第2节 细胞的能量“通货”——ATP
【学习目标】
1.知识目标：①简述ATP的化学组成和特点；②写出ATP的分子简式；③解释ATP在能量代谢中的作用。
2.能力目标：在资料分析、小组讨论中，培养语言表达能力以及查阅资料、共享信息的能力。
3.情感目标：形成结构与功能相适应的生物学基本观点；养成求实合作的科学探究精神。
【自主学习】
1.依据上述学习目标，认真研读教材P88-90，结合下面【课堂导学】中的主要问题，进行预习。
2.预习时在有疑问的或不能解决的地方用红笔标记，在课堂上认真学习，课后及时纠错反思。
【课堂导学】
一.主要问题：
1.在生物体内，有哪些物质是能源物质？他们能够直接供能吗？如何验证？
2.ATP、ADP在结构上与RNA有相似性吗？
用 表示腺嘌呤，用 表示核糖，用 表示磷酸，分别画出ATP、ADP及腺嘌呤核糖核苷酸的结构简图，比较它们的相似性。
3.ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？为什么？请试着完成下列表格来说明。
ATP水解
ATP合成
反应式
所需酶
能量来源
能量去向
反应场所
4.为什么说ATP 是细胞的能量“通货”？细胞中哪些生命活动需要ATP 提供能量? 请举例说明。
二.主要知识能力填空
（一）ATP的结构及特点
1．中文名称：_____________________。
2．结构简式：______________，其中A代表__________，P代表___________，～代表____________________。1分子ATP含有______分子A，______分子P ，______个～。
3．特点：ATP中储存着大量的能量，存在于 中。ATP可以水解，这实际上就是指 。高能磷酸键水解时释放的能量多达 kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种 化合物。
（二）ATP和ADP可以相互转化
1．ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，______________________的高能磷酸键易水解，释放出大量能量。
2．相互转化过程
(1)释放能量：ATP__________＋Pi＋能量。
(2)储存能量：ADP＋Pi＋能量__________。
(3)相互转化特点：时刻不停地发生，并且处于______________之中。
(4)在转化过程中，物质_______，能量__________，酶_______，所以ATP和ADP相互转化 可逆反应。
3. 形成ATP的能量来源
(1)动物、人、真菌和大多数细菌：_________________。
(2)绿色植物：________________和_______________。
（三）ATP的利用
1．ATP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是由____________________________。
(2)实例：用于主动运输、__________收缩、细胞内__________反应、生物发电和大脑思考等生命活动。
2．ATP是细胞内流通的能量“通货”
(1)吸能反应一般与______________的反应相联系，由ATP水解提供能量，如蛋白质的合成、细胞的分裂。
(2)放能反应一般与______________相联系，释放的能量储存在ATP中，如葡萄糖的氧化分解。
(3)细胞中各种形式的能量转换都以__________为中心环节。因此，形象的把ATP比喻成细胞内流通的 。
三.课堂小结：
ATP
ATP-ADP转化
ADP
【课堂检测】
一、基础训练
（一）单项选择题
1．三磷酸腺苷的分子简式为（ ）
A．A－P－P－P B．A－P－P～P C．A－P～P～P D．A～P～P～P
2．有关A－P～P～P含义的叙述，不正确的是（ ）
A. 三个“P”的“三”可用T表示 B.“A”代表腺苷
C.“P”代表磷酸基团 D.“－”代表高能磷酸键
3．一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是（ ）
A．1， 2，2 B．1，2，1 C．1，3，2 D．2，3，1
4．一个ADP中，含有腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是（ ）
A．1，2，2? ? B．1，2，1? ?C．2，1，2?? D．2，2，1
5．ATP形成ADP时最先断裂的化学键是（ ）?
A．腺苷和磷酸的结合键 B．靠近腺苷的那个高能磷酸键?
C．远离腺苷的那个高能磷酸键? D．两个高能磷酸键?
