高中生物教案：《细胞的能量》(整理2篇)

高中生物教案：《细胞的能量》篇1

教学目标

1.知识与技能

(1)简述ATP的化学组成和特点。

(2)写出ATP的分子简式。

(3)解释ATP在能量代谢中的作用。

2.过程与方法

(1)通过ATP与ADP相互转化关系的多媒体动画,认识ATP在细胞中作为能量流通的原因。

(2)通过分析,比较在生物体生命活动中,ATP如何生成又如何消耗,找出能量代谢的规律。

3.情感态度与价值观

(1)激发学生的学习兴趣和渗透热爱自然和生命的情感教育。

(2)通过对课本P90图5-7进行补充和完善,以调动学生学习积极性,培养主动参与的学习态度,培养用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的态度

教学重难点

1、ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

2、ATP与ADP的相互转化。

教学过程

【导入】细胞的能量“通货”——ATP

创设情境,导入新课用杜牧的《七夕》和图片展示发光的萤火虫并列出讨论题:①萤火虫发光的生物学意义是什么?②萤火虫发光萤火虫体内有特别的发光物质吗?

【情境资料】萤火虫发光器位于腹部后端的下方,该处含有几千个发光细胞,细胞里含有荧光素和荧光素酶,荧光素接受能量后被激活,在荧光素酶作用下,催化激活的荧光素和氧气发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。引导学生思考讨论,导入新课。

【讲授】细胞的能量“通货”——ATP

1.ATP分子结构特点

学生阅读课本P88相关内容后,教师讲解:

(1)展示ATP结构式图片,向学生介绍腺嘌呤、核糖(两者结合而成腺苷)、磷酸。

(2)ATP是三磷酸腺苷的英文名称的缩写。ATP分子的结构可以简写成A—P~P~P,其中A代表腺苷,P代表磷酸基团,T代表三.代表一种特殊的化学键,叫做高能磷酸键,ATP分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。ATP水解时高能磷酸键可以水解放出大量的能量,达到30.54kJ/mol。所以说,ATP是细胞内的高能磷酸化合物。

问:1.ATP作为高能磷酸化合物,在供能时,如何释放能量?

2.ATP供能过程中,可形成哪些产物?

2.ATP与ADP相互转化

(1)学生阅读课本P88~P89页相关内容,回答问题

(2)教师讲解: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的那个高能磷酸键很容易水解脱离开来,形成游离的Pi(磷酸),同时,储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来,ATP就转化成ADP(二磷酸腺苷的英文名称的缩写)。请学生黑板写出ATP水解反应的反应式。

资料1、一个人在剧烈运动状态下,每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量,供运动所需。一个成年人在安静的状态下,24h内竟有40kg的ATP被水解。

问:ATP在细胞内大量存在?

2、人体在安静状态时,肌肉内ATP含量约2mg—10mg,只能供肌肉收缩1~2s所需的能量。

问:ATP是怎样来解决这一矛盾的?

问:人体细胞中ATP有什么特点?

利用情境引导学生发现ATP在细胞中含量低,但是需要不断生成更多的ATP才能满足生命活动需要。

问:安静状态一天消耗40千克,运动呢?(计算720)说明?(安静状态ATP转化快而运动转化慢)但不管怎样肌肉细胞中ATP含量始终保持在一个范围,说明?ATP和ADP的相互转化是时刻不停发生且处于动态平衡的。

那么,细胞是如何生成ATP的?需要哪些条件呢?(请学生写出合成反应式)

教师归纳,生物体利用细胞中的磷酸和ADP,在ATP合成酶的作用下重新生成高能磷酸键,生成新的ATP,在这个过程中储存能量。细胞中的糖类等有机物在分解过程中释放“稳定能量”,其中一部分可用来合成ATP,这样就转化为可“灵活利用”的能量。生成ATP的能量,主要来自两个方面,一方面来自呼吸作用(真菌、动物和人),另一方面来自呼吸作用和光合作用(绿色植物)。

思考:ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗?(可逆反应的特点:正逆反应都在同一条件下进行。)

从反应条件看:ATP的分解是一种水解反应,催化该反应的酶属于水解酶;ATP的合成是一种合成反应,催化该反应的酶属于合成酶,酶具有专一性,因此反应条件不同。

从合成与分解场所看:ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体;ATP分解的场所相对较多。因此合成与分解的场所不同。

从能量来源看:ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能,用于生命活动;合成ATP的'能量来自生物体内有机物中的化学能和太阳光能。因此能量来源不同(能量不可逆,而物质可逆)

当反应自下而上进行时所需的能量来源于?(光合作用和呼吸作用),呼吸作用的过程中生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,释放出能量,释放的能量储存在ATP中。光合作用是将太阳能转化为ATP中活跃的化学能,所以说放能反应总是和ATP的合成相联系。当反应自上而下进行时释放的能量来源于ATP远离腺苷的高能磷酸键,那释放的能量有哪些用途?接下来我们学习第三部分内容ATP的利用。

通过学生读图(图5-7,ATP的利用举例),小组合作概括ATP的利用途径:在ATP水解释放出的能量可以用于多种生命活动,如下:

主动运输(渗透能)

生物发电(电鳗放电)

肌肉细胞收缩(机械能)

萤火虫发光(光能)

葡萄糖和果糖合成蔗糖这一化学反应是吸能反应

教师讲解:细胞中的吸能反应总是与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量;放能反应总是与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。

