5.2细胞的能量“货币”ATP教学设计（表格式） 高一上学期生物人教版必修1

第2节 细胞的能量“货币”ATP教学设计
教学目标
1.通过对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应。 2.通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，能解释ATP是细胞中的能量“货币”的原因，及相互转化的意义。 3.通过对生活实例的讨论分析，能说出细胞中哪些生命活动需要ATP提供能量。
教学内容
教学重点： 1.ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。
教学难点： 1.ATP与ADP相互转化过程中的能量来源和去路，解释 ATP是细胞生命活动的直接能源物质。
教学过程
学习 任务教师活动学生活动设计意图创设情境 导入新课朗诵唐代诗人杜牧《秋夕》体会诗中流萤的情境。 针对萤火虫的发光机理让学生质疑。 引入本节课的课题小组讨论： ⒈萤火虫发光的生物学意义是什么？ ⒉萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ ⒊萤火虫发光的过程有能量的转换吗？激发学生的好奇心和学习兴趣。 激励学生质疑，提高学习的主动性。理解“ATP是生命活动的直接能源物质”萤火虫发光需要细胞提供能量，这些能量是什么？ 【知识回顾】生命活动主要的能源物质是什么？ 细胞内良好的储能物质是什么？动物细胞内糖类的储能形式是什么？在细胞中，除了糖类，脂肪，还有没有其他和能量供应有关的物质呢？ 【探究活动一】：实验设计（3分钟） 探究：促使萤火虫发光的直接能源物质是什么？ 实验材料和用具：萤火虫数十只（用适量荧光素和荧光素酶替代模拟），蒸馏水，葡萄糖，脂肪、蛋白质、ATP及必要实验器材。 注意：对照性原则、单一变量原则、等量性原则 【过渡】 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，应具有怎样的结构呢？学生分组思考讨论后进行实验设计。 方案： 取五支试管编号1、2、3、4、5号。 2.在五支试管中各加入2ml的荧光素和荧光素酶溶液。 3.分别在五支试管中加入2ml的蒸馏水，葡萄糖溶液，植物油、蛋白质溶液和ATP溶液。 4.置于黑暗环境中，观察试管中是否发出荧光。 预测实验结果：1、2、3、4四支试管中均无荧光出现，5号试管中有荧光出现。 结论：ATP是萤火虫发光的直接能源物质，葡萄糖和脂肪等都不是。通过实验设计培养学生的科学思维和科学探究核心素养。 理解ATP化学组成的特点【探究活动二】：构建ATP的结构模型。 阅读教材P86～87，解决以下问题： 1.ATP的元素组成 2.ATP的全称是什么 3.请用方片表示腺嘌呤，用五边形表示核糖，用圆片表示磷酸，构建ATP分子的结构模型。 4.ATP结构简式中 A代表？P代表？～代表？ 5.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物 强调“~”，联系物理知识解释该特殊的化学键:ATP中相邻的两个磷酸基团都带负电荷，同种电荷会相互排斥，因此这种化学键不稳定。尤其是远离腺苷的那个末端的磷酸基团，有一种离开ATP而与其他分子相结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。 ATP就如同一个被压缩了的弹簧，分子内部具有较高的转移势能。当压缩的弹簧松开，就如同特殊化学键断裂，此时能量被释放。 【过渡】 ATP水解释放能量后转化为什么物质了？观察ATP的化学结构图，利用图片材料，构建ATP的物理结构模型。 回答问题并整理知识： 1.ATP仅含C、H、O、N、P五种元素 2. 3.ATP中，A代表腺苷、T代表三、P代表磷酸基团。 学生理解AMP、ADP、ATP之间的关系。 AMP：腺苷一磷酸。 ADP：腺苷二磷酸 ATP：腺苷三磷酸 ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。 4.学生思考并分析ATP是一种高能磷酸化合物的原因。 学生通过资料分析、阅读药物说明及构建ATP物理模型，加深对ATP分子结构的理解。通过类比弹簧，使学生认同ATP是一种高能磷酸化合物。初步形成物质的功能与结构相适应的观念。认识“ATP和ADP可以相互转化”【资料分析】一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为40kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min；在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s所需的能量；在正常人体中ATP和ADP的总量很少，且基本保持一定，大约为2mg～10mg。 【思考】： （1）生物体内ATP含量有什么特点？ （2）ATP会不会出现供不应求的情况？为什么？
