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視頻標(biāo)簽：細(xì)胞的能量通貨

所屬欄目：高中生物優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：人教版生物高中必修一第五章第2節(jié) 細(xì)胞的能量通貨—ATP-北京

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人教版生物高中必修一第五章第2節(jié) 細(xì)胞的能量通貨—ATP-北京市順義

教學(xué)目標(biāo)
1、知識目標(biāo):
能夠闡明ATP的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn);能夠解釋ATP作為直接能源物質(zhì),如何為生命活動持續(xù)、穩(wěn)定、及時(shí)的供能。
2、能力目標(biāo):
通過探究實(shí)驗(yàn)、資料分析的環(huán)節(jié),提升實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力和邏輯推理能力,訓(xùn)練學(xué)生理性思維。
3、情感態(tài)度價(jià)值觀:
通過分析ATP的結(jié)構(gòu)與其功能的關(guān)系,體會“生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀點(diǎn);通過學(xué)習(xí)過程中的大膽假設(shè)、小心求證和科學(xué)分析,感悟科學(xué)研究的一般思路,提升生物科學(xué)素養(yǎng)。
2學(xué)情分析
1、高二年級的學(xué)生通過第一章的學(xué)習(xí),已認(rèn)識各種有機(jī)物,明確了主要能源物質(zhì)、儲能物質(zhì)等概念,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)“ATP是直接能源物質(zhì)”做了鋪墊;同時(shí)初中階段已接觸光合、呼吸等生命現(xiàn)象,這又為學(xué)習(xí)“ATP合成的途徑”奠定了基礎(chǔ)。但由于有機(jī)化學(xué)知識的欠缺,學(xué)生對“ATP的分子結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)”的理解上存在一定困難。
2、高二年級的學(xué)生思維發(fā)展處于形式運(yùn)算階段,具象思維已向抽象思維轉(zhuǎn)換,具備一定的比較分析及解決問題的能力;對于探索新知有著較強(qiáng)興趣,樂于參與有實(shí)驗(yàn)輔助的生物課堂。
3重點(diǎn)難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn) :ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化;ATP在能量代謝中的作用。
教學(xué)難點(diǎn) :ATP在能量代謝中的作用。
4教學(xué)過程
4.1第一學(xué)時(shí)
4.1.1教學(xué)活動
活動1【導(dǎo)入】【環(huán)節(jié)一】創(chuàng)設(shè)情景導(dǎo)入新課
【播放】蘇炳添世錦賽沖擊決賽的視頻
【提問】2015年8月23日北京田徑世錦賽的半決賽上,蘇炳添以9秒99的成績殺入世錦賽決賽。在快速奔跑的過程中,肌肉需要消耗大量的能量,是什么物質(zhì)為肌肉收縮直接提供能量呢?為什么?
學(xué)生觀看、傾聽
【思考并回答】要點(diǎn)如下:
糖類是主要能源,脂肪是儲能物質(zhì),蛋白質(zhì)是生命活動物質(zhì)承擔(dān)者。它們都有可能作為直接能源物質(zhì)。
活動2【活動】【環(huán)節(jié)二】實(shí)驗(yàn)探究
ATP藥劑展示與簡介
【展示】ATP藥劑及藥理說明
【講解】ATP即三磷酸腺苷,這種物質(zhì)存在于我們每一個(gè)細(xì)胞中,目前作為一種藥物被批量生產(chǎn)。在醫(yī)學(xué)上它常用于治療肌肉萎縮無力。
【設(shè)問】可見ATP也與能量供應(yīng)有關(guān),那么糖、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP誰才能為生命活動供直接能呢?下面我們通過實(shí)驗(yàn)來探究這一問題。
討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案
【展示】實(shí)驗(yàn)材料用具
【說明】
1、牛蛙的左右后肢離體腓腸肌4塊(浸泡在0.65g/dl的氯化鈉中保持活性)
2、脂肪酸液、氨基酸液、ATP液、葡萄糖液
3、銅鋅弓(兩極可產(chǎn)生約0.5~0.7V的直流電壓)
【提問】請依據(jù)這些材料用具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究誰能為肌肉收縮直接供能?四人一組,五分鐘后請一組代表展示實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)思路。
【巡視指導(dǎo)】
展示并完善實(shí)驗(yàn)方案
【提問】請XX組同學(xué)把設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案展示并作簡要說明。
【學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)方案】要點(diǎn)如下:
1、分別給4塊腓腸肌標(biāo)本滴加等量4種溶液;
2、用相同電壓刺激標(biāo)本,觀察肌肉是否收縮。
【提問】在不滴加這些能源物質(zhì)的情況下,有生理活性的肌肉遇到電刺激是否會收縮?為什么?
