臨清市生物必修一第五章第2節(jié)《細(xì)胞的能量通貨-ATP》教案——劉玉文

1、“高中生物穎韜工作室”整理 學(xué)校 臨清一中 學(xué)科 生物 編寫(xiě)人 劉玉文 審稿人 李永忠第五章第2節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”ATP一、教材分析 中學(xué)生物學(xué)課程通常包括十大主題，在細(xì)胞這一主題中，初中側(cè)重于細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，而高中則側(cè)重于細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)和功能，細(xì)胞的各種生命活動(dòng)，突出了“活細(xì)胞”的特性，加強(qiáng)了物質(zhì)和能量代謝的內(nèi)容。ATP是生命直接能源物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換和傳遞的“中轉(zhuǎn)站”，它既區(qū)別于被形容為“生命燃料”的糖類和儲(chǔ)能物質(zhì)脂肪，又為后續(xù)的光合作用，呼吸作用中具體能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程作了鋪墊，在所有生物的代謝中占有普遍的重要地位。二、教學(xué)目標(biāo)（1)知識(shí)目標(biāo) 簡(jiǎn)述ATP

2、的化學(xué)組成和特點(diǎn)，寫(xiě)出ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；解釋ATP在能量代謝中的作用。 (2)能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力，自主學(xué)習(xí)能力，理論聯(lián)系實(shí)際能力。 (3)情感目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)意識(shí)，科學(xué)精神。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) （1）ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用 （2）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化四、學(xué)情分析 必修1第二章學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，已明確了主要能源物質(zhì)、儲(chǔ)能物質(zhì)、能源物質(zhì)等概念，這為進(jìn)一步學(xué)習(xí)ATP是直接能源物質(zhì)作了鋪墊，也是在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中需要注意區(qū)分的幾個(gè)概念；必修1第三章以及初中時(shí)學(xué)生也已經(jīng)接觸了有關(guān)光合作用、呼吸作用等生命現(xiàn)象，這又為學(xué)生學(xué)習(xí)光合作用和呼吸作用中能

3、量的轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。五、教學(xué)方法1學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見(jiàn)后面的學(xué)案。2新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)合作探究、精講點(diǎn)撥反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)六、課前準(zhǔn)備課件制作七、課時(shí)安排：1課時(shí)八、教學(xué)過(guò)程 (一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對(duì)性。（二）新課引入、展示目標(biāo)溫故知新 細(xì)胞中的下列物質(zhì)中有哪些含有能量（） 、糖類、脂肪、水、無(wú)機(jī)鹽 問(wèn)題探討“銀燭秋光冷畫(huà)屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽?？椗恰！弊屛覀冎販靥拼?shī)人杜牧這首情景交融的詩(shī)句，想象夜空中與星光媲美的點(diǎn)點(diǎn)流螢，思考有關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題。 1、螢火蟲(chóng)發(fā)光的

4、生物學(xué)意義是什么？ 2、螢火蟲(chóng)體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？ 3、螢火蟲(chóng)發(fā)光的過(guò)程有能量的轉(zhuǎn)換嗎？（教材問(wèn)題探討） 由于是小組討論，得出的結(jié)論五花八門(mén)，有道理的給予肯定。這些問(wèn)題是為引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)后面要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生有學(xué)習(xí)與借鑒的意義。 提出課題細(xì)胞的能量“通貨”ATP（三）合作探究、精講點(diǎn)撥。探究一：ATP的功能 教師： 聯(lián)系“螢火蟲(chóng)發(fā)光器”的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)思考，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用培養(yǎng)皿、試管、活螢火蟲(chóng)（摘下其尾部發(fā)光器備用）、ATP制劑、質(zhì)量濃度為1.2g/dL的葡萄糖溶液、生理鹽水、蒸餾水以及必需的實(shí)驗(yàn)用具。問(wèn)題：1、你能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？ A搗碎的發(fā)光器、生理鹽水加入ATP制劑5mL

5、 B搗碎的發(fā)光器、生理鹽水加入葡萄糖溶液5mL C搗碎的發(fā)光器、生理鹽水加入蒸餾水5mL2、選擇螢火蟲(chóng)的發(fā)光器為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)。 （參考答案：主要是它發(fā)光的現(xiàn)象容易觀察等） 3、將發(fā)光器搗碎的目的： （參考答案：增大發(fā)光細(xì)胞與溶液接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速度。） 4、本實(shí)驗(yàn)的原理是： （參考答案：蒸餾水不是能源物質(zhì)，葡萄糖不是直接的能源物質(zhì)，他們都不會(huì)使熄滅的離體發(fā)光器重新發(fā)光，而ATP能使離體的發(fā)光器重新發(fā)光）理解關(guān)于變量、自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量、對(duì)照實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)語(yǔ)言表達(dá)能力，將感性知識(shí)上升到理性知識(shí)。 用此“虛擬實(shí)驗(yàn)”與教材的探究活動(dòng)比較，可以進(jìn)一步驗(yàn)證ATP在生命活動(dòng)中起到的作用。接著向?qū)W