【探究活动三】：构建ATP与ADP相互转化的模型 以小组为单位，进行活动 阅读P87-P89,解决以下问题： 1.尝试写出ATP合成和水解的反应式 2.形成ATP的能量来源有哪些？ 3.ATP中的能量可用于哪些生命活动？ 4.ATP与ADP相互转化的过程是否可逆？ 【过渡】 ATP中释放的能量到哪里去了？是怎样为生命活动供能的？
1.通过资料分析可知：细胞中ATP的含量低而消耗量大。ATP需要源源不断的快速产生。 2.学生分组进行ATP与ADP相互转化的模型构建，写出ATP合成及ATP水解的化学方程式。 3.学生理解合成ATP需要的原料，及能量来源。对绿色植物来说，既可来自光能又可来自呼吸作用释放的能量；对动物、人、真菌、细菌来说，均来自呼吸作用释放的能量。
4.学生从能量的来源和去向、反应条件和反应场所等方面分析，可知ATP与ADP的相互转化物质可逆，能量不可逆，是两个截然不同的生理过程。
学生认同ATP与ADP可以快速相互转化，ATP不会在体内大量储存而导致浪费。 培养学生的推理分析能力，明白ATP与ADP之间相互转化的供能机制对于生物进化及构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。ATP的利用【探究活动四】：ATP的利用 观察课本P88图5-6，思考： 1.观察下图思考讨论: 所有生命活动都由ATP直接供能吗 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的，如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP。 2.观看ATP直接供能的过程视频，思考ATP是如何为生命活动供能的呢？ 请同学们描述Ca2＋主动运输载体蛋白是如何利用ATP的 参与主动运输转运Ca2+的载体蛋白有两种作用,一是运输作用,结合Ca2+进行跨膜运输;二是催化作用,能催化ATP水解。 3.ATP的供能机制 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结构发生变化,活性也被改变,因而可以参与各种化学反应。 4.为什么称ATP为能量“货币”？ 吸能反应总是与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量；放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量贮存在ATP中。 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。糖类、脂肪等有机物中的稳定的化学能要想被利用，必须首先氧化分解转变成ATP中活跃的化学能。正是由于细胞内具有ATP这种能量货币，才能及时而持续的满足细胞对各项生命活动的需求。学生阅读教材，观看视频，思考讨论。能描述Ca2+的载体蛋白有两种作用及ATP的供能机制。联系生活实际，列举ATP的利用。ATP是绝大多数细胞的直接能源物质。 阅读教材，了解吸能反应、放能反应与ATP的联系。会解释ATP是细胞的能量“货币”的原因：1.细胞许多吸能反应与ATP水解反应相联系，由ATP水解供能；许多放能反应与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中。2.能量通过ATP在放能反应和吸能反应之间流通。 认识生命的复杂性，形成结构决定功能的生命观念。
研究性学习【与社会的联系】 1.通过基因工程技术，将荧光素酶基因导入植物体内，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光。你觉得荧光树的培育有何价值？未来的夜晚，荧光树会否成为街灯的替代品？ 2.ATP荧光检测仪，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。提示：几乎所有生物活细胞中含有的ATP的量都很少可看作一个定值。你认为ATP荧光检测仪有何用途？ 由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物的残留量，用于判断卫生状况。 学生讨论荧光树的培育价值及应用范围。 了解ATP荧光检测仪的用途，可用于判断卫生状况。 学生课后完成课题研究“ATP是不是兴奋剂 ” 引导学生运用所学知识解决能源短缺的问题，培养学生的社会责任。 尝试培养学生探究的意识，并利用所学知识，对各种生物学现象进行理性的解释。