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2017高中生物第3章细胞的代谢3.1细胞与能量(2)教案浙科版1解析


第 1 节 细胞与能量
一、教学目标 【知识目标】 1.举例说明细胞中的能量转化。 2.区别吸能反应和放能反应及其相互联系。 3.阐明 ATP 是细胞中的能量通货。 【能力目标】 1.通过阅读培养学生的自学能力、表述能力;利用课件,培养学生的观察、分析能力等。 2.通过分析 ATP-ADP 的循环及其对细胞内供能的意义,初步训练学生分析实际问题的 能力。 【情感态度与价值观】 通过让学生认识医用 ATP 的注射液和 ATP 片剂, 让学生在分析自己身体内发生的 ATP-ADP 循环及其重要意义过程中,体验到生物学原理在生产实践中的价值,加强对身边的科学的理 解。 二、教材分析 【教材的地位作用】 教材开始就以学生熟悉的动能和势能的相互转化,引出在细胞内也存在着能量的转化, 并强调能量只能以一种形式转变为另一种形式,既不会被消灭,也不会被创造。接着交代清 楚什么是吸能反应、什么是放能反应,为理解 ATP-ADP 循环时的放能和吸能做铺垫。 对于 ATP 是细胞中的能量通货,教材首先介绍 ATP 的分子结构,说明 ATP 是腺嘌呤核苷 的衍生物,并用图解说明它的结构。分子简式为 A-P~P~P,其中 A 代表腺苷,T 代表三个, P 代表磷酸基,~代表高能磷酸键,而且说明在两个相邻磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳 定,为后面的 ATP 水解作铺垫。 对于 ATP-ADP 的循环,教材中首先介绍了 ATP 水解的过程:ATP 的第二个和第三个磷酸 基团之间的高能磷酸键对于细胞中能量的捕获、贮存和释放都是很重要的。第二个高能磷酸 键的末端, 能很快地水解断裂, 于是 ATP 转换为 ADP, 能量随之释放出来以用于各项生命活动; 同样,在提供能量的条件下,也容易加上第三个磷酸基,使 ADP 又转化为 ATP。在 ATP 与 ADP 的转化过程中都需要酶的参与,活细胞内这个过程是永无休止地循环进行的。 教材中指明 ATP 是细胞中普遍使用的能量载体,在细胞中的含量不多,从而易于引发学 生讨论 ADP-ADP 循环的意义,同时可使学生加强 ATP 是细胞中的“能量通货”的理解。 【教学重难点】 1.教学重点:ATP 的分子结构及其特点、ATP 的分子简式、分析 ATP-ADP 的循环及其对 细胞内能量代谢中的意义,能理解 ATP 作为“能量通货”的含义。 2.教学难点:ATP-ADP 的循环及其对细胞内能量代谢中的意义,理解 ATP 作为“能量通 货”的含义。在教师的引导下,利用多媒体课件,结合同学之间的相互讨论分析等形式,让 学生认识 ATP 的水解,ATP-ADP 的循环过程及其重要意义。 【教学准备】 医用 ATP 的注射液和 ATP 片剂。ATP 的结构、ATP 水解过程、 ATP-ADP 循环课件。 三、学情分析 对于能量可以相互转化,学生并不陌生,在物理、化学学科中早就有所认识,在生活中 也所处可见。而对于细胞与能量的关系,在细胞内要发生能量的转化,学生是所知不多的。 学生对于 ATP 的认识几乎是空白,并且 ATP 是一种存在于细胞内的能量物质,看不见摸不着, 事先准备好医用 ATP 的注射液和 ATP 片剂,能使学生对 ATP 有个感官上的认识。