6、生出示ATP片劑或注射液的使用說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明ATP是真實(shí)存在的，而且已經(jīng)用于醫(yī)療實(shí)踐，并加深學(xué)生對(duì)ATP功能的理解。探究二：ATP的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)是生物學(xué)的一個(gè)基本原理，ATP具有怎樣的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)才能擔(dān)當(dāng)“如此重任”呢？引出后面的內(nèi)容“ATP分子中具有高能磷酸鍵”。此時(shí)讓學(xué)生閱讀教材回答學(xué)案上的下列問(wèn)題： 1、寫(xiě)出ATP（三磷酸腺苷）的分子結(jié)構(gòu)，并標(biāo)出所有符號(hào)代表的意義。 2、ATP中的兩個(gè)磷酸基團(tuán)之間（P和P之間）用“”表示的化學(xué)鍵是_。其水解過(guò)程中，釋放的能量是一般共價(jià)鍵的_倍以上（如ATP水解生成ADP和磷酸時(shí)，釋放的能量多大30.54KJ/mol，而6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖和磷酸

7、時(shí)，釋放的能量只有13.8kJ/mol）。含有高能磷酸鍵的化合物統(tǒng)稱為_(kāi)。 3、ATP中_（哪個(gè)）高能磷酸鍵，在一定條件下容易水解生成_和_放出能量，生成的兩者_(dá)（容易/難以）再捕獲能量重新生成ATP。ATP在細(xì)胞內(nèi)形成后不到1分鐘的時(shí)間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化，一個(gè)成年人在靜止?fàn)顟B(tài)下，24小時(shí)內(nèi)竟有40kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。 在第三個(gè)問(wèn)題中的后半部分相當(dāng)于閱讀材料，教師可在學(xué)生填寫(xiě)完后對(duì)答案時(shí)提出疑問(wèn)或者讓學(xué)生自己提出疑問(wèn)，進(jìn)入后面的課題。 限于學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)，關(guān)于ATP的結(jié)構(gòu)，在此不宜過(guò)于深入。但要知道學(xué)生分析教材中的三個(gè)色塊代表的含義，明確ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中所有符號(hào)代表的含義，特別要強(qiáng)調(diào)ATP中大量的

8、化學(xué)能儲(chǔ)存的部位，通過(guò)查找并分析相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)分析ATP中高能磷酸鍵與一般化合物中普通化學(xué)鍵的區(qū)別。 對(duì)于ATP的形成途徑，因?yàn)閷W(xué)生還沒(méi)有學(xué)習(xí)細(xì)胞呼吸和光合作用的過(guò)程，在此雖不宜太具體的講解，但教學(xué)中應(yīng)抓住教材中“ATP再生迅速且含量穩(wěn)定、移動(dòng)迅速、供能高效”的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生分析ATP在能量“轉(zhuǎn)移”中所起到的關(guān)鍵作用。物質(zhì)變化總是伴隨著能量的消耗或釋放，線粒體的呼吸作用氧化分解有機(jī)物釋放能量，核糖體合成蛋白質(zhì)、細(xì)胞膜主動(dòng)運(yùn)輸、高爾基體合成分泌功能等需要能量，“產(chǎn)能”和“耗能”在空間上存在矛盾：細(xì)胞內(nèi)有多種能源物質(zhì)，如糖類、脂質(zhì)等有機(jī)物都儲(chǔ)存著大量且穩(wěn)定的能量，這些能源物質(zhì)的穩(wěn)定性，利于大量?jī)?chǔ)存能量

9、，但不利于及時(shí)靈活的利用這些能量，能量的“穩(wěn)定儲(chǔ)存”和“靈活利用”之間也發(fā)生了抵觸。讓學(xué)生感悟在神奇的自然選擇過(guò)程中之所以“選中”ATP作為生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，是因?yàn)锳TP既解決了線粒體“產(chǎn)能”和細(xì)胞各處都要“耗能”在空間上的矛盾，又解決了能量在糖類、脂肪等物質(zhì)中“穩(wěn)定儲(chǔ)存”和細(xì)胞代謝需要“靈活利用”的矛盾。從而正確理解ATP在能量代謝的過(guò)程中扮演的角色-能量“通貨”。引導(dǎo)學(xué)生從兩種不同角度分析這一過(guò)程，實(shí)際上就是提高學(xué)生分析與推理能力的過(guò)程。探究三：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化教師：如果一個(gè)人不吃不喝，大約至少能活3天，也就是我們體內(nèi)的自由水可以使人使用3天。那么人體如果沒(méi)有ATP的合成，又

