3.1 生命活动需要酶和能源物质（1） 教学设计-高一生物必修一同步教学（苏教版）

第三章 细胞中能量的转换和利用 第一节 生命活动需要酶和能源物质 第1课时 生命活动的能量“通货”——ATP 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 ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。 三、教学难点 ATP与ADP的相互转化。 四、教学方法 探究法、讲述法 五、课时安排 1 六、教学过程 【问题引入】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】 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＞20.92 kJ/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30.5 kJ/mol的能量，而6-磷酸葡萄糖水解时释放的能量只有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 ( 酶 )速地接受另外的磷酸基团而形成ATP。 【板书】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分子既可以水解一个磷酸基团，而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi），30.5 kJ/mol。 【板书】二、ATP与ADP可以相互转化 ( 酶1 ) ( 酶2 )A—P～P～P A—P～P＋30.5 kJ/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1 min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，24 h内竟有40 kg的ATP发生转化；在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5 kg/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