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ATP 的分子结构、ATP 的水解、ATP-ADP 的循环等内容,只以教材中的插图还不能使学生 有较深刻的认识,所以可以制作多媒体课件,通过课件的展示既可以引起学生的学习兴趣, 还可以通过学生的观察和分析,突破教学的难点,达到较好的教学效果。 四、教学设计 【设计思路】 首先联系生活实际,让学生从身边去发现生物体内存在着能量的转化。不仅能调动学生 的学习兴趣,而且可以迅速的导入新课。能量的转化、吸能反应和放能反应,内容比较简单, 所以就发挥学生的能动作用,以阅读提问的方式进行。ATP 是细胞中的能量通货是教学的重点 和难点,首先展示事先准备好的医 用 ATP 的 注 射 液 和 ATP 片 剂 , 让 学 生 对 ATP 有 个 感 官 的 认 识 , 然后利用多媒体课件,以谈话法进行教学,让学生对 ATP 分子的结构、ATP 的水 解、ATP-ADP 的循环进行逐步的学习。小结中设计了几个问题由学生做出问答,这些问题的 提出,目的是及时掌握学生对新知识理解的缺陷,对所学的知识进行梳理,以强化学生对新 知识的认识,使学生充分认识到 ATP 在细胞代谢中的重要地位。 【教学过程】 教学流程 导入新课 教师活动 学生活动 教学意图 新陈代谢是生物的基本特征。新陈代谢中一系列 的物质变化,必定伴随着能量的转化。生命系统 必须依靠物质和能量来维持,能量的获取、储存、 释放、利用和散失,伴随着全部生命活动。 【提问】 你能举出几个生物体内能量转化(或吸收 讨论、回答。 储存、或释放利用)的例子来吗? 【讲述】能量是做功的“力量源泉” 。那么在生物 体内,是什么物质为生命活动供能的呢? 【讲述】能量是可以进行转化的。例如书本中所 举例的势能和动能的相互转化。 【提问】你还能举例说明能量是可以转化的吗? 【提问】什么是化学能? 【板书】㈠化学能:活细胞中的各种分子具有的 势能通常被称作化学能,是细胞内最主要的能量 形式。 【提问】能量会消灭吗?能创造吗? 【板书】㈡能量的转化 1. 能量在生物体内或细胞中进行各种形式的相互 转变。 2.生物体和细胞是开放系统,生物体要与外界发 生物质和能量的交换。 【提问】怎样维持一个系统的有序性? 【板书】 3. 细胞的有序状态的维持需要消耗能量。 细胞中的能量是从何而来?能量是如何释放的 呢? 阅 读 课 本 44 页能量的转化 第一至第四 段。 讨论、回答。

联系生活, 调动思维, 激发兴趣。 培养学生 的阅读能 力。 提出问题, 引起思考, 在原有的 认知基础 上构建新 知识。

第一节细 胞与能量 一、能量 的转化

阅 读 课 本 44 页第五、 六段。

二、吸能 反应和放 能反应

【提问】什么是吸能反应?请举例说明。 阅读课本 4.5 【板书】 产物分子中的势能比反应物中的势能高, 页吸能反应和 即为吸能反应。 放能反应。 举例:略。

通过自学 提高学生 对知识的 认知、归
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【提问】什么是放能反应?请举例说明。 讨论、回答。 【板书】 产物分子中的势能比反应物中的势能低, 即为放能反应。 举例:略。 【讲述】细胞中有许多吸能反应,它们所需的能 量来自于细胞中的放能反应。那么细胞中放能反 应所产生的能量是怎样被吸能反应利用的呢?两 者之间的纽带就是 ATP。 【展示】医用 ATP 的注射液和 ATP 片剂。 请同学代表大 家观察 ATP 片 剂和 ATP 的注 射液实物,由 一位同学给其 他同学读出所 看到实物的名 称及治疗作 那么什么是 ATP 呢? 用。 三、 ATP 是 细胞中的 能量通货 ㈠ATP 的结构 展示课件:ATP 的结构。 【讲述】 ATP 是腺苷三磷酸的英文缩写,它是普 遍存在于各种活细胞中的一种高能磷酸化合物。 观察 ATP 的结 构,认识各种 符号的含义。

