01-生命活动的直接能源——ATP

高一生命科学说课：生命活动的直接能源——ATP一、教学说明：1．教材分析：本课题内容出现在《生命科学》高中第一册的第三章生命的物质变化和能量转换中，教学大纲中作为B级要求。

ATP作为生命活动的直接能源物质在能量代谢中的地位举足轻重，而且在知识的建构上具有承前启后的作用。

纵观教材第二章生命的物质基础中介绍了生命活动的主要能源物质——糖类，最好的贮存能量的物质——脂肪，第三章生命的结构基础中介绍了主动运输、蛋白质合成等生理活动需要能量的帮助，此谓“承前”。

接下来就要学习到光合作用、呼吸作用，这其中我们不仅仅要了解物质代谢的来龙去脉，更需要理解伴随着的能量变化究竟对于整个生物界有什么重要的意义，此谓“启后”。

ATP是种能量的载体物质，概念抽象是教学中遇到的最大困难。

往往学习完，许多学生仅仅留下了“ATP是生命活动的直接能源。

”“ATP是细胞的能量‘通用货币’。

”的抽象概念。

如何帮助学生更好地去理解ATP在生命活动中的意义，正是本课题的最基本设计思路。

2．学情分析：在整个教学设计的过程中，考虑到学生在高二刚接触学习生命科学一个多月，在课堂上还很难运用生物学的专业术语阐述表达自己的想法和观点，且每个班级的听课学习习惯也很不一样，所以采取“先学后教，以学定教”的方式，因此在备课准备上尽自己所能设计不同难度梯度的问题，以便教师能在课堂上随机应变、因材施教地灵活指导学习。