【學(xué)生思考并回答】要點(diǎn)如下:
會發(fā)生收縮,細(xì)胞中原本就存在一些直接供能的物質(zhì)。
【設(shè)問】以上均是同學(xué)的猜測,事實(shí)是否如此呢?請觀看視頻。
【播放視頻1】銅鋅弓刺激有活性的腓腸肌可見收縮反應(yīng)
【提問】這種情況下完成實(shí)驗(yàn)就不科學(xué)了,那么應(yīng)該如何修正實(shí)驗(yàn)方案呢?
【學(xué)生思考并回答】要點(diǎn)如下:
應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前先刺激肌肉收縮以消耗其內(nèi)源的直接供能物質(zhì)。等待他不收縮了在加入ATP和葡萄糖,看誰能使肌肉恢復(fù)收縮能力。
【展示】完整實(shí)驗(yàn)步驟
(1)取4塊腓腸肌(喪失收縮能力)
分別同時(shí)滴加等量脂肪酸液、氨基酸液、ATP液、葡萄糖液
(2)等待2-4min
(3)給予4塊腓腸肌相同電刺激
(4)觀察肌肉是否恢復(fù)收縮能力
實(shí)驗(yàn)操作與分析
【演示實(shí)驗(yàn)并講解】時(shí)間關(guān)系我們今天只做葡萄糖和ATP兩組演示實(shí)驗(yàn):
1、現(xiàn)將腓腸肌分別置于兩個(gè)培養(yǎng)皿中,用銅鋅弓給予電刺激無收縮反應(yīng),說明其內(nèi)源直接供能的物質(zhì)已經(jīng)耗盡。
2、將葡萄糖和ATP用針筒吸好備用,請兩位同學(xué)協(xié)助我完成實(shí)驗(yàn)。
【學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作】要點(diǎn)如下:
將ATP和葡萄糖同時(shí)均勻地滴加在腓腸肌的表面,針頭不碰觸肌肉。
3、等待片刻,保證藥液被細(xì)胞充分吸收。
【提問】請你預(yù)測實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果和結(jié)論有哪幾種?
【學(xué)生思考并回答】要點(diǎn)如下:
1、只有一組收縮,則改組添加的物質(zhì)能為肌肉收縮直接供能;
2、兩組均不收縮,則兩者均不能為肌肉收縮直接供能;
3、兩組均收縮,則兩者均能為肌肉收縮直接供能;
【演示實(shí)驗(yàn)】用銅鋅弓分別刺激兩組肌肉,引導(dǎo)學(xué)生觀察結(jié)果得出結(jié)論。
(若實(shí)驗(yàn)失敗,則播放備用視頻)
【觀察結(jié)果】加ATP的收縮,加葡萄糖不收縮
【得出結(jié)論】A TP能為肌肉收縮直接供能,葡萄糖不能。
【講解】老師還在課前做了氨基酸液、脂肪酸,……均不可以引起肌肉收縮。
【師生共同總結(jié)】
糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物都是能源物質(zhì),卻均不能為生命活動直接供能,ATP才是生命活動的直接能源。
ATP可為各種生命活動供能
【提問】聯(lián)系你一天的活動說明ATP作為直接能源物質(zhì)能轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁葱问降哪?用于哪些生命活動呢?
