【教学方案】第2节 细胞的能量“货币”ATP 示范教案1

第2节细胞的能量“货币”ATP

◆教学目标

1．简述A TP的化学组成和特点。

2．写出A TP的分子简式。

3．解释A TP在能量代谢中的作用。

4. 通过示意图的分析理解ATP的合成与分解。

◆教学重难点

【教学重点】

1．A TP化学组成的特点及其在能量中的作用。

2．A TP与ADP的相互转化。

【教学难点】

ATP与ADP的相互转化。

◆教学过程

一、导入新课

相传，我国晋朝青年车胤由于家境贫寒，买不起灯油，无法在晚上读书。于是他在草丛中捉了很多的萤火虫，并且将它们装在薄薄的布袋子里，借着萤火虫发出的光读书。这就是“囊萤夜读”的故事。

萤火虫发光需要细胞提供能量。直接能源物质是什么呢？

通过“囊萤夜读”的故事引导学生思考萤火虫发光的直接能源物质，引导学生设计实验。

资料：萤火虫发光的奥秘在于腹部后端细胞内的特殊发光物质——荧光素。荧光素接受能量被激活后，在荧光素酶的催化下发出荧光。

实验目的：探究使萤火虫发光的直接能源物质。

实验材料：萤火虫发光器干燥后研磨成的粉末、试管、蒸馏水；等浓度的葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液等。

实验步骤：向A、B、C、D四个试管中分别加入等量的发光器粉末和清水，然后向四个试管中分别注入2 mL等浓度的葡萄糖溶液、脂肪溶液、A TP溶液、蒸馏水。观察四个试管的发光情况。

实验结果：注射A TP溶液的C试管发光，其余三个试管不发光。

实验结论：萤火虫发光的直接能源物质是A TP。葡萄糖等有机物中的能量是不能直接被利用的。ATP才是生命活动的直接能源物质。

那么，ATP是什么呢？它的结构是怎样的呢？

二、讲授新课

（一）ATP的结构特点

1．中文名称：腺苷三磷酸

2．A TP的结构简式：A-P~P~P

A代表腺苷，P代表磷酸基团，“ ~ ”代表一种特殊的化学键，水解时释放出大量能量。拓展：不同物质中的“A”不同（建议使用知识卡片：【知识解析】不同物质中的“A”含义不同）。

分析资料

一个成年人安静状态下，24 h内有40 kg的ATP水解。剧烈运动状态下，每分钟约有0.5 kg的ATP分解释放能量，供运动所需。在正常人体中ATP和ADP的总量很少，且基本保持一定，大约为2 mg～10 mg。在人体安静状态时，肌肉内ATP所含的能量只能供肌肉收缩1～2 s。

（1）从该资料可看出生物体内ATP有什么特点？

（消耗大，含量低，不能长时间储存。）

（2）ATP会不会出现供不应求的情况？

（不会。ATP和ADP可以时刻不停地发生相互转化。）

（二）ATP与ADP可以相互转化

ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个特殊的化学键很容易水解脱离开来，形成游离的Pi（磷酸），同时，储存在这个特殊化学键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP。

ATP和ADP可以迅速地相互转化，这种转化是不停地发生并且处于动态平衡当中。

引导学生思考：A TP和ADP的相互转化是可逆反应吗？

（不是，所需要的酶不同）

引导学生比较ATP水解和合成的过程：

（三）ATP的利用

结合图片展示，肌肉收缩、主动运输、大脑思考、生物发电、生物发光等都需要利用ATP。

ATP 水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？以主动运输为例，展示ATP是如

何供能的。

1．参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP 水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。

2．在载体蛋白这种酶的作用下，A TP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。

3．载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。

总结：吸能反应总是与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量；

放能反应总是与A TP的合成相联系，释放的能量贮存在ATP中。

能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。

能量通过ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。

拓展：转基因荧光树（建议使用知识卡片：【生物世界】转基因荧光树）。

三、课堂反馈

1．下图表示ATP的结构，其中的五碳糖为核糖。据图分析错误的是（ C ）

A．图中A代表的是腺嘌呤

B．图中b、c代表的是特殊的化学键

C．水解时b更容易断裂

D．图中a是RNA的基本组成单位之一

2．A TP是细胞的能量“货币”，其中储存着大量的活跃的化学能。有关说法正确的是（D ）A．ATP的合成总是伴随着有机物的氧化分解

B．ADP转化为A TP时，只需要Pi和能量

C．所有生物体内ADP转化成ATP所需要的能量都来自呼吸作用

D．ATP与ADP在活细胞中无休止地相互转化

3．下列生命活动中不需要A TP提供能量的是（ C ）

A．叶肉细胞中合成的糖运输到果实

B．吞噬细胞吞噬病原体的过程

C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖

D．细胞中由氨基酸合成新的肽链

4．离子泵是一种具有A TP 水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开A TP 的水解。下列叙述正确的是（ C ）

A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散

B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的

C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率

D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率

四、课堂小结

教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。