生物必修1《分子与细胞》第二节 ATP教案及反思

4.2  ATP

一、教学目标：

学习目标：

1.简述ATP的化学组成和特点。

2.简述ATP和ADP的相互转化。

3.解释ATP在能量代谢中的作用。

核心素养：

1.生命观念：认同ATP的结构与功能相适应。

2.科学思维：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。二、教学过程：

一、导入新课

相传，我国晋朝青年车胤由于家境贫寒，买不起灯油，无法在晚上读书。于是他在草丛中捉了很多的萤火虫，并且将它们装在薄薄的布袋子里，借着萤火虫发出的光读书。这就是“囊萤夜读”的故事。

萤火虫发光需要细胞提供能量。直接能源物质是什么呢？

通过“囊萤夜读”的故事引导学生思考萤火虫发光的直接能源物质，引导学生设计实验。

资料：萤火虫发光的奥秘在于腹部后端细胞内的特殊发光物质——荧光素。荧光素接受能量被激活后，在荧光素酶的催化下发出荧光。

实验目的：探究使萤火虫发光的直接能源物质。

实验材料：萤火虫发光器干燥后研磨成的粉末、试管、蒸馏水；等浓度的葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液等。

实验步骤：向A、B、C、D四个试管中分别加入等量的发光器粉末和清水，然后向四个试管中分别注入2 mL等浓度的葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液、蒸馏水。观察四个试管的发光情况。

实验结果：注射ATP溶液的C试管发光，其余三个试管不发光。

实验结论：萤火虫发光的直接能源物质是ATP。葡萄糖等有机物中的能量是不能直接被利用的。ATP才是生命活动的直接能源物质。

那么，ATP是什么呢？它的结构是怎样的呢？

二、讲授新课

（一）ATP的结构特点

1．中文名称：腺苷三磷酸

2．ATP的结构简式：A-P~P~P

A代表腺苷，P代表磷酸基团，“ ~ ”代表一种特殊的化学键，水解时释放出大量能量。

拓展：不同物质中的“A”不同。

分析资料

一个成年人安静状态下，24 h内有40 kg的ATP水解。剧烈运动状态下，每分钟约有0.5 kg的ATP分解释放能量，供运动所需。在正常人体中ATP和ADP的总量很少，且基本保持一定，大约为2 mg～10 mg。在人体安静状态时，肌肉内ATP所含的能量只能供肌肉收缩1～2 s。

（1）从该资料可看出生物体内ATP有什么特点？

（消耗大，含量低，不能长时间储存。）

（2）ATP会不会出现供不应求的情况？

（不会。ATP和ADP可以时刻不停地发生相互转化。）

（二）ATP与ADP可以相互转化

ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个特殊的化学键很容易水解脱离开来，形成游离的Pi（磷酸），同时，储存在这个特殊化学键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP。

ATP和ADP可以迅速地相互转化，这种转化是不停地发生并且处于动态平衡当中。

引导学生思考：ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？

（不是，所需要的酶不同）

引导学生比较ATP水解和合成的过程：

（三）ATP的利用

结合图片展示，肌肉收缩、主动运输、大脑思考、生物发电、生物发光等都需要利用ATP。

ATP 水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？以主动运输为例，展示ATP是如何供能的。

1．参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP 水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。

2．在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。

   3．载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外。

总结：吸能反应总是与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量；

放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量贮存在ATP中。

能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。

能量通过ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。