第2节 细胞的能量“货币”ATP
教学目标
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。
4. 通过示意图的分析理解ATP的合成与分解。
教学重难点
【教学重点】
1．ATP化学组成的特点及其在能量中的作用。
2．ATP与ADP的相互转化。
【教学难点】
ATP与ADP的相互转化。
教学过程
一、导入新课
相传，我国晋朝青年车胤由于家境贫寒，买不起灯油，无法在晚上读书。于是他在草丛中捉了很多的萤火虫，并且将它们装在薄薄的布袋子里，借着萤火虫发出的光读书。这就是“囊萤夜读”的故事。
萤火虫发光需要细胞提供能量。直接能源物质是什么呢？
通过“囊萤夜读”的故事引导学生思考萤火虫发光的直接能源物质，引导学生设计实验。
资料：萤火虫发光的奥秘在于腹部后端细胞内的特殊发光物质——荧光素。荧光素接受能量被激活后，在荧光素酶的催化下发出荧光。
实验目的：探究使萤火虫发光的直接能源物质。
实验材料：萤火虫发光器干燥后研磨成的粉末、试管、蒸馏水；等浓度的葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液等。
实验步骤：向A、B、C、D四个试管中分别加入等量的发光器粉末和清水，然后向四个试管中分别注入2 mL等浓度的葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液、蒸馏水。观察四个试管的发光情况。
实验结果：注射ATP溶液的C试管发光，其余三个试管不发光。
实验结论：萤火虫发光的直接能源物质是ATP。葡萄糖等有机物中的能量是不能直接被利用的。ATP才是生命活动的直接能源物质。
那么，ATP是什么呢？它的结构是怎样的呢？
二、讲授新课
（一）ATP的结构特点
1．中文名称：腺苷三磷酸
2．ATP的结构简式：A-P~P~P
A代表腺苷，P代表磷酸基团，“ ~ ”代表一种特殊的化学键，水解时释放出大量能量。
拓展：不同物质中的“A”不同（建议使用知识卡片：【知识解析】不同物质中的“A”含义不同）。
分析资料
一个成年人安静状态下，24 h内有40 kg的ATP水解。剧烈运动状态下，每分钟约有0.5 kg的ATP分解释放能量，供运动所需。在正常人体中ATP和ADP的总量很少，且基本保持一定，大约为2 mg～10 mg。在人体安静状态时，肌肉内ATP所含的能量只能供肌肉收缩1～2 s。
（1）从该资料可看出生物体内ATP有什么特点？
（消耗大，含量低，不能长时间储存。）
（2）ATP会不会出现供不应求的情况？
（不会。ATP和ADP可以时刻不停地发生相互转化。）
（二）ATP与ADP可以相互转化
ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个特殊的化学键很容易水解脱离开来，形成游离的Pi（磷酸），同时，储存在这个特殊化学键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP。
ATP和ADP可以迅速地相互转化，这种转化是不停地发生并且处于动态平衡当中。
引导学生思考：ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？
（不是，所需要的酶不同）
引导学生比较ATP水解和合成的过程：
（三）ATP的利用
结合图片展示，肌肉收缩、主动运输、大脑思考、生物发电、生物发光等都需要利用ATP。
ATP 水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？以主动运输为例，展示ATP是如何供能的。
1．参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP 水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
2．在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。
3．载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外。
总结：吸能反应总是与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量；
放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量贮存在ATP中。
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
能量通过ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。
拓展：转基因荧光树（建议使用知识卡片：【生物世界】转基因荧光树）。
三、课堂反馈
1．下图表示ATP的结构，其中的五碳糖为核糖。据图分析错误的是（ C ）
A．图中A代表的是腺嘌呤
B．图中b、c代表的是特殊的化学键
C．水解时b更容易断裂
D．图中a是RNA的基本组成单位之一
2．ATP是细胞的能量“货币”，其中储存着大量的活跃的化学能。有关说法正确的是（ D ）
A．ATP的合成总是伴随着有机物的氧化分解
B．ADP转化为ATP时，只需要Pi和能量
C．所有生物体内ADP转化成ATP所需要的能量都来自呼吸作用
D．ATP与ADP在活细胞中无休止地相互转化
3．下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（ C ）
A．叶肉细胞中合成的糖运输到果实
B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D．细胞中由氨基酸合成新的肽链
4．离子泵是一种具有ATP 水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP 的水解。下列叙述正确的是 （ C ）
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。