我们的日常生活每天都需要必要的开销,这些消费要通过我们手里的流通货币。但是如果我们总是拿出大额面值的支票进行交易会很麻烦,相反如果我们把支票换成100张一元小票,在进行交易时就会很方便。细胞利用能量也是如此,在细胞中的“支票”相当于储存能量的有机物大分子,ATP分子就是那个可以在细胞内流通的“小票”。

所以说ATP是细胞的能量通货。

高中生物教案：《细胞的能量》篇2

一、教学目标

1.简述ATP的化学组成和特点。

2.写出ATP的分子简式。

3.解释ATP在能量代谢中的作用。

二、教学重点和难点

1.ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

2.ATP与ADP的相互转化。

三、教学方法

探究法、讲述法

四、课时安排

1

五、教学过程

〖引入生命活动需要能量，这些能量来自哪里呢？学生在前面的学习中了解到生命活动需要的能量来自细胞中的有机物。可以让学生想一想，燃烧一匙葡萄糖，能观察到什么现象？燃烧葡萄糖可以观察到放出的热和光，说明葡萄糖中蕴含着能量。但是细胞内的各种化学反应均需要温和的条件，那么细胞中的能量以什么形式释放出来？又是如何被利用的呢？

〖问题探讨学生思考讨论回答，教师提示。

〖提示见P89。

1.萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。

2.萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。

3.有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。

〖问题以“本节聚焦”再次引起学生的思考，注意。

〖板书一、ATP分子中具有高能磷酸键

〖讲述ATP的结构特性

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点是：它的高能磷酸键（也即酸酐键，用“～”表示），水解时释放出的化学能是正常化学键释放化学能的2倍以上（一般＞20.92kJ/mol）。这里需要说明的是，化学中使用的“键能”和生物化学中使用的“高能键”，含义是完全不同的。化学中“键能”的含义是指断裂一个化学键所需要提供的能量；生物化学中所说的“高能键”是指该键水解时能释放出大量能量。

ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的。这三个磷酸基团从与分子中腺苷基团连接处算起，依次分别称为α、β、γ磷酸基团。ATP的结构式是：

分析ATP的结构式可以看出，腺嘌呤与核糖结合形成腺苷，腺苷通过核糖中的第5位羟基，与3个相连的磷酸基团结合，形成ATP。ATP分子中的γ磷酸基团水解时，能释放30.5kJ/mol的能量，而6-磷酸葡萄糖水解时释放的能量只有13.8kJ/mol。需要指出的是，ATP分子既可以水解一个磷酸基团（γ磷酸基团），而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi）；又可以同时水解两个磷酸基团（β磷酸基团和γ磷酸基团），而形成一磷酸腺苷（AMP）（腺嘌呤核糖核苷酸）和焦磷酸（PPi）。后一种水解方式在某些生物合成中具有特殊意义。AMP可以在腺苷酸激酶的作用下，由ATP提供一个磷酸基团而形成ADP，ADP又可以迅速地接受另外的磷酸基团而形成ATP。

〖板书ATP：A―P～P～PA―P～P＋30.5kJ/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分子既可以水解一个磷酸基团，而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi），30.5kJ/mol。

〖板书二、ATP与ADP可以相互转化

A―P～P～PA―P～P＋30.5kJ/mol

（物质可逆，能量和酶不可逆）

补充：

〖讲述ATP是活细胞内一种特殊的能量载体，在细胞核、线粒体、叶绿体以及细胞质基质中广泛存在着，并不断与ADP相互转化而形成ATP系统。ATP在细胞内的含量是很少的。但是，ATP与ADP在细胞内的相互转化却是十分迅速的。一般地说，ATP在细胞内形成后不到1min的时间就要发生转化。这样累计下来，生物体内ATP转化的总量是很大的。例如，一个成年人在静止的状态下，24h内竟有40kg的ATP发生转化；在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。总之，在活细胞中，ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的，其消耗与再生的速度是相对平衡的，ATP的含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的水平。可见，细胞内ATP系统处在动态平衡之中，这对于构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。

〖板书三、ATP的利用

吸能反应：需要消耗能量，是吸能反应。（如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，）这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。

放能反应：能够释放能量，是放能反应。（如丙酮酸的氧化分解，）这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。

〖讲述（黑体字是板书）ATP中的"能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下6种。

①渗透能细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能。

②机械能细胞内各种结构的运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，肌细胞的收缩，草履虫纤毛的摆动，精子鞭毛的摆动，有丝分裂期间染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等。

③电能大脑的思考──神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。

④化学能细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成为大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，细胞内物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，成为能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需要由ATP转化而来的化学能做功。

⑤光能目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发光的能量直接来自ATP，如萤火虫的发光。

⑥热能有机物的氧化分解释放的能量，一部分用于生成ATP，大部分转化为热能通过各种途径向外界环境散发，其中一小部分热能作用于体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。此外，ATP释放的能量中，一部分能量也能用于动物的.体温的提升和维持。

〖思考与讨论学生思考讨论回答，教师提示。

〖提示1.1分子葡萄糖所含的能量，约是1分子ATP所含能量的94倍（指ATP转化为ADP时释放的能量）。

2.有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。

〖作业练习

〖提示基础题

1.B。

2.提示：吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。

3.在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。

拓展题

植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”──ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。