关于细胞的能量“通货”——ATP的课堂教学研究

李桂君

河北沧县中学

关于细胞的能量“通货”
——ATP的课堂教学研究

李桂君

河北沧县中学

ATP的分子结构简式及其结构特点，ATP和ADP之间的相互转化及其对细胞内能量代谢中的意义。

细胞的能量；ATP；课堂教学过程

一、教学过程的设计----创设问题情境、引入新课

展示课前搜集的三磷酸腺苷二钠的药品，有片剂，针剂，并告诉学生三磷酸腺苷二钠实际上就是ATP，ATP的中文名称是三磷酸腺苷，并指导学生阅读说明书中关键的一句“三磷酸腺苷二钠参与体内脂肪、蛋白质，糖、核酸以及核苷酸的代谢。当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应需要能量时，三磷酸腺苷又分解成二磷酸腺苷及磷酸基，同时释放出能量”由这一句可知，ATP不仅与新陈代谢有关，还与能量有关，而ATP又是如何提供能量的呢？这就是今天我们要讲的内容《新陈代谢与ATP》

二、探究ATP的生理作用的思路

1探究目标。了解ATP的生理作用。

2探究原理。ATP能使疲劳的腓肠肌恢复收缩能力。

3材料用具。制备好的腓肠肌，质量浓度为0.65克∕分升的氯化钠溶液、质量浓度为1.2克∕分升的葡萄糖溶液、ATP针剂、解剖盘、铜锌叉、玻璃分针、剪刀、载玻片、坐标纸、滴管、吸水纸、培养皿。

4探究步骤：

步骤一；剪下长约1cm，宽约0.5cm的一小条新鲜的蛙腓肠肌，放在盛有质量浓度为0.65g∕dL的氯化钠溶液（浓度与蛙细胞外液的浓度相当）的培养血中。

步骤二：在载玻片的中央滴2滴质量浓度为0.65g∕dL的氯化钠溶液，用玻璃分针挑取该腓肠肌，放在载玻片上的氯化钠溶液中，并且使肌肉呈直线状。

步骤三：将载玻片放在坐标纸上，测量并记录肌肉的长度。用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉丧失收缩功能，肌肉疲劳不能收缩为止。

步骤四：向刚刚丧失收缩功能的这块离体肌肉上滴1滴葡萄糖溶液，用铜锌叉刺激肌肉2-3次，测量并记录其长度。测量结果，肌肉长度不变。

步骤五：用吸水纸吸去肌肉上的溶液，再向肌肉上滴1滴ATP溶液，用铜锌叉刺激肌肉2-3次，测量并记录其长度。测量结果，肌肉长度变短。

分析讨论：

（1）离体肌肉为什么放在质量浓度为0.65g∕dl的氯化钠溶液中？

使肌肉保持正常的生理状态。

（2）离体肌肉在滴加ATP之前，为什么用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉不能收缩为止？

消耗尽肌肉中原先存在的ATP，以减少对实验结果的影响。

（3）滴加葡萄糖溶液时肌肉长度不变，而滴加ATP溶液时肌肉收缩这说明了什么？

ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源（而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源）。

过渡语言：ATP不仅能使肌肉收缩，就是细胞的分裂，物质的运输等其他生命活动所需要的能量也是由ATP直接提供的。

结论：ATP是生物体进行生命活动所需能量的直接来源。

过渡语言：ATP为什么能为生物体的生命活动直接提供能源呢？这要从以下几个方面来解决。

三、细胞的能量“通货”----ATP的课堂教学过程

（一）ATP的分子结构简式

过渡语言：再一次呈现搜集的ATP药物说明书，指导看分子式，问：其有几部分组成？三部分：腺嘌呤、核糖、三个磷酸基团。

腺嘌呤、核糖合在一起称为腺苷简写成A，磷酸基团简写成P、三个用T代表，连接磷酸基团之间的键是高能磷酸键简写～，连接腺苷和磷酸基团之间的键是普通化学键简写—。

即ATP的分子结构简式是A—P～P～P，中文名称是三磷酸腺苷。

注意：连接磷酸基团之间的高能磷酸键很不稳定，并且远离A的那个高能磷酸键易断裂也易形成，断裂时释放的能量是30.54kj，而高能化合物水解时释放的能量是20.92kj，做一比较，从而引出结论“ATP是高能磷酸化合物”。

此处可以拓展学生的视野：留一课后思考题，让学生课下查阅资料，找出生物体中还有哪些高能磷酸化合物？

设问：ATP既是高能磷酸化合物，其中的能量又是如何释放的呢？

（二）ATP的水解

先点明此处是重点。

水解的过程：ATP在水解酶的作用下，先是远离A的那个高能磷酸键断裂，最远的那个磷酸基团脱离下来，成为游离的磷酸。同时将储存的能量也释放出来。剩下含有两个磷酸基团的部分称为二磷酸腺苷即是ATP→ADP+Pi+能量。

设问：其中释放的能量有什么用途呢？

通过阅读课本，学生总结了ATP释放能量的多方面利用途径。包括细胞分裂、营养物质吸收、神经系统活动、肌肉收缩等。然后放多媒体观看萤火虫发光的图片，电鳗鱼放电的图片得出结论：ATP中的化学能还可以转化为光能，电能。

再一次呈现搜集来的有关ATP的药品及资料，让学生又懂得了ATP在医学上多方面的利用例如治疗心肌炎，脑溢血后遗症等。

此处针对有的学生在考试前紧张，吃不下饭，浑身无力这一问题。

（三）ATP的合成

让学生阅读教材后回答：在有关酶的作用下ADP可以接受能量，同时与一个游离的磷酸结合重新形成ATP即：ADP+Pi+能量→ATP。

师设问：ATP合成过程中的能量是从哪里来的呢？（请大家阅读教材后回答）。

学生会答出：人和动物是由葡萄糖等有机物氧化分解释放出来的化学能提供的，绿色植物是由光能以及葡萄糖等有机物氧化分解释放出来的化学能提供的。

过渡语：把这个问题与刚讲过的实验联系起来可以知道：糖等能源物质不能直接为生物体的生命活动提供能量，必须先储存在ATP中，通过ATP的水解再释放出来供给生命活动的需要。

（四）ATP和ADP的相互转化

最后师点出：1.ATP和ADP相互转化的速度快。

2.ATP在生物体中含量很少，，但是，是相对稳定的，一直处于动态平衡中保证生物体对能量的需要。

（五）理解ATP是能量的通用货币

1mol葡萄糖彻底分解释放的能量是2870kJ，但是这些能量就像存在银行里的钱，是不能直接利用的。

1分子的ATP末端磷酸基团水解时，释放出的能量是30.54kJ，而这个能量就像口袋里的零钱，它能被生命活动直接利用。

（六）总结巩固

从生物进行生命活动耗能的知识和ATP的基础知识方面进行总结，构成完善的知识体系，并最终理解ATP在生物生命活动中的作用和地位。最后增加补充练习以巩固。