３．设计思路：本课采取以学生为中心的教学模式和指导性教学策略，教师从“结构与功能”、“供求场所”、“供给量与需求量”三个方面给出思辨性问题，启发学生。

学生通过合作学习、自主学习的方式建构知识。

学生可以积极地把信息与他们自己的认知结构联系起来，对信息的处理过程主动深入，以便取得更好的学习效果。

这种教学策略允许学生自主地设计、实践和改善他们的学习策略，从而可以使学生的学习能力得到提升。

同时可以激发起学生对学习任务和学习过程、学习策略的积极性，培养学习兴趣。

《生命活动的直接能源——ATP》知识清单在我们丰富多彩的生命世界中，每一个生物的生存、生长和繁殖都依赖于能量的供应。

而在众多的能量形式中，有一种物质起着至关重要的作用，那就是三磷酸腺苷，简称 ATP。

ATP 被誉为生命活动的直接能源，就像我们日常生活中使用的现金一样，能够随时随地为生命活动“买单”。

一、ATP 的结构ATP 的结构就像一个小巧而精密的能量储存库。

它由一个腺苷和三个磷酸基团组成。

腺苷由腺嘌呤和核糖构成。

而三个磷酸基团依次相连，形成了磷酸链。

这三个磷酸基团之间的化学键蕴含着大量的能量。

其中，远离腺苷的那个磷酸键是一种“高能磷酸键”，它储存的能量最多，也最容易断裂。

当这个键断裂时，就会释放出大量的能量，为生命活动提供动力。

二、ATP 与 ADP 的相互转化ATP 和二磷酸腺苷（ADP）之间存在着一种动态的平衡，不断地进行相互转化。

当细胞需要能量时，ATP 就会迅速分解，断裂那个高能磷酸键，生成 ADP 和一个磷酸（Pi），同时释放出能量。

这个过程就好像从储蓄罐中取出钱来使用。

而当细胞内有能量盈余时，比如在细胞呼吸过程中产生了多余的能量，这些能量就会促使 ADP 和 Pi 重新结合，形成 ATP，将能量储存起来。

这就像是把赚来的钱重新存进储蓄罐。

这种相互转化的过程非常迅速，使得细胞能够及时地调节能量的供应和储存，以满足各种生命活动的需求。

三、ATP 的功能ATP 在生命活动中的功能可谓是多种多样。

首先，它为细胞的物质运输提供能量。

例如，主动运输过程中，物质逆浓度梯度进行运输，需要消耗能量，ATP 就发挥了关键作用。

其次，ATP 是细胞内各种化学反应的能量“供应商”。

像合成蛋白质、核酸等生物大分子的过程，都需要 ATP 提供能量来驱动。

再者，细胞的分裂、生长和肌肉的收缩等生命活动也离不开 ATP的支持。

另外，神经冲动的传导同样依赖于 ATP 提供的能量。

可以说，几乎每一个需要消耗能量的生命活动，都有ATP 的身影。

ATP是生命活动的直接能源，是肌肉CP的合成原料之一，是NAD、NADP、FAD、CoA的组成成分，是代谢活化的必要参与者。

在肌细胞中，肌动蛋白、钙泵、钠-钾泵均具有ATP酶活性，是肌肉ATP的利用部位。

ATP-ADP循环是体内能量转换的基本方式，是机体解决ATP利用量与贮存量巨大矛盾的需要。

骨骼肌有三个供能系统：磷酸原供能系统（磷酸原为“燃料”）、糖（糖原）酵解供能系统（糖与糖原为“燃料”）、有氧氧化供能系统（糖与糖原、脂肪、蛋白质为“燃料”）。

根据各“燃料”的贮备量可以判断三个供能系统能够全力运转的时间，根据各供能系统释能的快慢可以判断三个供能系统的启动速度与输出功率，根据各供能系统所需的运转条件可以判断三个供能系统的地位。

CP是肌肉内高能磷酸键的贮存库，C-CP能量穿梭系统使ATP水解与ATP再合成紧密耦联。

力量性运动（爆发力）：磷酸原供能系统。

如投掷。

速度性运动：磷酸原供能系统（10秒内主导），糖酵解供能系统（10秒外主导）。

如100米。

1500米的加速与冲刺。

速度耐力性运动：糖酵解供能系统、有氧氧化供能系统。

如400米。

耐力性运动：有氧氧化供能系统（高水平）。

如马拉松。

时间越长、强度越小，脂肪供能比例越高。

运动后恢复：有氧氧化供能系统（较高水平）。

安静：有氧氧化供能系统（一般水平）。

1．肌肉可以利用所有能量物质，只是时间、顺序和相对比率随运动状况而异，不是同步利用。

2．最大功率输出的顺序，由大到小依次为：磷酸原系统>糖酵解系统>糖有氧氧化>脂肪酸有氧氧化，且分别以近50％的速率依次递减。

3．当以最大输出功率运动时，各系统能维持的运动时间是：磷酸原系统供极量强度运动6—8秒；糖酵解系统供最大强度运动30—90秒，可维持2分钟以内；3分钟以上主要依赖有氧代谢途径。

运动时间愈长、强度愈小，脂肪氧化供能的比例愈大。

4．由于运动后ATP、CP的恢复及乳酸的清除，须依靠有氧代谢系统才能完成，因此有氧代谢供能是运动后机能恢复的基本代谢方式。

《生命活动的直接能源――ATP》教学设计教学目标：1.理解“ATP是生命活动的直接能源”的概念；2.掌握ATP的结构和功用；3.了解ATP的合成和分解过程；4.能够解释ATP的重要性和生物体在运动、生长和维持体温等方面的依赖。

教学重点：1.ATP的结构和功能；2.ATP的合成和分解过程。

教学难点：1.ATP的合成和分解过程；2.ATP在生命活动中的重要性。

教学准备：1. PowerPoint课件；2.演示模型。

教学步骤：步骤一：导入（5分钟）教师用PPT播放有关细胞呼吸的图像，引导学生回忆细胞呼吸的过程，提出问题：“生命活动中，细胞如何获取能量？”引导学生思考细胞呼吸过程中能量转化的过程。

