细胞的能量通货--ATP.doc

细胞的能量通货----ATP导入新课首先让学生看一则有关萤火虫发光的故事，并使学生进行下面的讨论：1、萤火虫发光的生物学意义是什么？ 萤火虫发出的荧光，主要是求偶的信号，吸引异性前来交尾繁衍后代2、萤火虫体内有特别的发光物质吗？萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质3、萤火虫发光的过程有能量转换吗？是什么能转化成了光能呢？学生：可能是食物，可能是葡萄糖，也可能是化学能等等师：有萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光通过问题探讨我们知道萤火虫发光需要能量,那还有哪些生命活动需要能量?请举例说明细胞分裂、肌肉收缩、动物奔跑、我们的学习活动等等下面我们来回顾已经学过的知识:糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质脂肪是生物体内贮存能量的物质糖类、脂肪、蛋白质是生物体内的能源物质生命活动的所需能量的最终来源：太阳能（思考）那么糖类、脂肪、蛋白质中的能量能不能直接用于生物体的生命活动呢？让我们通过实验（见课件）来解决这个问题吧我们知道萤火虫都有发光器,萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素接收能量后就被激活，在荧光素酶的催化下，被激活的荧光素与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素，并且发出荧光。

我取了一些萤火虫的发光器研磨成粉末，并与水混合装在了这些试管中,现在我用双手捂住装有萤火虫的发光器粉末和水的试管，然后从手的缝隙里观察有什么现象发生？为什么会出现这样的现象呢？仔细观察后发现:先有荧光出现过一段时间后消失.荧光消失是因为能源物质被消耗尽下面同学们看一下在我们实验材料中有葡萄糖和ATP，它们都是含有能量的化合物，能不能通过一个简单的实验来验证葡萄糖和ATP是否可以直接为生命活动供能呢？学生经过思考和讨论后回答：可以继续我们现在的实验，在试管中分别加入葡萄糖溶液和ATP溶液,观察现象，荧光有没有重新出现？如果出现荧光说明可以直接为生命活动供能，如果没有荧光，则不能直接供能很好，请同学们配制少许葡萄糖溶液和ATP溶液,然后分别加入到刚才的两支试管再用双手捂住试管从手的缝隙里观察有什么现象发生？我们的实验结果是什么?观察后回答:加入葡萄糖溶液的试管没有现象出现,而加入ATP溶液的试管出现荧光实验表明: 葡萄糖不能被生物体直接利用，而ATP可以被生物体直接利用，可以直接为生物体提供能量发光器为什么要切碎？发光器必须切割粉碎，如果发光器不切割粉碎，而是完整的结构，则加葡萄糖后仍会发光，因为葡萄糖被氧化，间接供能；必须放置一段时间等直接能源消耗完全才能开展实验很好，从这个实验我们知道了ATP是生物体的直接能源物质，它可以直接为生物体的生命活动提供能量。

葡萄糖里的能量不能直接利用，我们把它比作是存折里的钱，那么ATP能直接供能，可以比作现金，即流通的货币，简称“通货”由此可见，ATP在生物的生命活动中扮演了重要的角色那ATP是什么样的呢? 同学们先观察实验材料中的纯净的ATP粉末、ATP片剂和ATP注射液观察后回答：纯净的ATP是白色的粉末，可以溶于水，可以制成片剂和注射液很好，它有什么生理作用呢?现在同学们认真看实验材料中医用ATP产品说明书的内容ATP在医疗上有片剂和注射液两种,片剂可口服,注射液可肌肉注射或静脉滴注.一方面可以辅助治疗心肌萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等,一方面可提供能量,改善患者新陈代谢状况的作用)现在我们学习有关ATP的第一个问题：ATP的分子简式（板书）同学们阅读课本第88页《ATP分子中具有高能磷酸键》一段， 回答以下问题： 1、ATP的中文名称？ 三磷酸腺苷 2、ATP的分子简式？ 3、简式中A，P，～分别代表什么？A：腺苷 T：三个 P：磷酸基（团）“”：高能磷酸键其中腺嘌呤和核糖相结合构成腺苷，再连接三个磷酸基就是三磷酸腺苷所以ATP的三个字母的意思就显而易见ATP水解释放的能量高达30.54kJ/mol，是一种高能磷酸化合物，一般将水解时，能够释20．92 kJ／mol能量的化合物都叫做高能磷酸化合物）那ATP是如何释放其中的能量的呢？接下来我们就研究这个问题。

ATP与ADP的相互转化（板书） ADP是二磷酸腺苷的英文缩写请同学们认真观察多媒体课件“ATP与ADP的相互转化过程”（可以演示其中的物质变化），考虑下面的问题: (1) ATP在有关酶的催化作用下是哪一个高能磷酸键首先进行水解？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的那个高能磷酸键很容易水解，于是，远离A的那个磷酸基就脱离开来，形成游离的Pi（H3PO4），储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，三磷酸腺苷（ATP）就转化成二磷酸腺苷（ADP）大家继续观察ADP又是如何转化成ATP的呢？需要另一种酶的催化作用，需要磷酸（Pi）和能量，高能磷酸键重新形成ADP就可转化成ATP我们可以用式子表示出ATP和ADP的相互转化的过程:ATP ADP+ Pi+能量 （板书）问题：大家继续思考，观察ADP转化成ATP过程中的能量来源于哪里？并参照课本P89回答师：很好，ADP转化成ATP过程中绿色植物的能量来源于呼吸作用和光合作用而动物人、真菌和大多数细菌的能量来源与呼吸作用（板书）问题：细胞中ATP水解时释放的能量都有什么用途呢？能举出一些实例吗？即ATP的利用(板书)。

