關(guān)于細胞的能量“通貨”
——ATP的課堂教學(xué)研究

李桂君

河北滄縣中學(xué)

關(guān)于細胞的能量“通貨”
——ATP的課堂教學(xué)研究

李桂君

河北滄縣中學(xué)

ATP的分子結(jié)構(gòu)簡式及其結(jié)構(gòu)特點，ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化及其對細胞內(nèi)能量代謝中的意義。

細胞的能量；ATP；課堂教學(xué)過程

一、教學(xué)過程的設(shè)計----創(chuàng)設(shè)問題情境、引入新課

展示課前搜集的三磷酸腺苷二鈉的藥品，有片劑，針劑，并告訴學(xué)生三磷酸腺苷二鈉實際上就是ATP，ATP的中文名稱是三磷酸腺苷，并指導(dǎo)學(xué)生閱讀說明書中關(guān)鍵的一句“三磷酸腺苷二鈉參與體內(nèi)脂肪、蛋白質(zhì)，糖、核酸以及核苷酸的代謝。當(dāng)體內(nèi)吸收、分泌、肌肉收縮及進行生化合成反應(yīng)需要能量時，三磷酸腺苷又分解成二磷酸腺苷及磷酸基，同時釋放出能量”由這一句可知，ATP不僅與新陳代謝有關(guān)，還與能量有關(guān)，而ATP又是如何提供能量的呢？這就是今天我們要講的內(nèi)容《新陳代謝與ATP》

二、探究ATP的生理作用的思路

1探究目標。了解ATP的生理作用。

2探究原理。ATP能使疲勞的腓腸肌恢復(fù)收縮能力。

3材料用具。制備好的腓腸肌，質(zhì)量濃度為0.65克∕分升的氯化鈉溶液、質(zhì)量濃度為1.2克∕分升的葡萄糖溶液、ATP針劑、解剖盤、銅鋅叉、玻璃分針、剪刀、載玻片、坐標紙、滴管、吸水紙、培養(yǎng)皿。

4探究步驟：

步驟一；剪下長約1cm，寬約0.5cm的一小條新鮮的蛙腓腸肌，放在盛有質(zhì)量濃度為0.65g∕dL的氯化鈉溶液（濃度與蛙細胞外液的濃度相當(dāng)）的培養(yǎng)血中。