纳、 表述能 力。

使学生对 ATP 建 立 具体的直 观的认识, 并初步了 解其生理 作用。

腺嘌呤

P

~ P

~ P

通过教师 的讲解使 学 生 对 ATP 的 认 识逐渐清 晰。

核糖 磷酸基团 【板书】1. ATP 的结构简式: A-P~P~P 式中 A 代表腺苷,P 代表磷酸基团,~代表一种 特殊的化学键,称为高能磷酸键;ATP 分子中大 量的化学能就储存在高能磷酸键中;两个相邻磷 酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定;ATP 分子 的水解本质上就是 ATP 分子中高能磷酸键的水 解, 也就是高能磷酸键断裂后释放出大量的能量。 【板书】2.ATP 的水解反应: 展示课件:ATP 的水解。 观看 ATP 水解 的动画演示。
P ~ P ~ P

腺苷三磷酸 水解
P ~ P + P

+能

明 确 ATP 放能的部 位, 对两个 相邻磷酸 基团之间 的高能磷
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腺苷二磷酸(ADP) 【提问】ATP 水解时,是哪个化学键断裂? 水解后有哪些产物?这是个吸能反应还是放能反 应过程?释放的能量被如何利用了呢? 【讲述】细胞利用这种能量的方法是将 ATP 水解 这一放能反应所释放的能量用于另一吸能反应。 也就是用于细胞中的各种生命活动。 引导学生分析课本 46 页 图 3-2 ATP 推动细胞 做功。 【讲述】细胞中的 ATP 含量很少,如肌细胞中的 ATP 只能维持肌肉收缩 2~3 钞钟左右。不过 ATP 在细胞中易于再生,在本章第四节中将学习。那 么 ATP 是又什么物质合成的呢? 【板书】3.ATP-ADP 循环 【提问】ATP 与 ADP 之间为什么能够进行循环?

讨论、回答。

酸键比较 不稳定形 成直观的 认识。 及时联系 刚学习的 吸能和放 能反应, 使 前后知识 密切联系, 培养学生 的逻辑思 维能力。

举例说明。

(点评学生的回答,并进行归纳) 【讲述】ATP 水解形成 ADP 后,利用细胞内释放 能量的反应,如呼吸作用释放的能量, ADP 吸收 能量又和磷酸结合转变成 ATP,而这一过程的进 行与两个磷酸基团之间的高能磷酸键的特点直接 相关,那个高能磷酸键即容易水解断裂,又容易 重新合成。 【板书】通过 ATP 的合成和水解使放能反应所释 放的能量用于吸能反应的过程称为 ATP-ADP 循 环。 【提问】ATP-ADP 循环的意义是什么? 【讲述】ATP 和 ADP 在体内总是处于不停地转化 中,且处于动态平衡之中,能够为细胞内的各项 生命活动不断的提供能量。 【板书】4.ATP 是细胞中的“能量通货” 【讲述】细胞内的糖类、脂质等能源物质不能被 细胞直接利用,ATP 水解后释放的能量才是细胞 内各种生命活动的直接能量来源,呼吸作用分解 有机物释放能量不能为生物体直接利用,只有这 些能量转移给 ATP,且 ATP 水解后释放的能量才 可被细胞利用。ATP 是细胞中普遍适应的能量载 体,ATP 在细胞内的含量是极少的,像小额钞票 一样,便于流通使用,是细胞能量代谢的“能量 通货” 。 小结 【讲述】通过本节内容的学习,我们知道能量是 相互转化的,既不会消失也不会凭空创造。在生 物体的细胞内也发生着能量的相互转化-吸能反

阅 读 课 本 46 页 图 3 - 3 ATP - ADP 循 环。 思考、回答。

讨论、回答。

用通俗易 懂的比喻 使学生理 解 ATP 在 生命活动 中的的作 用。

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应和放能反应。 【提问】细胞中糖类等有机物分解所释放的能量 是怎样被吸能反应利用的呢?