【展示照片】本班學(xué)生運(yùn)動會奔跑、自習(xí)課寫作業(yè)……
【學(xué)生思考并回答】要點(diǎn)如下:
體育課——肌肉收縮、數(shù)學(xué)課——大腦思考,吃午飯——主動運(yùn)輸、物質(zhì)合成……
【師生共同總結(jié)】ATP可轉(zhuǎn)化成各種形式的能,直接用于各項(xiàng)生命活動。
【板書】能量代謝框架的右側(cè)部分
活動3【活動】【環(huán)節(jié)三】教具演示
【設(shè)問】ATP具有什么樣的結(jié)構(gòu),才使得它能成為細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)?
【磁貼演示】
貼出核糖核苷酸分子結(jié)構(gòu)示意圖;再將“含氮堿基”替換為“腺嘌呤;最后再加上兩個(gè)磷酸基
【PPT展示】三磷酸腺苷的結(jié)構(gòu)式
【講解】腺嘌呤+核糖稱為腺苷,三個(gè)磷酸基團(tuán)的腺苷稱為三磷酸腺苷,它的英文全稱是adenosine(腺苷)triphosphate(三)(磷酸基),因此其英文簡稱ATP。磷酸基帶負(fù)電荷,它們之間“同電相斥”,所以“~”具有很高的能量被稱為高能磷酸鍵,這個(gè)鍵水解放能在20.92KJ/mol。ATP因?yàn)楹�有兩個(gè)高能磷酸鍵而被稱為高能磷酸化合物
【提問】如果把A換成G、C或者U的話則它們的名稱叫什么?
【學(xué)生思考并回答】三磷酸鳥苷、三磷酸胞苷、三磷酸尿苷。
【師生共同總結(jié)】ATP,GTP、CTP、UTP等都屬于高能磷酸化合物。
活動4【活動】【環(huán)節(jié)四】資料分析
【提問】依據(jù)剛剛學(xué)習(xí)的ATP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析它如何為機(jī)體生命活動直接供能?
【學(xué)生思考并回答】要點(diǎn)如下:ATP供能時(shí)要水解高能磷酸鍵,后一個(gè)“~”斷裂的可能性更大,前一個(gè)“~”也可能斷裂。
【追問1】ATP在細(xì)胞中的含量如何呢?為什么?
【學(xué)生思考并回答】要點(diǎn)如下:生物體不斷進(jìn)行各項(xiàng)生命活動,需ATP持續(xù)供能,所以ATP應(yīng)該很多
【出示小資料1】有研究表明,人體骨骼肌細(xì)胞中ATP含量最多僅夠維持其激烈運(yùn)動時(shí)3秒的能量供應(yīng)。
【學(xué)生閱讀并得出結(jié)論】細(xì)胞中ATP含量很少。
【追問2】人體內(nèi)ATP總量約為2mg,如此少量的ATP如何實(shí)現(xiàn)對生命活動及時(shí)、持續(xù)、穩(wěn)定的供能呢?
【學(xué)生思考并回答】要點(diǎn)如下:應(yīng)該會有ATP的再生
【出示小資料2】有人在某細(xì)胞培養(yǎng)液中加入了32P標(biāo)記的磷酸分子,短時(shí)間內(nèi)分離出細(xì)胞的ATP,發(fā)現(xiàn)其含量變化不大,但部分ATP末端磷酸分子帶上了放射性標(biāo)記。
【學(xué)生閱讀、思考、討論并回答】細(xì)胞中的ATP既有分解也有合成,這就使得細(xì)胞可以得到持續(xù)穩(wěn)定的能量供應(yīng)。
【追問3】ATP的再合成能夠解決持續(xù)穩(wěn)定供能,那么如何能“及時(shí)”?
