1、学校 临清一中 学科 生物 编写人 刘玉文 审稿人 李永忠 第五章第 2 节 细胞的能量“通货”ATP 一、教材分析 中学生物学课程通常包括十大主题，在细胞这一主题中，初中侧重于细胞的结构，而 高中则侧重于细胞亚显微结构和功能，细胞的各种生命活动，突出了“活细胞”的特性， 加强了物质和能量代谢的内容。ATP 是生命直接能源物质，是细胞内能量转换和传递的 “中转站” ，它既区别于被形容为“生命燃料”的糖类和储能物质脂肪，又为后续的光合作 用，呼吸作用中具体能量的转化过程作了铺垫，在所有生物的代谢中占有普遍的重要地位。 二、教学目标 （1)知识目标 简述 ATP 的化学组成和特点，写出 ATP 的
2、结构简式；解释 ATP 在能量代谢中的作用。 (2)能力目标 培养学生综合思维能力，自主学习能力，理论联系实际能力。 (3)情感目标 培养学生科学意识，科学精神。 三、教学重点和难点 （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 四、学情分析 必修 1 第二章学生已经学习了糖类、脂肪、蛋白质等有机物，已明确了主要能源物质、 储能物质、能源物质等概 念，这为进一步学习 ATP 是直接能源物质作了铺垫，也是在本节 课的学习中需要注意区分的几个概念；必修 1 第三章以及初中时学生也已经接触了有关光 合作用、呼吸作用等生命现象，这又为学生学习光合作用和呼吸作
3、用中能量的转化奠定了 基础。 五、教学方法 1学案导学：见后面的学案。 2新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑情境导入、展示目标合作探究、精讲点 拨反思总结、当堂检测发导学案、布置预习 六、课前准备 课件制作 七、课时安排：1 课时 八、教学过程 (一)预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）新课引入、展示目标 温故知新 细胞 中的下列物质中有哪些含有能量（ ） 、糖类 、脂肪 、水 、无机盐 问题探讨“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。 ”让我们重温唐代诗人杜牧这首情景交融的诗句，想象夜空中与星光媲美的点点流
4、萤，思 考有关的生物学问题。 1、萤火虫发光的生物学意义是什么？ 2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 3、萤火虫发光的过程有能量的转换吗？（教材问题探讨） 由于是小组讨论，得出的结论五花八门，有道理的给予肯定。这些问题是为引起学 生的学习兴趣，对后面要进行的实验奠定基础，对学生有学习与借鉴的意义。 提出课题 细胞的能量“通货”ATP （三）合作探究、精讲点拨。 探究一：ATP 的功能 教师： 联系“萤火虫发光器”的经典实验，引导思考，设计实验，用培养皿、试管、活 萤火虫（摘下其尾部发光器备用） 、ATP 制剂、质量浓度为 1.2g/dL 的葡萄糖溶 液、生理盐水、蒸馏水以及必需的实验用具。 问
5、题：1、你能否设计实验？ A 捣碎的发光器、生理盐水加入 ATP 制剂 5mL B 捣碎的发光器、生理盐水加入葡萄糖溶液 5mL C 捣碎的发光器、生理盐水加入蒸馏水 5mL 2、选择萤火虫的发光器为实验材料的优点。 （参考答案：主要是它发光的现象容易观察等） 3、将发光器捣碎的目的 （参考答案：增大发光细胞与溶液接触面积，加快化学反应速度。 ） 4、本实验的原理是： （参考答案：蒸馏水不是能源物质，葡萄糖不是直接的能源物质，他们都不会使熄 灭的离体发光器重新发光， ，而 ATP 能使离体的发光器重新发光） 理解关于变量、自变量、因变量、无关变量、对照实验，培养语言表达能力，将感性知识 上升到
