第一节 细胞与能量教学设计
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文档简介
杭州师范大学
第三章 细胞的代谢
第一节 细胞与能量教学设计
一、指导思想
1、认知结构论者奥苏伯尔重视原有知识经验系统的作用，又强调关心学习材料本身的内在逻辑关系。本节课从学生的认识经验出发，以问题为纽带，以展示图片、视频为媒介，架设起生活与教材之间的桥梁，重视教材中三大线索内容之间的联系，以此激发学生探究的欲望，引导其主动探究生物知识。
2、运用STS教育思想融入教学过程，通过生活实际问题的解答与认识，初步了解相关现象的科学本质以及现代技术与人类健康发展的关系，为学生培养社会责任感、养成健康的生活方式、终生发展具有一定的帮助作用。
3、以“探究式学习”为指导思想，营造富有情趣的问题情境和氛围，开展自主、合作、探究性的学习，组织学生主动观察、分析现象来建构系统学习知识，达到转变学习方式的目的。
4、斯金纳提出的及时反馈原则：在学生对新知有了一定理解的基础上，进行检测反馈练习，及时纠正学生的错误概念，引导学生建立正确的科学概念与观点。
二、教材分析
《细胞与能量》选自普通高中课程标准实验教科书《生物学》（浙科版）必修1第三章“细胞的代谢”第一节。
教材内容分析：先介绍了细胞中有哪些能源物质，它们可以通过细胞的光合作用、呼吸作用等代谢吸能、放能。把学生带入到细胞与能量的学习情景中，又为后面“ATP是细胞的能量通货”做好了铺垫。在ATP部分，主要介绍了ATP分子结构、ATP与ADP相互转化及ATP的形成途径等内容。
教材内容特点和地位分析:
本节课是在认识了细胞的分子组成与结构、生物新陈代谢的基础上来进行学习的，能使学生更好地理解细胞与能量的关系。由于ATP知识贯穿于生物的整个新陈代谢过程，是细胞代谢的重要环节，为后续的《细胞呼吸》和《光合作用》的理解打下基础，具有承上启下的作用。
三、学情分析
高二学生对细胞需要物质的认识比较深入，对于能量守恒以及之间转化的相关知识在高一下学期物理课学习上有一定的掌握，但对细胞中能量转化的实质不甚了解。本节课的重点就是通过图示、视频与探究实验，引导学生主动地认识细胞中的能量通货，通过阐明ATP在能量代谢中的作用，自觉形成生物体结构和功能的相统一的观点。
四、教学目标
1、知识目标：
（1）能够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。
（2）能够举例说出细胞内的吸能反应和放能反应。
（3）掌握ATP的分子简式、简述ATP的化学组成和特点
（4）理解ATP与ADP的相互转化，能说明ATP的生成途径。
2、能力目标：
（1）通过ATP与ADP相互转化关系，认识ATP在细胞中作为能量流通的原因，培养分析现象、进行比较并能进行总结的能力；
（2）通过阅读资料、读图（能量转化的大自然与生活情景、ATP推动细胞做功的关系图）
等形式培养获取信息的能力。
3、情感、态度、价值观目标：
（1）通过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不是孤立的，而是有机联系的辩证唯物主义观点。
（2）通过阐明ATP在能量代谢中的作用，认同生物体结构和功能的相统一的观点。
（3）在合作讨论中，培养团结互助的团队精神。
（4）树立“生命现象的可认识性”的辩证观以及“学以致用”的价值观。在创设情境基调中，让学生在分析自己身体内发生的ATP—ADP循环及其重要意义过程中，体验到生物学原理在生产及生活实践中的价值，加强学生对日常生活中生物科学知识的认识与理解。
五、教学重点难点
难点：ATP与ADP的相互转化。
重点：ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。
六、教学方法
1、直观教学法（通过图片观察、视频观看与资料分析等直观教学，促进学生相关能量知识的建构，指导全体学生动脑思考、动口表达。）
2、启发式教学（通过不断设置一些启发性的探究问题，引导学生从生活中看问题，启发学生带着求知欲不断分析、思考、讨论、推测，引导学生主动地深入对细胞能量的认识。）
3、合作研讨法（开展小组讨论活动，引导学生更愿意相互交流学习，探究新知，进而攻克本节课的重难点。）
七、课时安排
1课时
八、学生活动设计
1、观察CAI画面，回答能量的转化过程。观看视频，归纳重难点知识。