【出示小資料3】人體細(xì)胞內(nèi)ATP總量為2mg,但是人在靜止?fàn)顟B(tài)每分鐘內(nèi)就會有28g的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化,在劇烈運(yùn)動時(shí),每分鐘則會有500gATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。
【學(xué)生閱讀、分析并回答】這說明ATP與ADP在細(xì)胞中的轉(zhuǎn)化是十分迅速的。如此來實(shí)現(xiàn)供能的及時(shí)。
【提問】據(jù)資料2分析ATP水解斷裂幾個(gè)高能磷酸鍵?說明理由。
【學(xué)生閱讀、分析并回答】只斷裂遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵。
【補(bǔ)充講解】斷兩個(gè)“~”放能只比斷一個(gè)“~”放能略高,斷裂一個(gè)“~”,得到ADP和Pi, ATP可以迅速再生,但若斷裂兩個(gè)“~”得到AMP和PPi,則這個(gè)再生過程會變得很困難,所以后一種水解方式并不是一種經(jīng)濟(jì)的供能方式。它只在某些特殊情況下發(fā)生,這一過程與某些生物合成過程相關(guān)。
【師生共同總結(jié)】ATP可在水解酶作用下產(chǎn)生ADP和Pi,釋放能量用于各項(xiàng)生命活動,ADP和Pi又可在合成酶作用下合成ATP,兩者在細(xì)胞迅速轉(zhuǎn)化使得生命活動能夠得到及時(shí)、持續(xù)、穩(wěn)定的能量供應(yīng)。
【板書】ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程
活動5【活動】【環(huán)節(jié)五】巧設(shè)比喻
【提問】聯(lián)系動物、植物的能量來源分析促成ATP與ADP的快速轉(zhuǎn)化的“驅(qū)動力”是什么?                                                                                                        
【學(xué)生思考并回答】要點(diǎn)如下:
動物要靠食物中的有機(jī)物氧化分解獲得能量;植物還可靠光合作用吸收轉(zhuǎn)化光能。
【師生共同總結(jié)】細(xì)胞呼吸是ATP的主要來源,植物還有光合作用的途徑。光合和呼吸作用就是驅(qū)動ATP與ADP的快速轉(zhuǎn)化的動力。
【板書】構(gòu)建細(xì)胞中能量代謝框架左側(cè)部分
【設(shè)問】ATP在整個(gè)能量代謝中發(fā)揮了什么作用呢?
【講解】若將生命活動耗能比做去商店購買商品,ATP就像“現(xiàn)金”,有機(jī)物像“存折”,購買商品必須支付現(xiàn)金,現(xiàn)金用完了則要不斷將存折 “變現(xiàn)”。所以ATP是溝通“有機(jī)物中的能”與“生命活動需要的能”之間的橋梁。
【師生共同總結(jié)】有機(jī)物中的能量必須要先轉(zhuǎn)移到ATP中,才能被生命活動所用;各種生命活動耗能是吸能反應(yīng),有機(jī)物氧化分解是放能反應(yīng),ATP分子不斷地在吸能和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。所以ATP是細(xì)胞能量代謝的“通貨” 。
【板書】本節(jié)課節(jié)標(biāo)題。
活動6【活動】【環(huán)節(jié)六】拓展提升
【思考題1】植物、動物、真菌、細(xì)菌等各種生物都把ATP作為直接能源物質(zhì),這說明了什么?
【思考題2】結(jié)合ATP的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)說明為何各種生物最終都選擇ATP作為直接能源?
【學(xué)生思考、討論并回答】
1、ATP的能量供應(yīng)機(jī)制在整個(gè)生物界是統(tǒng)一的,說明所有的生命具有共同的起源。
2、ATP是高能磷酸化合物,含有高能磷酸鍵,斷鍵放能高;ATP含量少,便于儲存,可以迅速再生。
總結(jié):水解1molATP放能30.54KJ,細(xì)胞內(nèi)耗能反應(yīng)一般需要54.3KJ,完全氧化分解1mol葡萄糖放能2870KJ。可見ATP才是最經(jīng)濟(jì)高效的功能物質(zhì)。選擇ATP為直接能源是長期進(jìn)化的結(jié)果!
 

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