李桂君

河北滄縣中學(xué)

關(guān)于細(xì)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(jiǎn)式及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化及其對(duì)細(xì)胞內(nèi)能量代謝中的意義。

細(xì)胞的能量；ATP；課堂教學(xué)過(guò)程

一、教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)----創(chuàng)設(shè)問(wèn)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(shí)際上就是ATP，ATP的中文名稱(chēng)是三磷酸腺苷，并指導(dǎo)學(xué)生閱讀說(shuō)明書(shū)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(jìn)行生化合成反應(yīng)需要能量時(shí)，三磷酸腺苷又分解成二磷酸腺苷及磷酸基，同時(shí)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(biāo)。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(pán)、銅鋅叉、玻璃分針、剪刀、載玻片、坐標(biāo)紙、滴管、吸水紙、培養(yǎng)皿。

4探究步驟：

步驟一；剪下長(zhǎng)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(xì)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(biāo)紙上，測(cè)量并記錄肌肉的長(zhǎng)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(cè)量并記錄其長(zhǎng)度。測(cè)量結(jié)果，肌肉長(zhǎng)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(cè)量并記錄其長(zhǎng)度。測(cè)量結(jié)果，肌肉長(zhǎng)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

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

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

過(guò)渡語(yǔ)言：ATP不僅能使肌肉收縮，就是細(xì)胞的分裂，物質(zhì)的運(yùn)輸?shù)绕渌顒?dòng)所需要的能量也是由ATP直接提供的。

結(jié)論：ATP是生物體進(jìn)行生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源。

過(guò)渡語(yǔ)言：ATP為什么能為生物體的生命活動(dòng)直接提供能源呢？這要從以下幾個(gè)方面來(lái)解決。

三、細(xì)胞的能量“通貨”----ATP的課堂教學(xué)過(guò)程

（一）ATP的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

過(guò)渡語(yǔ)言：再一次呈現(xiàn)搜集的ATP藥物說(shuō)明書(shū)，指導(dǎo)看分子式，問(wèn)：其有幾部分組成？三部分：腺嘌呤、核糖、三個(gè)磷酸基團(tuán)。

腺嘌呤、核糖合在一起稱(chēng)為腺苷簡(jiǎn)寫(xiě)成A，磷酸基團(tuán)簡(jiǎn)寫(xiě)成P、三個(gè)用T代表，連接磷酸基團(tuán)之間的鍵是高能磷酸鍵簡(jiǎn)寫(xiě)～，連接腺苷和磷酸基團(tuán)之間的鍵是普通化學(xué)鍵簡(jiǎn)寫(xiě)—。

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

注意：連接磷酸基團(tuán)之間的高能磷酸鍵很不穩(wěn)定，并且遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵易斷裂也易形成，斷裂時(shí)釋放的能量是30.54kj，而高能化合物水解時(shí)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(wèn)：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(diǎn)明此處是重點(diǎn)。

水解的過(guò)程：ATP在水解酶的作用下，先是遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵斷裂，最遠(yuǎn)的那個(gè)磷酸基團(tuán)脫離下來(lái)，成為游離的磷酸。同時(shí)將儲(chǔ)存的能量也釋放出來(lái)。剩下含有兩個(gè)磷酸基團(tuán)的部分稱(chēng)為二磷酸腺苷即是ATP→ADP+Pi+能量。

設(shè)問(wèn)：其中釋放的能量有什么用途呢？

通過(guò)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(xì)胞分裂、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)、肌肉收縮等。然后放多媒體觀看螢火蟲(chóng)發(fā)光的圖片，電鰻魚(yú)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(lái)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(duì)有的學(xué)生在考試前緊張，吃不下飯，渾身無(wú)力這一問(wèn)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(shí)與一個(gè)游離的磷酸結(jié)合重新形成ATP即：ADP+Pi+能量→ATP。

師設(shè)問(wèn)：ATP合成過(guò)程中的能量是從哪里來(lái)的呢？（請(qǐng)大家閱讀教材后回答）。

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

過(guò)渡語(yǔ)：把這個(gè)問(wèn)題與剛講過(guò)的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)可以知道：糖等能源物質(zhì)不能直接為生物體的生命活動(dòng)提供能量，必須先儲(chǔ)存在ATP中，通過(guò)ATP的水解再釋放出來(lái)供給生命活動(dòng)的需要。

（四）ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化

最后師點(diǎn)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(duì)穩(wěn)定的，一直處于動(dòng)態(tài)平衡中保證生物體對(duì)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(qián)，是不能直接利用的。

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

（六）總結(jié)鞏固

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