2、观察并分析探究实验，小组讨论交流，分析并理解有机物（如糖类）不能直接给细胞生命活动提供能量。
3、阅读小资料,了解ATP在生物体内的特点。
4、思考、回答练习。
九、教学过程设计
（一）、创设情境，导入新课
【多媒体展示】田径赛场上牙买加选手博尔特200米飞跑镜头。
或者【视频播放】窦文涛侃奥运：博尔特称王源自神秘肌肉纤维
【导入】暑假里，大家都在关注什么呀？奥运会，在北京非常顺利、非常精彩的进行着。当 我们在电视机前观看田径跑步比赛时，是不是很激动？博尔特“飞鸟”的9秒69表现，简直是神速啊。站在北京奥运会百米决赛跑道上的牙买加选手，除了博尔特、鲍威尔，还有弗拉特。在女子百米决赛中，牙买加包揽三块奖牌，弗雷泽10秒78获得冠军。不客气地说，就整体实力而言，牙买加其实已经超过了美国，成为世界第一短跑强国。
牙买加人在短跑项目上何以如此强悍？英国格拉斯哥大学曾经想来揭秘，在对超过200名牙买加运动员的研究分析中，发现有70%的人体内拥有一种能改进与瞬间速度有关的肌肉纤维，就是这些纤维可以使运动员跑得更快，而在澳大利亚队员中，这个比例仅为30%。
前面学习了细胞的基本结构，我们知道肌肉纤维是一种细胞。正是这种细胞帮助牙买加人跑得这么神速。飞跑需要能量，到底这种细胞与能量有什么的关系呢？今天我们就来学习本章“细胞的代谢”中的“细胞与能量”。
（二）、重难点突破，师生活动主干线
1、能量的转化
【多媒体展示】瀑布景观图片，配以轻音乐。
【设景提问一】“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”是李白诗人对瀑布壮观景色的赞叹。慢慢吟唱这句诗，我们可以想象出这样一幅画：瀑布从高耸山涧潇潇倾泻而下，非常的澎湃汹涌……作为对科学的探索者，我们不妨破坏下这种意境，分析这能量的转化过程。（水由势能转化为动能）（由于学生都在物理中学习能量转化的知识，所以这个回答对于学生来说，只需要教师稍稍提醒就能解答，这也体现了学科之间的相互渗透。）
【设景提问二】这三林间茂盛的绿叶，在光照下生长，又进行着怎样的能量转化过程？（光合作用：光能转化为化学能；呼吸作用：化学能转化为其他能。）
【引导】能量守恒定律告诉我们：能量只能从一种形式转变为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造。世界万物能量的转化时时刻刻存在着，也包括着生物的新陈代谢。生物的繁衍，必须不断地与外界发生物质与能量的交换。
【多媒体展示】行驶的汽车
【思考与讨论】思考这张照片中，存在的能量转化过程。
【讲述】汽油分子氧化释放的化学能转化为汽车的动能、汽车灯的光能。
【多媒体展示】原子的模式图、脂肪分子模式图
【回忆】原子中的带负电荷的电子围绕质子运行，具有势能。生物体活细胞也是由分子排列而成的，分子由原子构成，也具有势能。在这里，我们把生物体活细胞各种分子具有的势能称之为“化学能”。
【引导】细胞内的有序性才能使得细胞表现出了生命的功能。比如氨基酸必须按一定的顺序排列形成蛋白质，再“几经周折”排列成细胞的结构。怎样维持一个系统的有序性呢？这需要做功,需要消耗能量。
【比喻】这好比我们的实验室，其中的各种仪器、各种实验材料、试剂等等，只有在保持整理的情况下才能维持有序的状态。
2、放能与吸能反应
【讲述】放能、吸能反应的概念。
【自由回答】举例生活中的吸能、放能反应。（氨基酸合成蛋白质、糖类的氧化……）
【引导】细胞有序性的维持需要能量，生命活动也都离不开能量。那这能量会不会像汽油分子燃烧氧化一样由细胞内的分子燃烧释放而来？这能量与能量分子之间会有什么样的神秘关系呢？
【过渡】合成自身“组成物质、贮存能量”，谓之“新”，分解自身“组成物质、释放能量”，谓之“陈”。生命运动的本质就是生物体的自我更新。
【小资料】据估计，人体内的组成物质平均每80天就有一半被分解，其中组成肺、骨骼和大部分肌肉的蛋白质的寿命约为185天，而组成肝脏、血浆的蛋白质的寿命更短，只有10天左右。生物体只有不断地与周围环境进行物质和能量的释放，才能延续生命。科学家们应用示踪元素测知，人体内约有98%的物质每年被新的物质所代替，一年之内，几乎全部更新。
【思考与讨论】 这则小资料能说明什么问题？
【自由发表】（四人为一小组，讨论交流，有一位代表发表观点，但是每次都要派不同的代表发言，以促进每位学生的发展，下同）
【点拨】分析这些活动，说明生命活动——新陈代谢需要物质与能量的自我更新。伴随着物质的代谢，能量代谢速度很快。