步骤二：知识讲解（20分钟）1.ATP的结构和功能教师用PPT讲解ATP的结构和功能。

通过介绍ATP的分子结构和核苷酸的组成，向学生解释ATP是如何储存和释放能量的。

同时，讲解ATP的功能，如能量转化、细胞运动和化学反应的驱动力等。

2.ATP的合成和分解过程教师用PPT依次介绍ATP的合成和分解过程。

首先，讲解ATP的合成过程，即磷酸与ADP发生磷酸化反应，生成ATP的过程。

然后，讲解ATP的分解过程，即ATP水解为ADP和磷酸的反应，释放出能量。

步骤三：实验演示（15分钟）教师进行实验演示，展示ATP的合成和分解过程。

教师准备好实验装置，将磷酸、ADP和适量的酶加入反应管中，并通过温度、酸碱度等条件的调节，模拟ATP的合成和分解反应。

实验过程中，教师向学生详细解释实验原理和实验结果。

步骤四：讨论与思考（20分钟）教师组织学生进行小组讨论，讨论ATP在生命活动中的重要性。

学生可以从细胞运动、细胞分裂、新陈代谢以及生物体生长、发育等方面进行思考和讨论。

教师帮助学生理清思路，总结讨论的结果。

步骤五：拓展延伸（15分钟）。

《生命活动的直接能源——ATP》知识清单一、什么是 ATPATP 即三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate），是一种核苷酸，由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成。

它在细胞中扮演着极其重要的角色，被形象地称为“能量货币”。

ATP 的结构就像是一个带有“能量尾巴”的分子。

腺嘌呤和核糖构成了它的“头部”，而三个磷酸基团则组成了它的“尾巴”。

这三个磷酸基团之间的化学键蕴含着大量的能量，当这些化学键断裂时，能量就会被释放出来，供细胞的各种生命活动使用。

二、ATP 的合成细胞通过两种主要的途径来合成 ATP：有氧呼吸和光合作用（在植物细胞中）。

有氧呼吸是细胞在有氧条件下分解有机物（如葡萄糖），产生大量ATP 的过程。

这个过程发生在线粒体中，经过一系列复杂的化学反应，将有机物中的化学能逐步转化为 ATP 中活跃的化学能。

在植物细胞中，光合作用也是 ATP 合成的重要途径。

通过吸收光能，将二氧化碳和水转化为有机物，并同时产生 ATP。

此外，在某些特殊情况下，细胞还可以通过无氧呼吸产生少量的ATP，但这种方式产生的能量相对较少。

三、ATP 的水解当细胞需要能量时，ATP 会发生水解反应。

ATP 分子中的末端磷酸键断裂，释放出一个磷酸基团，同时生成二磷酸腺苷（ADP）和无机磷酸（Pi），并释放出大量的能量。

这个能量释放的过程非常迅速，可以在瞬间为细胞的各种生理活动提供动力，比如肌肉收缩、神经冲动的传导、物质的主动运输等等。

四、ATP 与 ADP 的相互转化ATP 和 ADP 之间可以相互转化，这是一个动态平衡的过程。

当细胞内的 ATP 被消耗，生成 ADP 和 Pi 时，细胞会通过上述的合成途径，将 ADP 和 Pi 重新合成为 ATP，以维持细胞内 ATP 含量的相对稳定。

这种相互转化就像是一个“充放电”的过程，保证了细胞随时都有足够的能量供应。

五、ATP 在生命活动中的作用1、肌肉收缩肌肉细胞中的肌球蛋白和肌动蛋白相互作用，引起肌肉的收缩。

《生命活动的直接能源——ATP》知识清单在我们奇妙的生命世界中，有一种物质起着至关重要的作用，它如同能量的“货币”，为生命活动的进行提供直接的动力支持，那就是三磷酸腺苷，简称 ATP。