6、理性知识。 用此“虚拟实验 ”与教材的探究活动比较，可以进一步验证 ATP 在生 命活动中起到的作用。接着向学生出示 ATP 片剂或注射液的使用说明书，说明 ATP 是真 实存在的，而且已经用于医疗实践，并加深学生对 ATP 功能的理解。 探究二：ATP 的结构 结构与功能相适应是生物学的一个基本原理，ATP 具有怎样的结构和特点才能担当“如此 重任”呢？引出后面的内容“ATP 分子中具有高能磷酸键” 。此时让学生阅读教材回答学 案上的下列问题： 1、写出 ATP（三磷酸腺苷）的分子结构，并标出所有符号代表的意义。 2、ATP 中的两个磷酸基团之间（P 和 P 之间）用“”表示的化学键是 _。
7、其水解过程中，释放的能量是一般共价键的_倍以上（如 ATP 水解生成 ADP 和磷酸时，释放的能量多大 30.54KJ/mol，而 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖和磷酸时， 释放的能量只有 13.8kJ/mol） 。含有高能磷酸键的化合物统称为_。 3、ATP 中_ _（哪个）高能磷酸键，在一定条件下容易水解生成 _和_放出能量，生成的两者_（容易/难以）再捕获能量重新生成 ATP。ATP 在 细胞内形成后不到 1 分钟的时间就要发生转化，一个成年人在静止状态下， 24 小时内竟有 40kg 的 ATP 发生转化。 在第三个问题中的后半部分相当于阅读材料，教师可在学生填写完后对答案时提出 疑问或者
8、让学生自己提出疑问，进入后面的课题。 限于学生的化学基础，关于 ATP 的结构，在此不宜过于深入。但要知道学生分析 教材中的三个色块代表的含义，明确 ATP 结构简式中所有符号代表的含义，特别要强调 ATP 中大量的化学能储存的部位，通过查找并分析相关数据来分析 ATP 中高能磷酸键与一 般化合物中普通化学键的区别。 对于 ATP 的形成途径，因为学生还没有学习细胞呼吸和光合作用的过程，在此虽不 宜太具体的讲解，但教学中应抓住教材中“ATP 再生迅速且含量稳定、移动迅速、供能高 效”的特点，引导学生分析 ATP 在能量“转移”中所起到的关键作用。物质变化总是伴随 着能量的消耗或释放，线粒体的呼
9、吸作用氧化分解有机物释放能量，核糖体合成蛋白质、 细胞膜主动运输、高尔基体合成分泌功能等需要能量， “产能”和“耗能”在空间上存在矛 盾：细胞内有多种能源物质，如糖类、脂质等有机物都储存着大量且稳定的能量，这些能 源物质的稳定性，利于大量储存能量，但不利于及时灵活的利用这些能量，能量的“稳定 储存”和“灵活利用”之间也发生了抵触。让学生感悟在神奇的自然选择过程中之所以 “选中”ATP 作为生命活动的直接能源物质，是因为 ATP 既解决了线粒体“产能”和细胞 各处都要“耗能”在空间上的矛盾，又解决了能量在糖类、脂肪等物质中“稳定储存”和 细胞代谢需要“灵活利用”的矛盾。从而正确理解 ATP 在能
10、量代谢的过程中扮演的角色- -能量“通货” 。引导学生从两种不同角度分析这一过程，实际上就是提高学生分析与推 理能力的过程。 探究三：ATP 与 ADP 的相互转化 教师：如果一个人不吃不喝，大约至少能活 3 天，也就是我们体内的自由水可以使人使用 3 天。那么人体如果没有 ATP 的合成，又能活多长的时间呢？（联系人体实际，激发学生 学习兴趣） 数据显示：氰化钾它就是阻止人体内新的 ATP 合成的毒药，人中毒后在 36 分钟内就 会死亡。但一个成人一天在静止状态下所消耗的 ATP 为 48kg，在紧张活动的情况下，ATP 的消耗可达 0.5kg/min。 问题：大家可以跟自己的体重比一下，能
11、得出什么结论呢？ （通过师生互动，得出 ATP 的特性就是：含量少，转化快。这对于构成细胞内稳定的供能 环境具有十分重要的意义。 ） 问题：ATP 和 ADP 是怎样相互转化的？ 具体教授过程中可以让学生在学案填写如下内容： 1、ATP 与 ADP 的相互转化： ATP _（注意条件） 2、ATP 水解时放出的能量可用于_、_和_。 3、ATP 在细胞内 的含 量是_的，但 ATP 在细胞内的转化是_的。 4、对人和动物来说，ADP 转化成 ATP 所需能量，来自_作用，对绿色植物 来说，ADP 转化成 ATP 所需能量，来自_和_。 5、ATP 作为直接能源物质，水解后可用于各种生命活动，如