【提问】众多能源物质中,ATP 这种含量极少的 物质为什么成为“能量通货”? 学生回答后整理:ATP 中连接两个磷酸基团之间 的高能磷酸键比较不稳定,水解后形成 ADP,释 放出的能量供细胞中的吸能反应;而 ADP 吸收其 他能源物质释放的能量后又可以迅速转化为 ATP。 强调:ADP 合成 ATP 所需的能量不是来自 ATP 的 放能反应。 【提问】 当产生 ATP 的过程停止时, 会发生什么? 讨论、回答。 【举例】大家可能知道氰化物可以在非常短的时 间内使人死亡,其毒理就是阻挡 ATP 的形成。当 人体 ATP 合成受阻后,机体没有 ATP,神经细胞 和其他细胞中的细胞活动就不能继续,人在 3~6 分钟内就会失去知觉。因此 ATP 对生命的维持是 极其重要的。

回答: ADP 吸 能后和磷酸结 合形成 ATP。 讨论、回答。

以提问的 方式进行 小结, 及时 掌握学生 对新知识 理解的缺 陷, 对所学 的知识进 行梳理, 以 强化学生 对新知识 的认识, 使 学生充分 认 识 到 ATP 在 细 胞代谢中 的重要地 位。

【反馈检测】 1、生物体的细胞内普遍存在一种能量载体,叫做 ,简称 ATP,它是细胞中各 种生命活动所需的 。ATP 的分子式可简写成 ,ATP 分子中大量的化学能 储存在 内。 2、ATP 分子中不稳定的高能磷酸键是 ,伴随着 ATP-ADP 的循环,存 在着 反应和 反应,ATP 的这一特点,使它与生物体的新陈代谢有密切的 关系。 3、下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的是( ) 。 A.肝糖元 B.肌糖元 C.葡萄糖 D.三磷酸腺苷 4、ATP 在细胞内的含量及其生成是( ) 。 A.很多、很快 B.很少、很慢 C.很多、很慢 D.很少、很快 参考答案:1、腺苷三磷酸 能量通货 A—P~P~P 高能磷酸键 2、两个磷 酸基团之间的高能磷酸键 放能 吸能 3、D 4、D 五、相关链接 1.腺苷三磷酸(adenosine triphosphate) 腺苷三磷酸是腺苷酸(AMP)的磷酸衍生物。腺苷酸的末端磷酸基团再连结一个磷酸基团为 腺苷二磷酸(ADP),腺苷二磷酸再连结一个磷酸基团即为腺苷三磷酸(ATP)。ATP 是生物体内最 重要的高能磷酸化合物, 每摩尔 ATP 水解生成 ADP 及磷酸时可释放出自由能 7.3 千卡(约 30.5 千焦)。线粒体和叶绿体是细胞制造 ATP 的主要场所。在线粒体内 ATP 通过氧化磷酸化作用生 成。在叶绿体内 ATP 通过光合磷酸化作用生成。从低等的单细胞生物到高等生物人类,能量 的释放、转移、储存和利用均以 ATP 为中心。ATP 水解释放的能量可直接用于做机械功(细胞 运动和收缩),生物发光(萤火虫、萤光细菌),生物发电(电鳗、电鲶),物质的运输(离子或 分子由低浓度向高浓度中流动),糖、脂质、蛋白质、核酸等物质的生物合成等。体内某些代 谢反应需要一些其他的核苷三磷酸直接供能。如尿苷三磷酸(UTP)对于多糖的生物合成,胞苷 三磷酸(CTP)对于磷脂的生物合成,鸟苷三磷酸(GTP)对于蛋白质的生物合成都是必需的;这
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些核苷三磷酸也是通过消耗 ATP 生成的。此外 ATP 还是合成 RNA、腺苷酸的衍生物、糖的磷酸 酯、磷酸胆硷等重要物质的原料。 2.医用 ATP 片剂的作用 纯净的 ATP 是白色粉末状,能够溶于水,可作为一种药品, ATP 片剂可以口服,而 ATP 注射液可以肌肉注射或静脉滴注。主要是用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等 疾病,ATP 可以提供能量,起到改善患者新陈代谢状况的作用。

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