一、ATP 的结构ATP 是由一个腺苷（腺嘌呤和核糖组成）和三个磷酸基团组成的。

这三个磷酸基团之间存在着高能磷酸键，其中远离腺苷的那个高能磷酸键极不稳定，容易断裂和重新形成，这一特性使得 ATP 能够在需要能量的时候释放能量，在有能量供应的时候储存能量。

从化学结构上看，ATP 就像是一个小小的“能量储存库”。

腺苷部分相对稳定，而磷酸基团的排列和连接方式决定了其能量的储存和释放能力。

二、ATP 与 ADP 的相互转化ATP 和二磷酸腺苷（ADP）之间存在着一个动态的转化过程。

当生命活动需要能量时，ATP 会在酶的作用下，断裂远离腺苷的那个高能磷酸键，释放出能量，同时转化为 ADP 和一个游离的磷酸基团。

而当细胞中有能量供应时，比如在呼吸作用中产生了能量，ADP 和游离的磷酸基团会重新结合，在酶的作用下形成 ATP，储存能量以备不时之需。

这个转化过程就像是一个“能量循环”，不断地为生命活动提供所需的能量。

而且，这个转化过程非常迅速，能够及时满足细胞的能量需求。

三、ATP 的功能ATP 是生命活动的直接能源物质，几乎参与了细胞内的所有生理过程。

在物质运输方面，无论是小分子物质通过细胞膜的主动运输，还是大分子物质的胞吞胞吐，都需要ATP 提供能量来完成物质的跨膜运输，确保细胞内物质的平衡和代谢的正常进行。

在肌肉收缩过程中，ATP 为肌肉细胞的收缩提供能量，使得肌肉能够完成各种动作，从我们日常的行走、跑步，到精细的手部动作，都离不开 ATP 的支持。

在细胞内的化学反应中，许多合成代谢反应，如蛋白质的合成、DNA 的复制等，都需要 ATP 来提供能量，推动这些反应的进行，保证细胞的生长、分裂和分化。

四、ATP 的产生细胞通过呼吸作用和光合作用来产生 ATP。

第1节生命活动的直接能源——ATP[自读教材·夯基础]1．A TP 是生命活动的直接能源物质(1)原因：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP 直接提供能量。

(2)实例：用于有机物合成、细胞分泌、肌肉收缩和兴奋传导等生命活动。

2．A TP 是细胞内流通的“能量货币”(1)合成代谢一般与A TP 水解的反应相联系，由A TP 水解提供能量。

(2)分解代谢一般与A TP 的合成相联系，释放的能量储存在ATP 中。

(3)能量通过ATP 分子在合成代谢和分解代谢之间进行周转。

[跟随名师·解疑难]细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP 直接供能的1.一切生命活动都离不开能量。

糖类是为生命活动提供能量的主要能源物质，A TP 是生物体的直接能源物质。

2．1个A TP 分子由1个腺苷和3个磷酸基组成，含有2个高能磷酸键，其中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易断裂，释放出其中的化学能。

3．A TP 中能量的储存和释放，是通过A TP 与ADP 的相互转化来实现的，细胞内部时刻进行着A TP 与ADP 的相互转化。

植物细胞 动物细胞 需能的生命活动 需能的生命活动⎭⎪⎬⎪⎫细胞分裂植株的生长根对矿质元素离子的吸收主动运输等←A TP →⎩⎪⎨⎪⎧吸收与分泌物质合成神经传导和生物电肌肉收缩等ATP 中的化学能可以直接转化成其他各种形式的能，用于各项生命活动。

这些能量的形式主要有以下6种：(1)渗透能：细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能来自ATP 。

(2)机械能：细胞内各种结构的运动都是在做机械运动，所消耗的就是机械能。

例如，肌细胞的收缩、草履虫纤毛的摆动、精子尾部的摆动、有丝分裂期间染色体的运动、腺细胞对分泌物的分泌等，都是由A TP 提供能量来完来的。

(3)电能：大脑的思考，神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。