12、转变为： _（用于合成代谢） 、_（用于肌肉收缩） 、_ （用于物质的 主动运输） 、_（生物电、生物发光） 、_（用于维持体温）等。 另外做设计部分此类内容的综合性稍高 点的题目作为巩固练习，难度不宜太高。 问题：ADP 转化成 ATP 的过程中，所需要的能量由谁来提供呢？ （学生结合书上图片，开动脑筋，自己找出 ATP 形成的途径，并理解；教师再作详细总结。 ） 探究四 ATP 的利用 教师：（1）吸能反应总是与 ATP 水解的反应相联系，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
13、。 （2）细胞内储存能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质等，细胞内消耗能源物质的顺 序是：糖类 脂肪 蛋白质。一般情况下生物体内细胞利用的能源物 质是糖类，而且糖类中的能量需要分解释放传递给 ATP，转变成活跃的化学能， 才能供给各种生命活动利用，从而解决能量的“稳定储存”和“灵活利用”的 矛盾。 （3）直接供给生命活动能量的能源物资是 ATP。在生物体内能量的转换和传递中， ATP 是一种关键物 资。ATP 是生物体内能量转换的 “中转站” ，它有利于能量的 运输和协调供给，如线粒体呼吸释放能量合成的 ATP，可以转移到细胞膜用于主 动运输和细胞分裂等生命活动，从而解决“产能”和“用能”在空间上的
14、矛盾。 学生活动：结合课本图，讨论 ATP 还有哪些用途，从而对该图进行补充和完善。 （ATP 中的化学能可以转变成机械能、化学能、电能、渗透能、光能等其它形式的能量。 ） 回归情景创设引入中显示的各项生命活动，再次与学生共同讨论 ATP 中能量的利用过 程。 强调此转化过程能量是不可逆， 反应过程也是不可逆的。 （可以让学生关于这个文图展开 讨论，提示：从反应过程的酶、反应场所、能量不同几个方面分析讨论。 ） （四 ）反思总结，当堂检测。 教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。 设计意图：引 导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。 （课堂实录） （五）发导学案，布
15、置作业 九、板书设计 细胞的能量“通货”ATP 一、ATP 是各项生命活动的直接能源物质 全称：三磷酸腺苷 结构简式：A-PPP 二、ATP 与 ADP 的相互转化 ADPPi能量 ATP 三、ATP 的生成途径光合作用和呼吸作用 四、ATP 的利用 肌肉收缩（机械能） 吸收和分泌（渗透能） 合成物质（化学能） 神经传导和生物电（电能） 十、教学反思 本节课按照课标要求，倡导学案式教学，以小组互助然后填写学案的方式组织教学，能引 导学生主动参与知识构建过程。本节课不仅较好地利用了教材上的“问题探究” ，而且善于 从现实生活中寻找更加灵活的典型例子，巧妙地引导学生从不同角度考虑问题，一正一反， 相互辉映，使学生充分体会什么是自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验，有利 于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力。本节课大量采用鼓励 性评价机制，发挥学生潜能，注意培养学生敢于质疑，敢于创新，大胆猜想的科学精神和 态度价值观。学案教学使学生在课堂上不只是抬着头听讲或者是无意义的讨论，而是要不 停的将所讨论所思考的结果填写在学案上，让学生养成随时动笔记的习惯，促进学生积极 改变学习方式，培养学生主动建构知识。不足之处是：时间较紧，使得一部分巩固练习留 待课后完成。
