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视频标签：细胞的能量通货
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视频课题：人教版生物高中必修一第五章第2节 细胞的能量通货—ATP-北京
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人教版生物高中必修一第五章第2节 细胞的能量通货—ATP-北京市顺义
教学目标
1、知识目标:
能够阐明ATP的化学组成和结构特点;能够解释ATP作为直接能源物质,如何为生命活动持续、稳定、及时的供能。
2、能力目标:
通过探究实验、资料分析的环节,提升实验方案设计能力和逻辑推理能力,训练学生理性思维。
3、情感态度价值观:
通过分析ATP的结构与其功能的关系,体会“生物结构与功能相适应”的生物学观点;通过学习过程中的大胆假设、小心求证和科学分析,感悟科学研究的一般思路,提升生物科学素养。
2学情分析
1、高二年级的学生通过第一章的学习,已认识各种有机物,明确了主要能源物质、储能物质等概念,为进一步学习“ATP是直接能源物质”做了铺垫;同时初中阶段已接触光合、呼吸等生命现象,这又为学习“ATP合成的途径”奠定了基础。但由于有机化学知识的欠缺,学生对“ATP的分子结构与特点”的理解上存在一定困难。
2、高二年级的学生思维发展处于形式运算阶段,具象思维已向抽象思维转换,具备一定的比较分析及解决问题的能力;对于探索新知有着较强兴趣,乐于参与有实验辅助的生物课堂。
3重点难点
教学重点 :ATP与ADP的相互转化;ATP在能量代谢中的作用。
教学难点 :ATP在能量代谢中的作用。
4教学过程
4.1第一学时
4.1.1教学活动
活动1【导入】【环节一】创设情景导入新课
【播放】苏炳添世锦赛冲击决赛的视频
【提问】2015年8月23日北京田径世锦赛的半决赛上,苏炳添以9秒99的成绩杀入世锦赛决赛。在快速奔跑的过程中,肌肉需要消耗大量的能量,是什么物质为肌肉收缩直接提供能量呢?为什么?
学生观看、倾听
【思考并回答】要点如下:
糖类是主要能源,脂肪是储能物质,蛋白质是生命活动物质承担者。它们都有可能作为直接能源物质。
活动2【活动】【环节二】实验探究
ATP药剂展示与简介
【展示】ATP药剂及药理说明
【讲解】ATP即三磷酸腺苷,这种物质存在于我们每一个细胞中,目前作为一种药物被批量生产。在医学上它常用于治疗肌肉萎缩无力。
【设问】可见ATP也与能量供应有关,那么糖、脂肪、蛋白质、ATP谁才能为生命活动供直接能呢?下面我们通过实验来探究这一问题。
讨论设计实验方案
【展示】实验材料用具
【说明】
1、牛蛙的左右后肢离体腓肠肌4块(浸泡在0.65g/dl的氯化钠中保持活性)
2、脂肪酸液、氨基酸液、ATP液、葡萄糖液
3、铜锌弓(两极可产生约0.5~0.7V的直流电压)
【提问】请依据这些材料用具设计实验探究谁能为肌肉收缩直接供能?四人一组,五分钟后请一组代表展示实验方案设计思路。
【巡视指导】
展示并完善实验方案
【提问】请XX组同学把设计的实验方案展示并作简要说明。
【学生展示实验方案】要点如下:
1、分别给4块腓肠肌标本滴加等量4种溶液;
2、用相同电压刺激标本,观察肌肉是否收缩。
【提问】在不滴加这些能源物质的情况下,有生理活性的肌肉遇到电刺激是否会收缩?为什么?
【学生思考并回答】要点如下:
会发生收缩,细胞中原本就存在一些直接供能的物质。
【设问】以上均是同学的猜测,事实是否如此呢?请观看视频。
【播放视频1】铜锌弓刺激有活性的腓肠肌可见收缩反应
【提问】这种情况下完成实验就不科学了,那么应该如何修正实验方案呢?
