ATP

《细胞的能量“通货”——ATP》生活化设计
1 设计思想
《生物课程标准》认为，生物科学不仅是众多事实和理论，也是一个不断探究的过程。倡导探究性学习，目的是“力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，突出创新精神和实践能力的培养”。本节内容虽然知识难度不是很大，可引导学生通过阅读、讨论、思考以及联系生活实际来学习本课时的内容，但是又由于部分内容比较抽象，所以可以采取探究式，从感性材料入手，层层设问，逐渐深化知识；通过多媒体调动学生多种感官的活动，调动学生学习的积极性；通过拓展探究实验，进一步提高学生的科学素质和探究能力。
2 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。
3 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用中能量的转化奠定了基础。
4 教学目标的确定
课程标准的具体内容标准中，与本节有关的表述是“解释ATP在能量代谢中的作用”，其中内容包括ATP的分子结构及其特点，ATP与ADP的相互转化，ATP的利用等。依据新课程、教科书和学生实际将本节课的教学目标确定为：
①知识目标：简述ATP的化学组成和特点，写出ATP的结构简式；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。体验玩中学的乐趣。
5 教学重点和难点
重点：ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用；难点：ATP与ADP的相互转化
6 教学策略

教学内容
基本策略

ATP是直接能源物质 该部分内容抽象，首先通过游戏，激发学生的学习兴趣，通过引导学生回忆，搭建建构脚手架；通过实验设计让学生感受知识的产生过程，加深对生物学科本质的理解；通过“通货”的比喻，理解直接能源物质与主要能源物质的区别

ATP的结构简式 通过ATP药物实物呈现，增强学生对ATP的感性认识；通过阅读资料ATP药物说明书和课件呈现ATP的结构，以及“写一写”等环节，加强学生对ATP的理解。

ATP与ADP相互转化 通过资料2，让学生分析数据，从中体验ATP在细胞中的特点，可继续采用“通货”的比喻，并通过动画形式，图文转化提问，学生算一算等师生互动活动，加强理解记忆、培养理解能力和表达能力；通过学生自学，师生共同归纳，注意与光合作用、呼吸作用知识的衔接，并与ATP的结构、功能的知识浑然一体，为进一步学习后面的知识奠定基础。

ATP的利用
一方面是要充分发挥学生的主体性，积极调动参与教学活动，让学生自己说一说，举一举例；另一方面是要充分利用教材上的图解，让学生在看图解的基础上，联系实际，讨论ATP还有哪些用途

