zhì)時，必須有直接或間接的能量供應(yīng)。另外，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)在分解的開始階段，也需要化學(xué)能來活化，成為

10、能量較高的物質(zhì)（如葡 萄糖活化成磷酸葡萄糖）。 可以說在細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)代謝中，到處都需 要由 ATP轉(zhuǎn)化而來的化學(xué)能做功。 ⑤光能目前關(guān)于生物發(fā)光的生理機(jī)制還沒有完全弄清楚，但是已經(jīng)知道，生物體用于發(fā)光的能量直接 ATP，如螢火蟲的發(fā)光。 ⑥熱能有機(jī)物的氧化分解釋放的能量，一部分用于生成 ATP，大部分轉(zhuǎn)化為熱能通過各種途徑向外界環(huán)境散發(fā)， 其中一小部分熱能作用于體溫。通常情況下， 熱能的形成往往是細(xì)胞能量轉(zhuǎn)化和傳遞過程中的副產(chǎn)品。此外， ATP釋放的能量中，一部分能量也能用于動物的體溫的提升和維持。

11、 〖思考與討論學(xué)生思考討論回答，教師提示。 〖提示 1.1 分子葡萄糖所含的能量，約是 1 分子 ATP所含能量 的 94 倍（指 ATP轉(zhuǎn)化為 ADP時釋放的能量）。 2. 有道理。糖類和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定，不能被細(xì)胞直接利用。這些穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成 ATP分子中活躍的化學(xué)能，才能被細(xì)胞直接利用。 1.B 。 2. 提示：吸能反應(yīng)：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)，需要消 耗能量，是吸能反應(yīng)。

12、 這一反應(yīng)所需要的能量是由 ATP水解為 ADP時 釋放能量來提供的。放能反應(yīng)：如丙酮酸的氧化分解， 能夠釋放能量， 是放能反應(yīng)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于ADP 轉(zhuǎn)化為 ATP的反應(yīng)，儲存在 ATP中。 3. 在儲存能量方面， ATP同葡萄糖相比具有以下兩個特點：一 是 ATP分子中含有的化學(xué)能比較少， 一分子 ATP轉(zhuǎn)化為 ADP時釋放的化學(xué)能大約只是一分子葡萄糖的 1/94 ；二是 ATP分子中所含的是活躍的化學(xué)能，而葡萄糖分子中所含的是穩(wěn)定的化學(xué)能。 葡萄糖分子中穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化為 ATP分子中活躍的化學(xué)能， 才能被細(xì)胞利用。 拓展題 植物、動物、細(xì)菌和真菌等生物的細(xì)胞內(nèi)都具有能量“通貨” ── ATP，這可以從一個側(cè)面說明生物界具有統(tǒng)一性，也反映種類繁多的生物有著共同 __ 。 內(nèi)容僅供參考