6．在剧烈运动时，人体骨骼肌所需要的能量直接来源于（ ）
A．肌糖原 B．葡萄糖 C．ATP D．脂肪
（二）双项选择题
7.下列关于生物体内ATP的描述中，错误的是（ ）
A.ATP是生物体生命活动的唯一能源物质
B.ATP中的能量可以转变为光能、化学能
C.ATP中的A代表腺苷，也就是腺嘌呤
D.高等植物体内产生ATP的生理过程有光合作用、细胞呼吸
8．对反应式ATPADP＋Pi＋能量，以下说法正确的是（ ）
A.物质是可逆的 B.物质是不可逆的 C.能量是不逆的 D.能量是不可逆的
（三）非选择题
9．下图表示ATP水解产生ADP过程。请回答下面的问题：
（1）图中A代表???????? ，P代表? ??????? ，如果ATP脱去两个磷酸基团后可作为????? ???的基本单位中的一种。
（2）图中①是???? ???? ,其中蕴藏着???? ???? 。
（3）图中②为??????? ? 过程，其作用是?? ?????? 。
（4）催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶???????? （是或不是）同一种酶。
二、提升训练
（一）单项选择题：
10．ATP在细胞中的含量及其生成速度是（ ）?
A.很多、很快? B.很少、很慢? C.很多、很慢? D.很少、很快?
11．下列关于ATP的叙述中，正确的是（ ）
A．ATP分子中的化学键都储存着大量的能量 B．三磷酸腺苷可简写为A～P–P–P
C．ATP是生命活动的直接能量来源 D．ATP只能在细胞呼吸过程中产生
12．海洋中的电鳗有放电的现象，其电能是由（ ）
A．有机物进行氧化分解释放的化学能直接转变而来 B．热能转变而来
C．ATP转变成ADP时释放的化学能直接转变而来 D．光能转变而来
13．下列有关ATP的叙述，正确的是（ ）
A. ATP包括一分子的腺嘌呤和三分子磷酸基团
B. ATP和葡萄糖都是生命活动的直接能源
C. ATP可以在细胞内大量储存，以满足细胞的需要
D. 远离A的高能磷酸键断裂时ATP能转化成ADP
14.下列现象会使ADP含量升高的是（ ）?
A.K+进入肾小管上皮细胞? B.苯进入生物体细胞?
C.葡萄糖进入红细胞? D.甘油进入小肠绒毛上皮细胞
15.下列关于ATP的叙述中，正确的是（ ）
A.ATP分子中所有化学键都储存着大量能量，所以被称为高能磷酸化合物
B.三磷酸腺苷可简写为A～P～P－P
C.ATP中大量的能量储存在腺苷和磷酸基团中
D.ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中
（二）双项选择题：
16．关于动物细胞中ATP的正确叙述（ ） A.ATP在动物体细胞中普遍存在，但含量不多 B.当它过份减少时，可由ADP在不依赖其他物质条件下直接形成 C.它含有两个高能磷酸键 D.ATP转变为ADP的反应是可逆的
17.下列有关人体内ATP的叙述中，错误的是（ ）
A.ATP有提供能量和调节新陈代谢的作用
B.ATP是生物体内的间接能源物质
C.在生命活动旺盛的细胞中，ATP和ADP的相互转化十分迅速
D.细胞内各种形式的能量转换都是以ATP为中心环节的
18．ATP是细胞内的能量“通货”。下列关于ATP的说法中，正确的是（ ）
A.参与ATP形成的化学元素有C、H、O、N、P
B.1个ATP分子是由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的
C.ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核苷酸的基本单位之一
D.人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量仍能保持动态平衡
（三）非选择题：
19．人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3 s以内的能量供应。某运动员参加短跑比赛过程中，肌肉细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图所示。请根据图回答下面的问题：
（1）a→b的变化过程，ATP被水解，释放的能量用于? ??????? 。
（2）b→c过程中，ATP含量增加，说明????? ??? 加强，释放更多的能量，供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。
（3）从整个曲线看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明?????? ???????????