大家参照课本P90图5—7一起讨论通过思考小组内讨论后展示答案：用于生命活动，如细胞的主动运输、生物发电、肌肉收缩、细胞分裂、动物的奔跑、我们的学习活动、细胞中的吸能反应等等教师精讲点拨：生物体的各项生命活动都需要能量作为动力，并且新陈代谢中的吸能反应总与ATP的水解相联系，由ATP的水解供能；放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，因此可以形象的把ATP比喻为细胞内流通的能量“通货”科学家在研究细胞内的ATP的含量是得到如下图的实验结果：此图说明了什么？随着氧气含量的增加细胞内ATP的含量也在增加，但到了一定程度后ATP的含量会相对稳定对，细胞内的ATP的含量相对稳定我们知道各种生命活动所需能量的直接来源是ATP，而细胞内的ATP含量却总能保持相对稳定的状态，这是为什么呢？同学们看课本的P89第一段内容找出答案学生认真看课本后做出回答：ATP和ADP的相互转化时刻不停的进行并且转化速度非常快我们从这里也可以得出ATP在细胞内的存在特点：在细胞的含量少但转化非常的迅速那么ATP的含量相对稳定有何意义？回答：可以保证各项生命活动所需能量的稳定供应。

资料分析：【人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔（大约50克）人体每天的能量需要水解100-150摩尔的ATP即相当于50至75千克这意味着人一天将要分解掉相当于他体重的ATP所以每个ATP分子每天要被重复利用1000-1500次ATP不能被储存，因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗通过上面的数据，我们ATP对在人体内有怎样的认识？ATP含量少但需求量大 ATP与ADP之间能够相互转化 ATP与ADP转化速度极快【资料阅读】1、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，供运动所需一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解 2、肌肉收缩的直接能源物质是ATP在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s所需的能量 得出结论：1、ATP在细胞中的含量很少，但生成很快 2、ATP在细胞内的含量是相对稳定的；】很好，通过学习关于ATP和ADP的相互转化过程中的能量转化、来源和去路以及物质变化我们都很清楚了，现在思考问题：ATP和ADP的相互转化是不是可逆反应呢？教师精讲点拨：我们知道酶具有专一性a．反应条件不同 ATP水解:水解酶;ATP合成:合成酶 （在相互转化的反应式上补上去）b．ATP合成与分解场所不同合成ATP的场所比较局限，主要是细胞的线粒体、叶绿体等部位；而消耗ATP的部位广泛，几乎细胞的所有部位都有耗能的生命活动。

c．能量来源不同ATP合成：能量来自有机物中的化学能和太阳能；ATP水解：所释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能d.功能不同　 ATP水解：（从能量代谢角度看）释放能量ADP合成ATP：（从能量代谢角度看）储存能量那ATP和ADP的相互转化过程中的物质可以重复使用吗？思考后回答：ATP和ADP的相互转化过程中的物质只有ADP和 Pi，而ADP和 Pi可以重复使用很好，在这个反应中能量不可逆，但物质可逆，所以我们说ATP和ADP的相互转化过程实际上表示细胞内的ATP和ADP的循环过程，并不表示化学上的可逆反应通过这节课的学习我们知道ATP是生物新陈代谢的直接能源物质生物体内时时刻刻进行着ATP和ADP的相互转化，在能量流动过程中ATP像“能量货币”一样，是一种活跃的、随时可以利用的化学能ATP为新陈代谢的顺利进行提供了保证板书设计一、ATP分子中具有高能磷酸键1、ATP的中文名：三磷酸腺苷A：腺苷 T：三个 P：磷酸基（团）2、ATP的结构简式： “”：高能磷酸键二、ATP和ADP可以相互转化1、反应式： ATPADP＋Pi＋能量（物质可逆，能量不可逆）（1）伴随能量的储存和释放 ATP是能量“通货”（2）ATP的含量处在动态平衡之中 保证了稳定供能2、ADP合成 ATP时能量的主要来源 动物：呼吸作用植物：呼吸作用和光合作用三、ATP的利用 肌肉收缩 酶 细胞分裂ATP → ADP + Pi + 能量 神经传导物质分泌矿质吸收生长…课堂小结(5min)今天我们介绍了生物体的直接能源——ATP，主要学习了它的结构及功能。

ATP的分子结构简式是：A—P ~ P ~ P，ATP具有高能磷酸键，ATP的中文名称是：三磷酸腺苷ATP的来源为光合作用、呼吸作用等ATP通过高能磷酸键断裂能够释放能量直接用于各项生命活动ATP与ADP可相互转化ATP为各项生命活动提供能量细胞内的反应有的是吸能反应，有的是放能反应吸能反应总是与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通ATP作为细胞中普遍使用的能量载体，所含能量不多，但却能为生物体直接提供能量，像小额钞票一样，便于流通使用，所以是当之无愧的细胞中的“能量通货”［教师精讲］ 1.细胞内储存能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质等细胞内消耗能源物质的顺序是：糖类脂肪蛋白质一般情况下生物体内细胞利用的能源物质是糖类，而且糖类中的能量需要分解释放传递给ATP，转变成活跃的化学能，才能供给各种生命活动利用，从而解决能量的“稳定储存”和“灵活利用”的矛盾 2.直接供给生命活动能量的能源物质是ATP在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键物质ATP是生物体内能量转换的“中转站”，它有利于能量的运输和协调供给，如线粒体呼吸释放能量合成的ATP，可以转移到细胞膜用于主动运输，也可以进入细胞核推动DNA的复制等。