10、能活多長(zhǎng)的時(shí)間呢？（聯(lián)系人體實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）數(shù)據(jù)顯示：氰化鉀它就是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在36分鐘內(nèi)就會(huì)死亡。但一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg，在緊張活動(dòng)的情況下，ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min。問(wèn)題：大家可以跟自己的體重比一下，能得出什么結(jié)論呢？（通過(guò)師生互動(dòng)，得出ATP的特性就是：含量少，轉(zhuǎn)化快。這對(duì)于構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定的供能環(huán)境具有十分重要的意義。）問(wèn)題：ATP和ADP是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？ 具體教授過(guò)程中可以讓學(xué)生在學(xué)案填寫(xiě)如下內(nèi)容： 1、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化： ATP _（注意條件） 2、ATP水解時(shí)放出的能量可用于_、_和_。 3、ATP

11、在細(xì)胞內(nèi)的含量是_的，但ATP在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化是_的。 4、對(duì)人和動(dòng)物來(lái)說(shuō)，ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需能量，來(lái)自_作用，對(duì)綠色植物來(lái)說(shuō)，ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需能量，來(lái)自_和_。 5、ATP作為直接能源物質(zhì)，水解后可用于各種生命活動(dòng)，如轉(zhuǎn)變?yōu)椋篲（用于合成代謝）、_（用于肌肉收縮）、_（用于物質(zhì)的主動(dòng)運(yùn)輸）、_（生物電、生物發(fā)光）、_（用于維持體溫）等。 另外做設(shè)計(jì)部分此類內(nèi)容的綜合性稍高點(diǎn)的題目作為鞏固練習(xí)，難度不宜太高。問(wèn)題：ADP轉(zhuǎn)化成ATP的過(guò)程中，所需要的能量由誰(shuí)來(lái)提供呢？（學(xué)生結(jié)合書(shū)上圖片，開(kāi)動(dòng)腦筋，自己找出ATP形成的途徑，并理解；教師再作詳細(xì)總結(jié)。）探究四ATP的利用教師：（1）吸能反

12、應(yīng)總是與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)總是與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量?jī)?chǔ)存在ATP中。能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。（2）細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存能量的物質(zhì)有糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等，細(xì)胞內(nèi)消耗能源物質(zhì)的順序是：糖類 脂肪 蛋白質(zhì)。一般情況下生物體內(nèi)細(xì)胞利用的能源物質(zhì)是糖類，而且糖類中的能量需要分解釋放傳遞給ATP，轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能，才能供給各種生命活動(dòng)利用，從而解決能量的“穩(wěn)定儲(chǔ)存”和“靈活利用”的矛盾。（3）直接供給生命活動(dòng)能量的能源物資是ATP。在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞中，ATP是一種關(guān)鍵物資。ATP是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”，它有利于能量的運(yùn)輸和

13、協(xié)調(diào)供給，如線粒體呼吸釋放能量合成的ATP，可以轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜用于主動(dòng)運(yùn)輸和細(xì)胞分裂等生命活動(dòng)，從而解決“產(chǎn)能”和“用能”在空間上的矛盾。學(xué)生活動(dòng)：結(jié)合課本圖，討論ATP還有哪些用途，從而對(duì)該圖進(jìn)行補(bǔ)充和完善。（ATP中的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變成機(jī)械能、化學(xué)能、電能、滲透能、光能等其它形式的能量。）回歸情景創(chuàng)設(shè)引入中顯示的各項(xiàng)生命活動(dòng)，再次與學(xué)生共同討論ATP中能量的利用過(guò)程。強(qiáng)調(diào)此轉(zhuǎn)化過(guò)程能量是不可逆，反應(yīng)過(guò)程也是不可逆的。（可以讓學(xué)生關(guān)于這個(gè)文圖展開(kāi)討論，提示：從反應(yīng)過(guò)程的酶、反應(yīng)場(chǎng)所、能量不同幾個(gè)方面分析討論。）（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)。教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)。設(shè)計(jì)意

14、圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的反饋糾正。（課堂實(shí)錄）（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案，布置作業(yè)九、板書(shū)設(shè)計(jì) 細(xì)胞的能量“通貨”ATP一、ATP是各項(xiàng)生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)全稱：三磷酸腺苷 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A-PPP二、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化ADPPi能量ATP三、ATP的生成途徑光合作用和呼吸作用四、ATP的利用肌肉收縮（機(jī)械能）吸收和分泌（滲透能）合成物質(zhì)（化學(xué)能）神經(jīng)傳導(dǎo)和生物電（電能）十、教學(xué)反思本節(jié)課按照課標(biāo)要求，倡導(dǎo)學(xué)案式教學(xué)，以小組互助然后填寫(xiě)學(xué)案的方式組織教學(xué)，能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)構(gòu)建過(guò)程。本節(jié)課不僅較好地利用了教材上的“問(wèn)題探究”，而且善于從現(xiàn)實(shí)生活中尋找更加靈活的典型例子，巧妙地引導(dǎo)學(xué)生從不同角度考慮問(wèn)題，一正一反，相互輝映，使學(xué)生充分體會(huì)什么是自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量以及什