_____________________________________________________________________。
20.在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。
实验材料：荧光器粉末(萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末)、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干，以及实验所需的其他材料。
实验步骤：
第一步：配制不同浓度的ATP溶液置于小烧杯中，贴上标签。
第二步：将 分成若干等份分别放于试管中，贴上标签。
第三步：向每支试管中加入 。
第四步：观察发光现象并记录。
实验现象预测：
①发光现象 ，说明荧光强度与ATP浓度呈正相关；
②发光现象 ，说明荧光强度与ATP浓度呈负相关；
③___________________________________________，说明荧光强度与ATP浓度无关。
细胞的能量“通货”——ATP
一、教学分析
课标要求
解释ATP在能量代谢中的作用。
教材分析
本节内容主要介绍了ATP的分子组成和结构特点、ATP和ADP的相互转化以及ATP在细胞生命活动中的作用3个方面的内容。本节内容在高中生物中具有承上启下的重要作用。通过本节内容的学习，有助于学生理解细胞的能量的释放、转移和利用机制及物质代谢与能量代谢的关系，同时为后面细胞呼吸、光合作用的学习作好铺垫。
学情分析
经过之前的学习，学生已经掌握了细胞中的能源物质、供能场所、需要耗能的生命活动，如：蛋白质的合成和分泌、核苷酸的分子组成等知识，这些为学习本节内容提供了知识基础。ATP是学生初次接触且远离生活实际的能量物质，学生缺乏相关的感性认识，能量代谢机制又比较抽象，这些都给学生的学习带来一定的困难。
教学重点、难点
教学重点：1.ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。
2.ATP与ADP的相互转化。
教学难点：ATP与ADP的相互转化。
教学策略
依据课程标准“自主、合作、探究”的精神，本节内容主要运用问题探究法和引导发现法开展教学。安排四个学生为一个小组，开展自主探究学习，让学生在讨论、探究、交流中相互启迪，获得新知，形成良好的学习习惯和学习方法。例如:探究萤火虫发光的实验；学生以小组为单位合作试拼ATP分子结构模型；学生举例说出ATP的利用途径，从而使学生明确结构决定功能。这些培养了学生科学的探究能力和求实合作的科学精神。最后，组织学生开展构建概念图活动，帮助学生梳理知识结构、构建知识体系，最终达成教学目标。
教学目标
1.知识目标：①简述ATP的化学组成和特点；②写出ATP的分子简式；③解释ATP在能量代谢中的作用。
2.能力目标：在资料分析、小组讨论中，培养语言表达能力以及查阅资料、共享信息的能力。
3.情感目标：形成结构与功能相适应的生物学基本观点；养成求实合作的科学探究精神。
二、教学过程（流程及与之匹配的具体行为方法）
教学过程
教学过程
教学过程
教学过程
教学过程
课堂教学过程设计
教学
环节
教师的活动
学生的活动
设计意图、依据
复习
提问
提出问题：
1、在生物体内，有哪些物质是能源物质？
2、他们能够直接供能吗？
3、如何验证？
学生思考回答：
1、糖类、脂肪。
2、不确定。
3、通过实验。
复习与本节课相关的知识，以促进学生对本节课的学习，并完成知识的建构。
导入
萤火虫的发光原理：多媒体提供图片并一起分析萤火虫发光的原理。
萤火虫发光的能量从何而来？多媒体提供萤火虫发光的实验。
打比喻小结：
脂肪——定期存款，储备用，轻易不取
糖类——活期存款，主要用，随时支取
ATP——现金，直接用，随用随取
分析实验现象
得出结论：ATP是直接能源物质。
模仿脂肪的比喻，举一反三比喻糖类和ATP。
加强学生自主探究并根据实验现象归纳结论的能力。
有趣易懂的比喻激发学生的学习兴趣。
讲授
新课
讲授
新课
讲授
新课
讲授
新课
一、ATP为什么能直接为细胞供能？（结构决定功能）——ATP的结构及特点
（一）ATP的结构
1、ATP的全称是什么?