【学生思考并回答】要点如下:
应在实验前先刺激肌肉收缩以消耗其内源的直接供能物质。等待他不收缩了在加入ATP和葡萄糖,看谁能使肌肉恢复收缩能力。
【展示】完整实验步骤
(1)取4块腓肠肌(丧失收缩能力)
分别同时滴加等量脂肪酸液、氨基酸液、ATP液、葡萄糖液
(2)等待2-4min
(3)给予4块腓肠肌相同电刺激
(4)观察肌肉是否恢复收缩能力
实验操作与分析
【演示实验并讲解】时间关系我们今天只做葡萄糖和ATP两组演示实验:
1、现将腓肠肌分别置于两个培养皿中,用铜锌弓给予电刺激无收缩反应,说明其内源直接供能的物质已经耗尽。
2、将葡萄糖和ATP用针筒吸好备用,请两位同学协助我完成实验。
【学生实验操作】要点如下:
将ATP和葡萄糖同时均匀地滴加在腓肠肌的表面,针头不碰触肌肉。
3、等待片刻,保证药液被细胞充分吸收。
【提问】请你预测实验可能出现的结果和结论有哪几种?
【学生思考并回答】要点如下:
1、只有一组收缩,则改组添加的物质能为肌肉收缩直接供能;
2、两组均不收缩,则两者均不能为肌肉收缩直接供能;
3、两组均收缩,则两者均能为肌肉收缩直接供能;
【演示实验】用铜锌弓分别刺激两组肌肉,引导学生观察结果得出结论。
(若实验失败,则播放备用视频)
【观察结果】加ATP的收缩,加葡萄糖不收缩
【得出结论】A TP能为肌肉收缩直接供能,葡萄糖不能。
【讲解】老师还在课前做了氨基酸液、脂肪酸,……均不可以引起肌肉收缩。
【师生共同总结】
糖类、脂肪、蛋白质等有机物都是能源物质,却均不能为生命活动直接供能,ATP才是生命活动的直接能源。
ATP可为各种生命活动供能
【提问】联系你一天的活动说明ATP作为直接能源物质能转变为什么形式的能?用于哪些生命活动呢?
【展示照片】本班学生运动会奔跑、自习课写作业……
【学生思考并回答】要点如下:
体育课——肌肉收缩、数学课——大脑思考,吃午饭——主动运输、物质合成……
【师生共同总结】ATP可转化成各种形式的能,直接用于各项生命活动。
【板书】能量代谢框架的右侧部分
活动3【活动】【环节三】教具演示
【设问】ATP具有什么样的结构,才使得它能成为细胞内的直接能源物质?
【磁贴演示】
贴出核糖核苷酸分子结构示意图;再将“含氮碱基”替换为“腺嘌呤;最后再加上两个磷酸基
【PPT展示】三磷酸腺苷的结构式
【讲解】腺嘌呤+核糖称为腺苷,三个磷酸基团的腺苷称为三磷酸腺苷,它的英文全称是adenosine(腺苷)triphosphate(三)(磷酸基),因此其英文简称ATP。磷酸基带负电荷,它们之间“同电相斥”,所以“~”具有很高的能量被称为高能磷酸键,这个键水解放能在20.92KJ/mol。ATP因为含有两个高能磷酸键而被称为高能磷酸化合物
【提问】如果把A换成G、C或者U的话则它们的名称叫什么?
【学生思考并回答】三磷酸鸟苷、三磷酸胞苷、三磷酸尿苷。
【师生共同总结】ATP,GTP、CTP、UTP等都属于高能磷酸化合物。
活动4【活动】【环节四】资料分析
【提问】依据刚刚学习的ATP结构特点分析它如何为机体生命活动直接供能?
【学生思考并回答】要点如下:ATP供能时要水解高能磷酸键,后一个“~”断裂的可能性更大,前一个“~”也可能断裂。
【追问1】ATP在细胞中的含量如何呢?为什么?