步驟二：在載玻片的中央滴2滴質(zhì)量濃度為0.65g∕dL的氯化鈉溶液，用玻璃分針挑取該腓腸肌，放在載玻片上的氯化鈉溶液中，并且使肌肉呈直線狀。

步驟三：將載玻片放在坐標紙上，測量并記錄肌肉的長度。用銅鋅叉間歇刺激肌肉，直到肌肉喪失收縮功能，肌肉疲勞不能收縮為止。

步驟四：向剛剛喪失收縮功能的這塊離體肌肉上滴1滴葡萄糖溶液，用銅鋅叉刺激肌肉2-3次，測量并記錄其長度。測量結(jié)果，肌肉長度不變。

步驟五：用吸水紙吸去肌肉上的溶液，再向肌肉上滴1滴ATP溶液，用銅鋅叉刺激肌肉2-3次，測量并記錄其長度。測量結(jié)果，肌肉長度變短。

分析討論：

（1）離體肌肉為什么放在質(zhì)量濃度為0.65g∕dl的氯化鈉溶液中？

使肌肉保持正常的生理狀態(tài)。

（2）離體肌肉在滴加ATP之前，為什么用銅鋅叉間歇刺激肌肉，直到肌肉不能收縮為止？

消耗盡肌肉中原先存在的ATP，以減少對實驗結(jié)果的影響。

（3）滴加葡萄糖溶液時肌肉長度不變，而滴加ATP溶液時肌肉收縮這說明了什么？

ATP是肌肉收縮所需能量的直接來源（而葡萄糖不是肌肉收縮所需能量的直接來源）。

過渡語言：ATP不僅能使肌肉收縮，就是細胞的分裂，物質(zhì)的運輸?shù)绕渌顒铀枰哪芰恳彩怯葾TP直接提供的。

結(jié)論：ATP是生物體進行生命活動所需能量的直接來源。

過渡語言：ATP為什么能為生物體的生命活動直接提供能源呢？這要從以下幾個方面來解決。

三、細胞的能量“通貨”----ATP的課堂教學(xué)過程

（一）ATP的分子結(jié)構(gòu)簡式

過渡語言：再一次呈現(xiàn)搜集的ATP藥物說明書，指導(dǎo)看分子式，問：其有幾部分組成？三部分：腺嘌呤、核糖、三個磷酸基團。

腺嘌呤、核糖合在一起稱為腺苷簡寫成A，磷酸基團簡寫成P、三個用T代表，連接磷酸基團之間的鍵是高能磷酸鍵簡寫～，連接腺苷和磷酸基團之間的鍵是普通化學(xué)鍵簡寫—。

即ATP的分子結(jié)構(gòu)簡式是A—P～P～P，中文名稱是三磷酸腺苷。

注意：連接磷酸基團之間的高能磷酸鍵很不穩(wěn)定，并且遠離A的那個高能磷酸鍵易斷裂也易形成，斷裂時釋放的能量是30.54kj，而高能化合物水解時釋放的能量是20.92kj，做一比較，從而引出結(jié)論“ATP是高能磷酸化合物”。

此處可以拓展學(xué)生的視野：留一課后思考題，讓學(xué)生課下查閱資料，找出生物體中還有哪些高能磷酸化合物？

設(shè)問：ATP既是高能磷酸化合物，其中的能量又是如何釋放的呢？

（二）ATP的水解

先點明此處是重點。

水解的過程：ATP在水解酶的作用下，先是遠離A的那個高能磷酸鍵斷裂，最遠的那個磷酸基團脫離下來，成為游離的磷酸。同時將儲存的能量也釋放出來。剩下含有兩個磷酸基團的部分稱為二磷酸腺苷即是ATP→ADP+Pi+能量。

設(shè)問：其中釋放的能量有什么用途呢？

通過閱讀課本，學(xué)生總結(jié)了ATP釋放能量的多方面利用途徑。包括細胞分裂、營養(yǎng)物質(zhì)吸收、神經(jīng)系統(tǒng)活動、肌肉收縮等。然后放多媒體觀看螢火蟲發(fā)光的圖片，電鰻魚放電的圖片得出結(jié)論：ATP中的化學(xué)能還可以轉(zhuǎn)化為光能，電能。

再一次呈現(xiàn)搜集來的有關(guān)ATP的藥品及資料，讓學(xué)生又懂得了ATP在醫(yī)學(xué)上多方面的利用例如治療心肌炎，腦溢血后遺癥等。

此處針對有的學(xué)生在考試前緊張，吃不下飯，渾身無力這一問題。

（三）ATP的合成

讓學(xué)生閱讀教材后回答：在有關(guān)酶的作用下ADP可以接受能量，同時與一個游離的磷酸結(jié)合重新形成ATP即：ADP+Pi+能量→ATP。

師設(shè)問：ATP合成過程中的能量是從哪里來的呢？（請大家閱讀教材后回答）。

學(xué)生會答出：人和動物是由葡萄糖等有機物氧化分解釋放出來的化學(xué)能提供的，綠色植物是由光能以及葡萄糖等有機物氧化分解釋放出來的化學(xué)能提供的。

過渡語：把這個問題與剛講過的實驗聯(lián)系起來可以知道：糖等能源物質(zhì)不能直接為生物體的生命活動提供能量，必須先儲存在ATP中，通過ATP的水解再釋放出來供給生命活動的需要。

（四）ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化

最后師點出：1.ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的速度快。

2.ATP在生物體中含量很少，，但是，是相對穩(wěn)定的，一直處于動態(tài)平衡中保證生物體對能量的需要。

（五）理解ATP是能量的通用貨幣

1mol葡萄糖徹底分解釋放的能量是2870kJ，但是這些能量就像存在銀行里的錢，是不能直接利用的。

1分子的ATP末端磷酸基團水解時，釋放出的能量是30.54kJ，而這個能量就像口袋里的零錢，它能被生命活動直接利用。

（六）總結(jié)鞏固

從生物進行生命活動耗能的知識和ATP的基礎(chǔ)知識方面進行總結(jié)，構(gòu)成完善的知識體系，并最終理解ATP在生物生命活動中的作用和地位。最后增加補充練習(xí)以鞏固。