2、A、T、P、－、～各代表什么？
3、如何书写结构简式？能量储存在哪？
用课件展示ATP的结构并和学生共同探讨得出上述3个问题的答案。
易错提示：
腺苷和腺嘌呤都可用字母A表示，两者的区别与联系是什么？
用课件展示ATP的分子结构图并和学生共同探讨得出上述问题的答案。
活动成果展示：
请学生派小组代表展示和讲解本组预习时制作的ATP、ADP及腺嘌呤核糖核苷酸的分子模型。
给出评价和建议。
（二）ATP的特点——是一种高能磷酸化合物
用课件展示ATP的分子结构图，引导学生观察3个磷酸基团都带负电荷，而同种电荷相互排斥，因此要把3个磷酸基团压缩在一起必须注入能量以克服斥力，ATP就如同一个被压缩了的弹簧。分子内部是会储存能量的，高能磷酸键储存着大量的能量，水解时释放的能量高达30.54KJ/mol，
所以说ATP是一种高能磷酸化合物，可以为细胞的生命活动提供能量。
二、 ATP和ADP可以相互转化
（一）ATP的水解
由于ATP分子中磷酸基团之间存在着斥力，使得ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，远离A的那个高能磷酸键很容易水解，从而形成ADP（二磷酸腺苷）和游离的Pi（磷酸），同时释放大量的能量，用与相应的生命活动，这个过程就是ATP的水解。请学生写出反应方程式，并评价和修正。
（二）ATP的合成
课件展示小资料：一个正常人体中ATP和ADP总量很少，基本保持不变，但是一个成年人静止状态下一天将有40kg的ATP发生水解，人体是如何解决这一矛盾的呢？课件展示ATP的合成反应。组织学生分组讨论并分析教材中图5—6，作出能量来源的总结：动物、人、真菌和绝大多数细菌——呼吸作用；绿色植物——呼吸作用、光合作用。相关内容在后两节学习。
（三）分析两者的转化是不是可逆反应？
物质可逆，能量不可逆，酶不同 ，整体不是可逆反应。
三、ATP的利用
ATP作为细胞生命活动的直接供能物质，都提供那些生命活动能量？请学生阅读课本的举例图片。
应用：
ATP片剂或注射液常被用来辅助治疗肌萎缩、脑溢血、心肌炎和产后虚弱等。解释其中的道理。
教师提出关于细胞内吸能反应、放能反应与ATP的关系：吸能反应一般与ATP水解相联系，由ATP水解提供能量；放能反应一般与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，因此把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。
阅读教材，通过多媒体投影ATP的结构简图，思考并尝试回答问题。
共同参与，并做好课堂笔记。
观察图片得出结论：腺苷A由腺嘌呤A和核糖组成；ATP脱掉两个P是RNA的基本组成单位之一。
展示预习时完成的ATP、ADP及腺嘌呤核糖核苷酸的分子模型。
修正模型
达成概念：ATP是一种高能磷酸化合物。
听讲并理解ATP的水解。
个别学生上黑板写方程式，其余在草稿写；最后修正。
学生分组讨论后回答：细胞中的ATP进行水解的同时也在合成。
分组讨论并分析教材ATP与ADP相互转化的图解，并根据知识储备归纳在此过程中能量的来源和去路。记忆并整理笔记。
小组讨论，
得出结论，
做笔记。
主动运输、发电发光、肌肉收缩、大脑思考、细胞吸收反应等生命活动需要能量。
ATP有提供能量和改善患者代谢状况的作用，故常用于辅助治疗供能不足等病症。
理解并分析能量释放及储存的含义
培养学生阅读并提取信息的能力，通过自学习对知识有更深刻的了解。
加深学生对ATP的理解，整理知识，加强记忆。
弄懂相关知识的区别与联系，避免以后混淆。
锻炼学生制作科技作品的能力。
通过图片的分析和弹簧的比喻让学生更易理解：ATP是一种高能磷酸化合物。
领悟结构决定功能。
提高学生分析归纳能力。
分组讨论能增强学生学习的氛围，提高学生分析归纳能力。
图解方便学生理解记忆。
拓展知识。
将课堂上的知识与实际联系起来
让学生认识科学研究的应用价值。
学会应用知识。
达成本节课的概念：ATP是细胞的能量“通货”。
课堂
小结
组织学生开展构建概念图活动，帮助学生梳理知识结构、构建概念图。
思考并把相关知识串联起来。
巩固并整理本节课内容加强学生的理解。
课堂
练习
布置课件上的练习题
做题。
加强对知识的理解。
课后
作业
布置学案的提升训练题