【学生思考并回答】要点如下:生物体不断进行各项生命活动,需ATP持续供能,所以ATP应该很多
【出示小资料1】有研究表明,人体骨骼肌细胞中ATP含量最多仅够维持其激烈运动时3秒的能量供应。
【学生阅读并得出结论】细胞中ATP含量很少。
【追问2】人体内ATP总量约为2mg,如此少量的ATP如何实现对生命活动及时、持续、稳定的供能呢?
【学生思考并回答】要点如下:应该会有ATP的再生
【出示小资料2】有人在某细胞培养液中加入了32P标记的磷酸分子,短时间内分离出细胞的ATP,发现其含量变化不大,但部分ATP末端磷酸分子带上了放射性标记。
【学生阅读、思考、讨论并回答】细胞中的ATP既有分解也有合成,这就使得细胞可以得到持续稳定的能量供应。
【追问3】ATP的再合成能够解决持续稳定供能,那么如何能“及时”?
【出示小资料3】人体细胞内ATP总量为2mg,但是人在静止状态每分钟内就会有28g的ATP发生转化,在剧烈运动时,每分钟则会有500gATP发生转化。
【学生阅读、分析并回答】这说明ATP与ADP在细胞中的转化是十分迅速的。如此来实现供能的及时。
【提问】据资料2分析ATP水解断裂几个高能磷酸键?说明理由。
【学生阅读、分析并回答】只断裂远离A的高能磷酸键。
【补充讲解】断两个“~”放能只比断一个“~”放能略高,断裂一个“~”,得到ADP和Pi, ATP可以迅速再生,但若断裂两个“~”得到AMP和PPi,则这个再生过程会变得很困难,所以后一种水解方式并不是一种经济的供能方式。它只在某些特殊情况下发生,这一过程与某些生物合成过程相关。
【师生共同总结】ATP可在水解酶作用下产生ADP和Pi,释放能量用于各项生命活动,ADP和Pi又可在合成酶作用下合成ATP,两者在细胞迅速转化使得生命活动能够得到及时、持续、稳定的能量供应。
【板书】ATP与ADP的相互转化过程
活动5【活动】【环节五】巧设比喻
【提问】联系动物、植物的能量来源分析促成ATP与ADP的快速转化的“驱动力”是什么?
【学生思考并回答】要点如下:
动物要靠食物中的有机物氧化分解获得能量;植物还可靠光合作用吸收转化光能。
【师生共同总结】细胞呼吸是ATP的主要来源,植物还有光合作用的途径。光合和呼吸作用就是驱动ATP与ADP的快速转化的动力。
【板书】构建细胞中能量代谢框架左侧部分
【设问】ATP在整个能量代谢中发挥了什么作用呢?
【讲解】若将生命活动耗能比做去商店购买商品,ATP就像“现金”,有机物像“存折”,购买商品必须支付现金,现金用完了则要不断将存折 “变现”。所以ATP是沟通“有机物中的能”与“生命活动需要的能”之间的桥梁。
【师生共同总结】有机物中的能量必须要先转移到ATP中,才能被生命活动所用;各种生命活动耗能是吸能反应,有机物氧化分解是放能反应,ATP分子不断地在吸能和放能反应之间循环流通。所以ATP是细胞能量代谢的“通货” 。
【板书】本节课节标题。
活动6【活动】【环节六】拓展提升
【思考题1】植物、动物、真菌、细菌等各种生物都把ATP作为直接能源物质,这说明了什么?
【思考题2】结合ATP的结构和特点说明为何各种生物最终都选择ATP作为直接能源?
【学生思考、讨论并回答】
1、ATP的能量供应机制在整个生物界是统一的,说明所有的生命具有共同的起源。
2、ATP是高能磷酸化合物,含有高能磷酸键,断键放能高;ATP含量少,便于储存,可以迅速再生。
总结:水解1molATP放能30.54KJ,细胞内耗能反应一般需要54.3KJ,完全氧化分解1mol葡萄糖放能2870KJ。可见ATP才是最经济高效的功能物质。选择ATP为直接能源是长期进化的结果!
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
