關于細胞的能量“通貨”
——ATP的課堂教學研究

李桂君

河北滄縣中學

關于細胞的能量“通貨”
——ATP的課堂教學研究

李桂君

河北滄縣中學

ATP的分子結構簡式及其結構特點，ATP和ADP之間的相互轉化及其對細胞內能量代謝中的意義。

細胞的能量；ATP；課堂教學過程

一、教學過程的設計----創設問題情境、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，并指導學生閱讀說明書中關鍵的一句“三磷酸腺苷二鈉參與體內脂肪、蛋白質，糖、核酸以及核苷酸的代謝。當體內吸收、分泌、肌肉收縮及進行生化合成反應需要能量時，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，還與能量有關，而ATP又是如何提供能量的呢？這就是今天我們要講的內容《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收縮能力。

3材料用具。制備好的腓腸肌，質量濃度為0.65克∕分升的氯化鈉溶液、質量濃度為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）的培養血中。

步驟二：在載玻片的中央滴2滴質量濃度為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。測量結果，肌肉長度變短。

分析討論：

（1）離體肌肉為什么放在質量濃度為0.65g∕dl的氯化鈉溶液中？

使肌肉保持正常的生理狀態。

（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，物質的運輸等其他生命活動所需要的能量也是由ATP直接提供的。

結論：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的課堂教學過程

（一）ATP的分子結構簡式

過渡語言：再一次呈現搜集的ATP藥物說明書，指導看分子式，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鍵簡寫—。

即ATP的分子結構簡式是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，從而引出結論“ATP是高能磷酸化合物”。

此處可以拓展學生的視野：留一課后思考題，讓學生課下查閱資料，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。

設問：其中釋放的能量有什么用途呢？

通過閱讀課本，學生總結了ATP釋放能量的多方面利用途徑。包括細胞分裂、營養物質吸收、神經系統活動、肌肉收縮等。然后放多媒體觀看螢火蟲發光的圖片，電鰻魚放電的圖片得出結論：ATP中的化學能還可以轉化為光能，電能。

再一次呈現搜集來的有關ATP的藥品及資料，讓學生又懂得了ATP在醫學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

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

師設問：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能提供的。

過渡語：把這個問題與剛講過的實驗聯系起來可以知道：糖等能源物質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的相互轉化

最后師點出：1.ATP和ADP相互轉化的速度快。

2.ATP在生物體中含量很少，，但是，是相對穩定的，一直處于動態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）總結鞏固

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