资源简介

第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
一、教学内容分析
1.课标要求
【内容要求】解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
【学业要求】在阐明细胞生命活动过程中，能够认识物质与能量变化的关系。
2.教材分析
（1）地位、作用
细胞的能量“货币”ATP 是人教版《生物学必修一分子与细胞》第 5 章第 2 节的内容。本节课的重点在于对 ATP 结构和功能的理解和运用，在教材的课程设置中具有承上启下的作用。在结构上以腺嘌呤核糖核苷酸为基础构建 ATP 的结构模型;在功能上，ATP作为直接能源物质，并与之前所学需要吸收能量的生命活动相联系，为学习细胞呼吸和光合作用过程中的能量转化做铺垫。
（2）内容结构
1）ATP 的结构:由一个 ADP 分子和一个磷酸基团构成:ATP由1分子腺嘌呤1分子核糖3分子磷酸基团组成。
2）ATP 的功能:作为细胞的能量货币，为细胞的各项生命活动提供能量。
3）ATP 与 ADP 之间的转化过程:在细胞内，ATP 与 ADP 之间的转化过程是可逆的，分情况，物质可逆，能量不可逆。能量的释放与吸收过程是同时发生的。
4）ATP 在生物体内的作用:ATP 在生物体内通过一系列的化学反应，为细胞的各项生命活动提供能量，如肌肉收缩、神经冲动的传导等。
二、学情分析：
高中生在学习细胞的能量“货币”ATP 时，往往面临一些挑战。首先，ATP的概念可能对于他们来说比较抽象，因为它涉及到复杂的化学过程和生物机制其次，高中生可能还没有形成足够的化学基础知识，这使得他们很难理解 ATF的合成和分解过程。此外，高中生的学习风格也可能影响他们对该主题的理解。他们可能更倾向于通过直观的实验或图像来学习,而不是通过阅读大量的文字资料。因此，教师在教授这一节课时，需要采用多种教学方法，如使用模型、图表和互动实验，以帮助学生更好地理解 ATP 的概念和作用。同时，教师还可以设计一些实践活动，让学生在实践中探索 ATP 的功能，从而加深他们对这一主题的理解。
三、教学目标
1.生命观念：通过对 ATP 结构与功能、ATP 与 ADP 相互转化的分析，形成结构与功能观、物质与能量观，稳态与平衡观。
2.科学思维：通过情境创设，小组合作探究，模型构建等方式，解释 ATP是驱动生命活动的直接能源物质，激发学生的求知欲，培养学生的科学思维和科学探究能力。
3.科学探究：设计并进行实验探究 ATP 的作用，培养学生的实验设计、操作和结果分析能力。
4.社会责任：了解 ATP 在生产生活中的应用，增强学生对生物学知识的实际应用能力。培养学生关注生命科学发展、保护环境和节约能源的意识。
四、教学重点
1.ATP 的结构特点和功能。
2.ATP 与 ADP 的相互转化过程及意义。
五、教学难点
ATP与ADP的相互转化，解释ATP是驱动生命活动的直接能源物质。
教学思路和方法
本节课从日常生活中需要能量的场景出发，如运动员运动、萤火虫发光等实例引入ATP是直接能源物质这一概念，让学生理解细胞活动需要能量，而ATP起到直接供能的作用，在介绍萤火虫发光时，说明其发光过程需要能量，进而引出细胞内的能量通货ATP。展示ATP药物或者以动画展示ATP结构，介绍腺苷、磷酸基等组成部分，讲解分子简式及断键方式，使学生理解其结构特点，从而构建ATP结构概念。讲解通过比喻如“通货”的流转，借助动画展示ATP与ADP相互转化过程，并且联系光合作用、呼吸作用知识讲解ATP与ADP转化。结合教材图解，讲述吸能反应和放能反应与ATP分解和合成关系，再联系实际生活探讨ATP的用途，阐述ATP的利用。
七、教学过程
学习任务 教师活动 学生活动 教学意图
（一） ATP是一种高能磷酸化合物 【创设情境】播放萤火虫发光的奥秘视频。 【提出问题】提问学生： 1、萤火虫发光的生物意义是什么 萤火虫为什么能发光 3、“在发光过程中由什么物质直接提供能量？ 【知识回顾】糖类是主要的能源物质，脂肪是主要的供能物质但这两种化合物较为稳定，较难分解，若依靠他们分解供能会导致能量供速率很慢。上个世纪的科学家通过对肌肉收缩的研究，发现ATP才是细胞生命活动的直接供能物质。 【探究活动】实验材料:将离体荧光虫发光器研磨成粉末，然后制成荧光素试剂 实验工具:烧杯、量筒、试管、玻璃棒等 实验试剂:蒸馏水、脂肪溶液、葡萄糖溶液、ATP 注射液等 实验原理: 实验步骤:实验过程 问题： 本实验的变量是什么 为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质 实验结果说明什么 【自主学习】展示ATP的结构模型图,指导学生阅读教材，学习 ATP 的结构。 提问： (1)中文名称: (2)结构简式: (3)元素组成: (4)结构组成： (5)结构简式： 【讲授】 A:腺苷 P:磷酸基团 -:普通的化学键 ~:特殊化学键 2个 结合资料阐述 ATP 的供能机理: ATP供能原理： 分析阐述 ATP 中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，未端的磷酸基团具有较高的转移势能。