细胞的能量通货

黄海鸿

摘 要：遵循15-20-10“温故自学”“交流质疑”“精讲点拨”的三段模式，合理编排教材内容，合作学习，交流展示，使学生掌握ATP的结构、转化过程、生理意义等相关知识内容。

关键词：ATP 转化过程 能量来源

中图分类号：G632 文献标识码：C 文章编号：1672-1578（2017）06-0291-02

教学目标

知识目标：简述ATP的化学组成和特点； 写出ATP的结构简式；解释ATP在能量代谢中的作用。

能力目标：运用知识迁移、结构与功能相适应的基本方法进行学习；培养学生综合思维能力，自主学习能力，理论联系实际能力。

情感目标：积极思考问题，体验用好的方法轻松认识事物的愉悦；培养学生科学意识、科学精神。

教学重难点

重点：ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

难点：ATP与ADP 的相互转化。

教学过程

一、自学质疑

创设情境：以视频播放的方式展示一个动物生理学实验：一块离体的肌肉，用针刺激时会发生收缩，但持续一段时间后，肌肉内能量耗尽，再用针刺激则不再发生收缩现象。

提出问题：（1）与肌肉细胞生命活动的能量来源有关的物质有哪些？（2）肌肉不再收缩的原因是什么？（3）如何证明是哪种物质可以为细胞直接来提供能量以使细胞恢复收缩能力？

引导学生回顾已学知识，细胞的主要能源物质——葡萄糖，主要的储能物质——脂肪，肌肉细胞内还存在着储能物质——肌糖原，及设计实验探究“何种物质可以为细胞直接提供能量”的实验。

继续视频展示实验的后半部分，在分别对肌肉滴加葡萄糖、脂肪等物质后，发现肌肉细胞并没有恢复收缩，但是滴加ATP后肌肉居然恢复了收缩能力，从而得出结论，虽然葡萄糖等物质内含有能量，但并不能为细胞直接所用，细胞的直接能源为ATP。

二、交流探究

1. 学生自主预习书本P83-89，并思考讨论问题：ATP为什么叫ATP？分子简式是什么？都有哪些部分构成？

在学生自主完成预习的基础上，以多媒体课件形式展示ATP结构的动画，让学生清楚的了解ATP结构简式以及ATP与ADP的转化过程。

归纳小结：（1）ATP的中文名称为三磷酸腺苷，A代表腺苷T代表三个P代表磷酸基团，所以其结构简式为A-P～P～P。其中两个～为高能磷酸键。其中远离A的高能磷酸键在ATP水解时放能，为细胞生命活动提供能量。（2）补充提问：为何被称为高能磷酸化合物？由于高能磷酸键水解时释放能量高达30.54kJ/mol，所以说ATP是细胞的一种高能磷酸化合物。

2. ATP与ADP相互转化及其能量来源与去路：（1）让学生思考ATP与ADP分子结构的不同，并归纳ATP水解及合成的反应式。（2）让学生讨论ATP水解后放出的能量有何作用，合成时能量又来自哪里？两个能量是否相同？

归纳小结：（1）ATP水解反应式：ATP→ADP+Pi+能量。ATP合成反应式： ADP+Pi+能量→ATP。（2）ATP水解的能量用于细胞的各项需要消耗能量的代谢反应。ATP合成时能量主要来自细胞呼吸时有机物的氧化分解，植物光合作用也能产生ATP。ATP水解与合成时对应的两个能量并不相同。

3. 学生分组探究展示：

小组活动1

资料1 课文中：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，成年人安静状态下，24h内竟有40kgATP被水解。

资料2 人的骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动时3秒钟以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中肌细胞中ATP的含量变化如图。

分析讨论：生物体细胞内的ATP含量的多少？ATP与ADP的转化特点是怎样？

归纳小结：ATP在细胞内含量少，转化快，ATP与ADP处于动态平衡当中。

小组活动2

请从反应场所，反应所需的酶以及能量来源去路角度分析，形成比较表格，并分析ATP与ADP的相互转化是否为可逆反应过程？

归纳小结：虽然物质上可以循环利用，但是这两个反应并非可逆反应。

三、精讲点拨

1. 细胞中中各种反应有的是吸能反应，有的是放能反应，吸能反应总是与ATP的水解相关联发生，放能反应（细胞呼吸和光合作用）总是和ATP 的合成相关联。ATP像货币一样在吸能反应和放能反应间流动，所以被称为能量的“通货”。

2. ppt展示各项利用ATP的生命活动图片资料，让学生了解哪些过程需要用到ATP，ATP中的化学能又能转化成何种形式的能量。

3.总结本堂课的学习成果。

ATP的结构简式及各部分名称；

ATP与ADP的转化反应式；

ATP 的来源于去路。

四、反馈纠正

1. 美国科学家保罗﹒博耶和英国科学家约翰﹒沃克因为对ATP分子结构以及对能量的再生利用方面的研究而获得1997年诺贝尔生理学奖，请从ATP分子结构及其特性的角度来回答下列问题：

（1）ATP作为生物體生命活动的_________，其分子结构简式_________为_________，在其水解过程中，是由于_________键断裂而释放出能量。

（2）在绿色植物体内与②ATP合成相应的生理活动是在细胞内的_________和_________中进行。

（3）下列有关该反应的几种说法，不正确的是（ ）。

A. 完成ATP水解过程中所释放的能量可用于ATP合成过程

B.在人体内完成ATP合成过程所需能量主要来自呼吸作用

C.光合色素吸收的光能和有机物氧化分解所释放的能量均可用于ATP合成过程

D.ATP水解过程释放的能量可用主动运输

五、教学总结

本节课以学生为课堂的主体，以互动为核心，注重培养学生会学、会用的能力。通过15-20-10min三个时间段，“自学质疑，探究交流，精讲点拨，纠正反馈”四个构成模块，设计上课流程，减少教师讲授过程，引导学生互相合作，自主探究，激发学生兴趣，促进学生思维，使学生在活跃的课堂进程中掌握ATP的相关知识内容，并通过有效的反馈，掌握解题技巧，取得了较好的教学效果。

参考文献：

[1] 缪建新主编.高效课堂：模式与案例[M].南京：南京大学出版社，2009.12.

[2] 普通高中课程标准实验教科书教师用书[M].生物.1，分子与细胞-北京：人民教育出版社，2012.5.