课件23张PPT。第2节 细胞的能量“货币”ATP第5章 细胞的能量供应和利用一、导入新课 相传，我国晋朝青年车胤由于家境贫寒，买不起灯油，无法在晚上读书。于是他在草丛中捉了很多的萤火虫，并且将它们装在薄薄的布袋子里，借着萤火虫发出的光读书。这就是“囊萤夜读”的故事。 萤火虫发光需要细胞提供能量。直接能源物质是什么呢？ 实验目的：探究使萤火虫发光的直接能源物质。
实验材料：萤火虫发光器干燥后研磨成的粉末、试管、蒸馏水；等浓度的葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液等。 资料：萤火虫发光的奥秘在于腹部后端细胞内的特殊发光物质荧光素。荧光素接受能量被激活后，在荧光素酶的催化下发出荧光。一、导入新课蒸馏水等量的发光器粉末和清水葡萄糖溶液ATP溶液脂肪溶液ABCD实验步骤一、导入新课实验结论萤火虫发光的直接能源物质是ATP。 葡萄糖等有机物中的能量是不能直接被利用的。ATP才是生命活动的直接能源物质。一、导入新课二、讲授新课（一）ATP的结构特点ATP是一种高能磷酸化合物1．中文名称：腺苷三磷酸
2． ATP的结构简式： A代表腺苷，P代表磷酸基团，“ ~ ”代表一种特殊的化学键，水解时释放出大量能量。ATPA－P～P～PA不同物质中的“A”含义不同 ②二、讲授新课（一）ATP的结构特点1．从该资料可看出生物体内ATP有什么特点？消耗大，含量低，不能长时间储存。2．ATP会不会出现供不应求的情况？不会。ATP和ADP可以时刻不停地发生相互转化。 一个成年人安静状态下，24 h内有40 kg的ATP水解。剧烈运动状态下，每分钟约有0.5 kg的ATP分解释放能量，供运动所需。在正常人体中ATP和ADP的总量很少，且基本保持一定，大约为2 mg～10 mg。在人体安静状态时，肌肉内ATP所含的能量只能供肌肉收缩1～2 s。 资料分析二、讲授新课（二）ATP与ADP可以相互转化ATPADP二、讲授新课（二）ATP与ADP可以相互转化 ATP和ADP可以迅速地相互转化， 这种转化是不停地发生并且处于动态平衡当中。思考：ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？ATP ADP+Pi+能量酶酶NO二、讲授新课（二）ATP与ADP可以相互转化酶酶二、讲授新课（三）ATP的利用肌肉收缩主动运输大脑思考生物发电生物发光Ca2+ATPATP 二、讲授新课（三）ATP的利用ATP是如何为生命活动供能的呢？Ca2+ATP 1．参与Ca2+ 主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP 水解的酶。当膜内侧的Ca2+ 与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。二、讲授新课（三）ATP的利用ATP是如何为生命活动供能的呢？Ca2+ADP 2．在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。二、讲授新课（三）ATP的利用ATP是如何为生命活动供能的呢？Ca2+ADP 3．载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+ 的结合位点转向膜外侧，将Ca2+ 释放到膜外。二、讲授新课 ATP的水解 ATP的合成吸能反应总是与____________相联系，由ATP水解提供能量；
放能反应总是与____________相联系，释放的能量贮存在ATP中。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。糖类、脂肪等有机物
储存有大量的能量，
但不能被直接利用ATP储存的能量相对较
少，但能被直接利用释放
储存ATP是细胞的能量“货币”。（三）ATP的利用转基因荧光树 原理：萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP 提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。
应用：科学家运用这一原理，将荧光素酶基因导入植
物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中
发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。白天，阳光
照射，公园与普通公园一模一样。晚上，这些树就自动发
光。公园里不需要路灯，一片通明。而且，光照非常柔和。
未来，夜间发光的树可能会成为街灯的天然替代品。三、课堂反馈1．下图表示ATP的结构，其中的五碳糖为核糖。据图分析错误的是（ ）C A．图中A代表的是腺嘌呤
B．图中b、c代表的是特殊的化学键
C．水解时b更容易断裂
D．图中a是RNA的基本组成单位之一三、课堂反馈2．ATP是细胞的能量“货币”，其中储存着大量的活跃的化学能。有关说法正确的是（ ）
A． ATP的合成总是伴随着有机物的氧化分解
B． ADP转化为ATP时，只需要Pi和能量
C． 所有生物体内ADP转化成ATP所需要的能量都来自呼吸作用
D．ATP与ADP在活细胞中无休止地相互转化D 三、课堂反馈3．下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（ ）
A． 叶肉细胞中合成的糖运输到果实
B． 吞噬细胞吞噬病原体的过程
C． 淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D．细胞中由氨基酸合成新的肽链C 三、课堂反馈4．离子泵是一种具有ATP 水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP 的水解。下列叙述正确的是 （ ）
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率C 四、课堂小结ATP全称：腺苷三磷酸结构简式：ATP合成的能量来源：与ADP相互转化：ATP的利用：用于各项生命活动光合作用呼吸作用ATP ADP+Pi+能量酶酶A-P～P～P再见