课后完成。
巩固知识。
板书设计
第5章 第2节 细胞的能量“通货”——ATP
ATP
ATP-ADP转化
ADP
三、教学反思（课后自评，另有教学反思视频）
本节课通过实验观察引入课题，激发学生的好奇心和求知欲，教学效果很好，充分体现了新课程的探究式学习理念。通过存折、现金、弹簧的比喻让学生容易理解ATP在能量代谢中的作用及其结构的不稳定。通过构建ATP、ADP的物理模型，锻炼了学生的动手能力，尝试制作科技作品。通过学生讨论、合作交流及表达的机会，展现师生互动、生生互动的教学模式，不但巩固了所学知识，也培养了学生合作精神，体现新课程教学理念。现代科技的发展为本节课提供了很多便利条件：实验的观察，图片的共享等。
四、教学评价（课后他评，见专家点评视频）
（有高级教师张海平、一级教师唐瑞冰和吴国宏的点评。）
课件19张PPT。第2节 细胞的能量“通货”——ATP第5章 细胞的能量供应和利用萤火虫的发光原理能量荧光素酶＋氧气荧光素激活的荧光素荧光氧化荧光素发出用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取三等份分别装入三支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失，然后……ABCATP2ml0.1%葡萄糖2ml蒸馏水2ml这个实验能说明什么问题?结论:ATP是直接能源物质细胞内与能量有关的物质有这样一个有趣的比喻：⒈脂肪——定期存款，储备用，轻易不取⒉糖类——活期存款，主要用，随时支取⒊ATP——现金，直接用，随用随取一磷酸腺苷1、ATP的全称：2、ATP的结构简式：三磷酸腺苷A二磷酸腺苷三磷酸腺苷A-P~P~P（储存着大量的能量）一、ATP的结构及特点(A) 腺苷(A)三个磷酸基团 三磷酸腺苷(ATP)腺嘌呤核糖ATP的结构式一磷酸腺苷ATPADP三磷酸腺苷二磷酸腺苷AMP一、ATP的结构及特点ATP中的A代表：腺苷碱基(A、G、C、T、U)中的A代表：腺嘌呤一、ATP的结构及特点一磷酸腺苷=腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的单位之一)ATP的结构式ATPADP + Pi+ 能量ATP的水解：能量用途：用于生物体的各项需能生命活动1、ATP水解释放能量 酶二、ATP和ADP可以相互转化 资料:
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,而
细胞内ADP、ATP等的总量仅2～10mg。通过以上资料，你能得到什么信息？ATP在细胞内的含量很少，但其合成很快。二、ATP和ADP可以相互转化 2、ATP合成储存能量酶ADP + Pi+ 能量ATPATP的合成：能量来源：二、ATP和ADP可以相互转化 ATPADP能量Pi能量Pi酶酶二、ATP和ADP可以相互转化 物质可逆，能量不可逆，酶不同 ，整体不是可逆反应三、ATP的利用细胞内吸能反应、放能反应与ATP的关系 吸能反应一般与ATP的______相联系。
放能反应一般与ATP的______相联系。
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，因此把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。 水解合成三、ATP的利用应用：
ATP片剂或注射液常被用来辅助治疗肌
萎缩、脑溢血、心肌炎和产后虚弱等。
请解释其中的道理。 ATP有提供能量和改善患者代谢状况的作
用，故常用于辅助治疗供能不足等病症。四、小结（1）图中A代表?????? ，P代表? ??? ，如果ATP脱去
两个磷酸基团后可作为??? ?的基本单位中的一种。
（2）图中①是? ???,其中蕴藏着??? 。
（3）图中②为????? 过程，其作用是?? 。
（4）催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶??????（是
或不是）同一种酶。
练习：下图表示ATP水解产生ADP过程。请回答下面的问题： 答案（1）腺苷? 磷酸基团 ? RNA?
（2）高能磷酸键? 大量的化学能?
（3）高能磷酸键水解释放能量?
为各项生命活动提供能量
（4）不是
