2019-2020年高一生物新人教版必修1教案:第5章《細(xì)胞的能量》.doc
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2019-2020年高一生物新人教版必修1教案:第5章《細(xì)胞的能量》 一、教學(xué)目標(biāo) 1.簡述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。 2.寫出ATP的分子簡式。 3.解釋ATP在能量代謝中的作用。 二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(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。 三、教學(xué)方法 探究法、講述法 四、課時(shí)安排 1 五、教學(xué)過程 〖引入〗生命活動(dòng)需要能量,這些能量來自哪里呢?學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中了解到生命活動(dòng)需要的能量來自細(xì)胞中的有機(jī)物??梢宰寣W(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。 〖提示〗見P89。 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(shí),螢火蟲才能發(fā)光。 〖問題〗以“本節(jié)聚焦”再次引起學(xué)生的思考,注意。 〖板書〗一、ATP分子中具有高能磷酸鍵 〖講述〗ATP的結(jié)構(gòu)特性 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(diǎn)是:它的高能磷酸鍵(也即酸酐鍵,用“~”表示),水解時(shí)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。化學(xué)中“鍵能”的含義是指斷裂一個(gè)化學(xué)鍵所需要提供的能量;生物化學(xué)中所說的“高能鍵”是指該鍵水解時(shí)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(gè)相連的磷酸基團(tuán)構(gòu)成的。這三個(gè)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(gè)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(shí),能釋放30.5 kJ/mol的能量,而6-磷酸葡萄糖水解時(shí)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(gè)磷酸基團(tuán)(γ磷酸基團(tuán)),而形成二磷酸腺苷(ADP)和磷酸(Pi);又可以同時(shí)水解兩個(gè)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(gè)磷酸基團(tuán)而酶 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分子既可以水解一個(gè)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 酶1 酶2 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,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(shí)間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化。這樣累計(jì)下來,生物體內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化的總量是很大的。例如,一個(gè)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(dòng)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(gè)相對穩(wěn)定的、動(dòng)態(tài)平衡的水平??梢?,細(xì)胞內(nèi)ATP系統(tǒng)處在動(dòng)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。 〖板書〗三、ATP的利用 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(shí)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(xiàng)生命活動(dòng)。這些能量的形式主要有以下6種。 ①滲透能細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸是逆濃度梯度進(jìn)行的,物質(zhì)跨膜移動(dòng)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(dòng)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(dòng),精子鞭毛的擺動(dòng),有絲分裂期間染色體的運(yùn)動(dòng),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(dòng)在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo),以及電鰩、電鰻等動(dòng)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(shí),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)光的能量直接來自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(dòng)物的體溫的提升和維持。 〖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(shí)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。 〖作業(yè)〗練習(xí) 〖提示〗基礎(chǔ)題 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)。這一反應(yīng)所需要的能量是由ATP水解為ADP時(shí)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(gè)特點(diǎn):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(shí)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(dòng)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(gè)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的起源。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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