7 教学过程
7．1 环节一：引入的设计
〖游戏情景创设〗——引入
（1）课件显示：游戏规则
让学生体验该游戏蕴藏着的奇妙和好奇！激发学生的兴趣。教师引导进入问题情景：该游戏中，手臂自动上举需不需要消耗能量？
（2）引导复习：通过问题让学生回忆前面学过的能源物质。
并通过问题：细胞中的糖类、脂肪、蛋白质等有机物中都储存着大量稳定的化学能，生命活动需要的能量能直接利用它们吗？引出ATP是直接的能源物质，并通过介绍实验材料，要求学生探究验证实验。
（3）实验设计探究：萤火虫的荧光粉发光实验
实验操作：A.用小刀将萤火虫的发光器割下，置入甲、乙两只试管中，分别各加入 2m水；
现象：两只试管均有短时间的黄色荧光出现。
B.待黄色荧光消失后，在甲试管中加入2ml葡萄糖溶液，在乙试管中加 入 2mlATP溶液。
现象：甲试管不发光，乙试管发光。
问题：此实验可以得出什么结论？
（学生阅读、观察实验过程和实验现象，思考、讨论回答实验中的问题）
〖结论〗：ATP是各项生命活动的直接能源物质。
衔 接：ATP既然是生命活动的直接能量物质，我们大家现在在思考等活动都要消耗该物质，那么它到底是何方神圣呢？接下来就让我们近距离来认识它。
7．2 环节二：ATP结构的教学设计
ATP是什么物质呢？
（1）教师呈现ATP药物及说明，要求学生通过阅读资料了解ATP的结构，化学和物理性质等。介绍ATP为动力的纳米发动机等生活实际和学生感兴趣的新科技内容，寓教于乐，形成ATP的感性认识，为进一步学习奠定基础。让学生上黑板写一写ATP的结构简式。巩固知识。
（2）课件显示ATP结构动画（教师讲解）
（3）向学生介绍腺苷、磷酸基，讲授ATP的分子简式及断键方式，让学生了解高能磷酸键。
师生共同归纳ATP的名称、简式、物质性质、功能，形成对ATP的理性认识。
衔 接：大家知道ATP这种物质的一些特征，但是它在活细胞中又是怎么样的呢？呈现资料2
7．3 环节三：ATP和ADP可以相互转化
〖情景创设〗：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3～6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？
呈现资料3：算一算。通过计算，让学生明白ATP中的能量和葡萄糖中的比起来还很小，同时老师通过“通货”的比喻，将ATP比作零用钱，它会随着花销而减少，因此要维持正常生活必须不断兑开大面值的钞票给予补充，强调有机物分解时释放的能量可以被用来合成ATP，这样就更能深刻理解“通货”这个比喻；并通过动画形式播放ATP与ADP相互转化，图文转化提问，加强理解记忆，培养理解能力和表达能力。
〖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。）
〖问题〗：该转化是不是可逆反应？
引导学生讨论，总结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。）
衔 接：我们拿着ATP这种货币，到底能买点什么东西呢？换句话说，ATP有哪些利用途径呢？
7．4 环节四：ATP的利用教学设计
通过说一说，充分打开学生的思维，教师归纳ATP利用的几种形式。
〖教师讲解〗 ：
（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。
（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。）
7．5 环节五：总结设计
通过黑板的概念图对能源物质进行总结，强调ATP和ADP相互转变及其能量的来源与去路。细胞内既有吸能反应，又有放能反应，吸能联系ATP的水解，放能联系ATP的合成，能量通过ATP分子在吸能与放能中循环流通。因此，我们可以形象地把它比喻成细胞内流通的能量“通货”。
然后把本节课的课题写出：细胞的能量“通货”——ATP
7．6 环节六：〖评价反馈〗——学生做导学提纲中的练习题，教师检查讲评。
7．7 环节七：课外探究设计
〖课外探究〗 ：
课前“手臂自动举起”实验的机理是什么？再次体验，尝试，并查找资料，提出假设和解释。

课外读
ATP发现于1929年, 1939-41年间美国科学家Fritz Lipmann证明ATP是细胞内的能量分子并创造了”高能磷酸键”一词 (这哥们1957年因为发现辅酶A(CoA)而获得诺贝尔医学奖,（同年英国首相邱吉尔获得文学奖).1948年苏格兰化学家Alexander Todd终于通过化学方法成功合成了ATP分子并获得了1957年的诺贝尔化学奖(同年,杨振宁和李政道分享了物理奖). 此后ATP的生物合成成了一座”科学高峰”,引无数科学家们竞折腰.在1940-1950年间,科学家们证明动物细胞通过呼吸在线粒体内产生大量ATP,而植物分子则通过光合作用在叶绿体内生成大量ATP. 1960年美国科学家Efraim Racker从线粒体中提取出了”F0-F1ATPase” 即ATP synthase, 次年英国科学家Peter Mitchell大胆提出了”化学渗透假说” (chemiosmotic hypothesis, 这哥们因此获得了1978年的诺贝尔化学奖)。美国科学家Paul D Boyer, 英国科学家John E. Walker因为弄清楚了ATP synthase的结构并提出了这一机理获得1997年诺贝尔化学奖(同年朱棣文获物理奖). 而这个旋转机理在1996-97年分别由美,德,日的三位科学家通过不同手段证明… …
（课外查资料，培养学生继续探究意识。）
〖板书设计〗 ：
细胞的能量“通货”——ATP

