細胞的能量通貨

黃海鴻

摘 要：遵循15-20-10“溫故自學”“交流質疑”“精講點撥”的三段模式，合理編排教材內容，合作學習，交流展示，使學生掌握ATP的結構、轉化過程、生理意義等相關知識內容。

關鍵詞：ATP 轉化過程 能量來源

中圖分類號：G632 文獻標識碼：C 文章編號：1672-1578（2017）06-0291-02

教學目標

知識目標：簡述ATP的化學組成和特點； 寫出ATP的結構簡式；解釋ATP在能量代謝中的作用。

能力目標：運用知識遷移、結構與功能相適應的基本方法進行學習；培養(yǎng)學生綜合思維能力，自主學習能力，理論聯(lián)系實際能力。

情感目標：積極思考問題，體驗用好的方法輕松認識事物的愉悅；培養(yǎng)學生科學意識、科學精神。

教學重難點

重點：ATP化學組成的特點及其在能量代謝中的作用。

難點：ATP與ADP 的相互轉化。

教學過程

一、自學質疑

創(chuàng)設情境：以視頻播放的方式展示一個動物生理學實驗：一塊離體的肌肉，用針刺激時會發(fā)生收縮，但持續(xù)一段時間后，肌肉內能量耗盡，再用針刺激則不再發(fā)生收縮現(xiàn)象。

提出問題：（1）與肌肉細胞生命活動的能量來源有關的物質有哪些？（2）肌肉不再收縮的原因是什么？（3）如何證明是哪種物質可以為細胞直接來提供能量以使細胞恢復收縮能力？

引導學生回顧已學知識，細胞的主要能源物質——葡萄糖，主要的儲能物質——脂肪，肌肉細胞內還存在著儲能物質——肌糖原，及設計實驗探究“何種物質可以為細胞直接提供能量”的實驗。

繼續(xù)視頻展示實驗的后半部分，在分別對肌肉滴加葡萄糖、脂肪等物質后，發(fā)現(xiàn)肌肉細胞并沒有恢復收縮，但是滴加ATP后肌肉居然恢復了收縮能力，從而得出結論，雖然葡萄糖等物質內含有能量，但并不能為細胞直接所用，細胞的直接能源為ATP。

二、交流探究

1. 學生自主預習書本P83-89，并思考討論問題：ATP為什么叫ATP？分子簡式是什么？都有哪些部分構成？

在學生自主完成預習的基礎上，以多媒體課件形式展示ATP結構的動畫，讓學生清楚的了解ATP結構簡式以及ATP與ADP的轉化過程。

歸納小結：（1）ATP的中文名稱為三磷酸腺苷，A代表腺苷T代表三個P代表磷酸基團，所以其結構簡式為A-P～P～P。其中兩個～為高能磷酸鍵。其中遠離A的高能磷酸鍵在ATP水解時放能，為細胞生命活動提供能量。（2）補充提問：為何被稱為高能磷酸化合物？由于高能磷酸鍵水解時釋放能量高達30.54kJ/mol，所以說ATP是細胞的一種高能磷酸化合物。

2. ATP與ADP相互轉化及其能量來源與去路：（1）讓學生思考ATP與ADP分子結構的不同，并歸納ATP水解及合成的反應式。（2）讓學生討論ATP水解后放出的能量有何作用，合成時能量又來自哪里？兩個能量是否相同？

歸納小結：（1）ATP水解反應式：ATP→ADP+Pi+能量。ATP合成反應式： ADP+Pi+能量→ATP。（2）ATP水解的能量用于細胞的各項需要消耗能量的代謝反應。ATP合成時能量主要來自細胞呼吸時有機物的氧化分解，植物光合作用也能產生ATP。ATP水解與合成時對應的兩個能量并不相同。

3. 學生分組探究展示：

小組活動1

資料1 課文中：一個人在劇烈運動狀態(tài)下每分鐘約有0.5kg的ATP分解釋放能量，供運動所需，成年人安靜狀態(tài)下，24h內竟有40kgATP被水解。

資料2 人的骨骼肌細胞中，ATP的含量僅夠劇烈運動時3秒鐘以內的能量供給。某運動員參加短跑比賽過程中肌細胞中ATP的含量變化如圖。

分析討論：生物體細胞內的ATP含量的多少？ATP與ADP的轉化特點是怎樣？

歸納小結：ATP在細胞內含量少，轉化快，ATP與ADP處于動態(tài)平衡當中。

小組活動2

請從反應場所，反應所需的酶以及能量來源去路角度分析，形成比較表格，并分析ATP與ADP的相互轉化是否為可逆反應過程？

歸納小結：雖然物質上可以循環(huán)利用，但是這兩個反應并非可逆反應。

三、精講點撥

1. 細胞中中各種反應有的是吸能反應，有的是放能反應，吸能反應總是與ATP的水解相關聯(lián)發(fā)生，放能反應（細胞呼吸和光合作用）總是和ATP 的合成相關聯(lián)。ATP像貨幣一樣在吸能反應和放能反應間流動，所以被稱為能量的“通貨”。

2. ppt展示各項利用ATP的生命活動圖片資料，讓學生了解哪些過程需要用到ATP，ATP中的化學能又能轉化成何種形式的能量。

3.總結本堂課的學習成果。

ATP的結構簡式及各部分名稱；

ATP與ADP的轉化反應式；

ATP 的來源于去路。

四、反饋糾正

1. 美國科學家保羅﹒博耶和英國科學家約翰﹒沃克因為對ATP分子結構以及對能量的再生利用方面的研究而獲得1997年諾貝爾生理學獎，請從ATP分子結構及其特性的角度來回答下列問題：

（1）ATP作為生物體生命活動的_________，其分子結構簡式_________為_________，在其水解過程中，是由于_________鍵斷裂而釋放出能量。

（2）在綠色植物體內與②ATP合成相應的生理活動是在細胞內的_________和_________中進行。

（3）下列有關該反應的幾種說法，不正確的是（ ）。

A. 完成ATP水解過程中所釋放的能量可用于ATP合成過程

B.在人體內完成ATP合成過程所需能量主要來自呼吸作用

C.光合色素吸收的光能和有機物氧化分解所釋放的能量均可用于ATP合成過程

D.ATP水解過程釋放的能量可用主動運輸

五、教學總結

本節(jié)課以學生為課堂的主體，以互動為核心，注重培養(yǎng)學生會學、會用的能力。通過15-20-10min三個時間段，“自學質疑，探究交流，精講點撥，糾正反饋”四個構成模塊，設計上課流程，減少教師講授過程，引導學生互相合作，自主探究，激發(fā)學生興趣，促進學生思維，使學生在活躍的課堂進程中掌握ATP的相關知識內容，并通過有效的反饋，掌握解題技巧，取得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1] 繆建新主編.高效課堂：模式與案例[M].南京：南京大學出版社，2009.12.

[2] 普通高中課程標準實驗教科書教師用書[M].生物.1，分子與細胞-北京：人民教育出版社，2012.5.