ATP 在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 回答：1、主要是相互传递信号，以便繁衍后代 萤火虫腹部后端细胞内有特有的发光物质荧光素。 3、糖类、脂肪、ATP。 学生带着问题，以小组为单位进行实验探究展示学生用简笔画图示过程。 回答：1、自变量:添加的物质；因变量:是否发光；无关变量:温度等 2、使细胞内储存的能源物质消耗殆尽，排除自身能量的干扰。 3、ATP是细胞内直接的能源物质 回答:(1)中文名称: 腺苷三磷酸 (2)结构简式: (3)元素组成: C、H、0、N、P (4)结构组成 1分子腺嘌呤 1分子核糖 3分子磷酸基团 (4)结构组成： A:腺苷 P:磷酸基团 -:普通的化学键 ~:特殊的化学键 (5)结构简式： A-P~P~P 通过有趣的自然现象引入新课，激发学生的学习兴趣，同时引导学生思考生命活动中的能量转化问题。 在探究活动中让学生更好的理解ATP是直接能源物质。 通过模型建构，加深学生对ATP结构的理解。 通过对ATP分子结构的分析以及对ATP是高能磷酸化合物的理解，形成结构与功能相适应的观点。
（二） ATP与ADP可以相互转化 【探究活动】ATP的水解 ATP在酶的催化下水解，释放出大量能量，同时还生成了ADP（二磷酸腺苷）和游离的Pi。 尝试写出ATP水解的方程式。 思考：（1）ATP中哪个高能磷酸键容易断裂？（2）葡萄糖为什么不能直接为细胞供能，而ATP却可以？ ATP中含有2个储存能量的高能磷酸键，又由于高能磷酸键的不稳定，决定了ATP可以成为细胞内能量的货币。 【过渡】生物体的生命活动在不断消耗能量，意味着ATP在不断的水解。 提供资料： 资料1：成人体内ATP的总量2-10mg，在安静的状态下一天消耗的ATP为40kg，在活动的状态下，ATP的消耗可达0.5kg/min。 资料2：在安静的状态时，肌肉内ATP所释放的能量只能维持肌肉收缩1-2s。 思考：（1）ATP在细胞的含量多吗？（2）生物体如何补充生命活动所需要的大量的ATP呢？ 【探究活动】ATP的合成 （1）联系ATP的水解，引导学生思考利用什么材料来合成ATP （2）ATP合成所需的能量来自何处？ 提供资料：（1）医生通常给术后不能进食的病人注射葡萄糖生理盐水补充能量。（2）人们的主食米饭、面食的主要成分是淀粉，（3）植物在光照条件下，叶绿体能合成ATP，也能制造糖类；在无光条件下，叶绿体不能合成ATP，也不能制造糖类。根据以上信息，引导学生尝试写出ATP合成的化学方程式。 ADP在酶的催化作用下，可以接受能量，并与一个游离的Pi的结合，合成ATP。 因此，ATP和ADP可以相互转化。 ATP和ADP相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，ATP和ADP相互转化的速率越快，单位时间供能越多。ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性。 【过渡】ATP水解产生的能量对生物体的生命活动有什么作用呢？ 掌握ATP→ADP+Pi+能量 思考回答问题 得出结论：ATP的存量有限，但是消耗量大。 进一步思考，得出ATP在分解的同时，还在源源不断的合成。 掌握ADP+Pi+能量→ATP 了解ADP转化为ATP的能量来源: 对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，ATP合成所需的能量来自于细胞呼吸；对于绿色植物来说，ATP合成所需的能量来自细胞呼吸和光合作用。 形成结构决定功能的生命观念。 利用多媒体演示，将抽象的ATP与ADP间的关系形象化 认同ATP和ADP可以快速相互转化，ATP也不会在体内大量储存而导致浪费。 培养科学思维能力。
（三） ATP 的利用 合成ATP的能量来自呼吸和光合作用 分解ATP的能量到哪去了？ 多媒体演示 机械能（如肌细胞收缩） 热能（如维持体温） 渗透能（如主动运输） 电能（如电鳗放电） 光能（如萤火虫发光） 化学能 请一位同学阅读药品说明书，告诉大家临床上ATP通常可用于治疗心肌炎、脑溢血后遗症等。 ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？ 物质可逆，能量不可逆，反应过程也不可逆。（反应过程的酶、反应场所、能量不同） 常用于心肌病、肝炎、进行性肌萎缩、神经性耳聋等疾病的治疗 阅读图5-7归纳ATP的利用 参与总结分析 培养学生理解和归纳能力。
（四） 课堂 小结 师生共同 归纳总结
（五） 作业 练习 1、ATP的结构式可以简写为（ ） A、A-P-P~P B、A-P~P~P C、A~P~P-P D、A~P~P~P 2、草履虫的纤毛运动和变形虫的变形运动，都是肌动蛋白利用ＡＴＰ提供的能量完成的，此时能量利用的形式为（　　） 　　A、机械能　　　B、渗透能　　 　　C、化学能　　　　D、电能 3、下列哪些生理活动会导致细胞内ＡＤＰ含量增加（　　　　　） 　 Ａ　小肠绒毛上皮细胞吸收Ｋ＋和Ｎａ＋ 　Ｂ　肾小管对葡萄糖的重吸收 　Ｃ　纺锤体牵引染色体向细胞两极移动 　Ｄ　甘油进入小肠绒毛上皮细胞 学生练习 使学生能够学以致用。

展开更多......

收起↑