导学提纲
一、本节学习目标
1.举例说出生物体内或细胞中发生的各种能量形式可以相互转变，认同生命活动的过程是普遍联系的。
2.举例说出细胞内的吸能反应和放能反应。
3.简述ATP的结构和化学特点。写出ATP的分子简式。
4.解释ATP在能量代谢中的作用。
二、课堂导学
说一说：紧握手掌过程可能涉及到哪些能量形式的转化？

肌肉中有哪些能源物质分解可以提供能量？

资料1：
线粒体肌病是遗传缺损引起线粒体代谢酶缺陷，使ATP合成障碍、能量来源不足导致的一种疾病。 主要症状是肌肉无力、肌肉萎缩以及运动不耐受。
试一试: 假如你是医生,你会给这种病人开什么药方补充能量?

写一写：
?ATP全称是：
?ATP结构简式：
探一探：设计实验证明ATP是直接的能源物质
1、用解剖刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉。

资料2
氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在3～6分钟内就会死亡。一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，人体内ATP含量只够剧烈运动10秒左右.人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。ATP不能被储存，因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗.
从这则资料中的数据，你能得出什么结论？

论一论：ATP与ADP的相互转化过程是可逆的吗？

连一连：

ATP 国库
糖类 钞票
光能 存折

练一练：

能源来源能量直接来源
主要能源物质
生物体内重要储能物质
动物细胞内的储能物质
植物细胞内的储能物质
最终能源来源

1 ATP转化为ADP可表示如下:式中X表示( )

A、H2O B、[H] C、P D、Pi
2 ATP在细胞内的含量及其生成是（ ）。
A.很多，很快 B.很少，很慢 C.很多，很慢 D.很少，很快
3 在剧烈运动时，人体骨骼肌所需要的能量直接来源于（ ）。
A.肌糖原 B.葡萄糖 C.ATP D.磷酸肌酸
4、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
5 议一议:列举细胞内一些吸能反应和放能反应
附1 ATP药片说明书:
【别名】 三磷酸腺甙钠;三磷酸腺苷二钠;三磷腺苷钠;腺三磷 ,三磷酸腺苷 【外文名】Adenosine Tripho hate ,ATP ,Atriphos, Fosfabion, Myotriphas,Striadyne,Triadenyl 【适应症】 1.临床上现用于心力衰竭、心肌炎、心肌梗塞、脑动脉硬化、冠状动脉硬化、急性脊髓灰质炎、进行性肌萎缩性疾患。 2.本品与辅酶Ａ等配制的复方注射液，用于肝炎、肾炎、心力衰竭等。 【用量用法】 肌注或静注：１次２０ｍｇ，１日１～３次，肌注、静注都用注射用的三磷酸腺甘，另附有缓冲液溶解，再以５％～１０％葡萄糖液１０～２０ｍｌ稀释后缓慢静注，也可用５％～１０％葡萄糖液稀释后静滴。 【注意事项】 1.静注宜缓慢，以免引起头晕、头胀、胸闷及低血压等。由于本品在终止室上性发作过程中，可发生多种心律失常和全身反应，尽管是瞬间反应，无需处理，但仍具有一定潜在危险。故使用本药时宜连续心电图监测，密切注意病人全身反应；治疗剂量宜从小剂量开始，无效时逐渐加量，１次不宜超过４０ｍｇ；另外，本品对窦房结有明显抑制，因而对病窦综合征或窦房结功能不全或老年人慎用或不用。 2.脑出血初期忌用。 3.本品受热后易降低效价，应在低温、干燥处保存。 4.有过敏史者不宜使用。 5.部分疗效不确切，应引起注意，切勿滥用。

课后反思

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