【回忆】引导学生理解：能量的释放是指储存在有机物中的能量，随着有机物的氧化分解而释放出来的过程。我们学过哪储存能量的有机物有哪些？（糖，脂类、蛋白质）。主要能源物质是什么？（糖类）储存能量的物质是什么？（脂肪）最终能源是？（太阳能）
【设问】是否由这些物质来直接提供能量呢？
3、ATP是细胞中的能量通货
（1）ATP的分子简式
【过渡】下面我们就针对上面这个问题，进入探究实验——葡萄糖和ATP是否能直接提供能量。
【实验】用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取两等份分别装入两支试 管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失，然后分别将2ml葡萄糖溶液和ATP注射液加入试管中。
【思考与讨论】从A、B试管的实验现象中你得出什么结论
结论：葡萄糖不能为萤火虫的发光器直接供能，ATP能。
【总结】葡萄糖里的能量不能直接利用，我们把它比作是存折里的钱，那么ATP能直接供能，可以比作现金，即流通的货币，简称“通货”。这节课我们就一起探讨“细胞的能量通货——ATP”吧。
【设疑】什么是ATP呢？
【实物/多媒体展示】 展示ATP针剂、片剂，学生了解观察。
【提问】ATP能够直接供能，我们也知道， 结构决定功能，那么我们生物体内这么特别的物质又具有怎么样的结构呢？是不是真的与我们的货币长的相仿呢？
【多媒体展示】 ATP的分子简式
【思考与回答】1、ATP的中文名称？
2、ATP由什么单位构成？
【讲授】 （重点讲述ATP的分子结构）
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，分子中具有高能磷酸键。ATP中高能磷酸键水解，释放大量的能量，供细胞生命活动利用。
【拓展】高能磷酸键是一种特殊的化学键，断裂时，能释放出比普通的化学键多得多的能量，而且它很活泼。特别是远离A的高能磷酸键容易生成，伴随能量储存；也容易断裂，伴随能量的释放。为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？（高能磷酸化合物是指水解1mol该物质能释放20.92千焦以上能量的磷酸化合物。1molATP水解时释放的能量高达30.54千焦，所以ATP是高能磷酸化合物。
【练一练】
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
2．一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是（ ）。
A、1，2，2 B、1，2，1 C、1，3，2 D、2，3，1
3． ATP中大量化学能储存在( )
A、腺苷内 B、磷酸基团内 C、腺苷与磷酸基团连接键内 D、高能磷酸键内
（2）、ATP与ADP的转化
【讨论】从练习3引出问题：
1、ATP供能时，释放哪个化学键中的能量？
2、ATP供能过程中，可形成哪些产物？
【多媒体展示】ATP水解过程
【学生活动】学生根据释放能量的来源和形成的产物，写出ATP水解过程的反应式。
【资料】
1、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。
2、肌肉收缩的直接能源物质是ATP。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。
【讨论】通过以上资料，你能得到什么信息？
【小结】
正常人每天ATP的转变量几乎接近于体重，但在体内存在的ATP的量是很少的。ATP和ADP在体内可以相互转化，ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的。只有不断相互转化，才能保证生命活动所需能量源源不断供给，从而构成生物体内稳定的供能系统。这种相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
【学生活动】写出ATP形成过程的反应式。
【总结】ATP和ADP相互转化的特点。
【多媒体播放】ATP与ADP转化的flash动画。
【即时回顾】ATP和ADP相互转化的循环图。
【解析】ATP在水解酶的作用下水解时，远离腺苷的磷酸键断裂释放大量的能量，是放能的过程，用于吸能反应（耗能反应）。当ADP和Pi在合成酶的作用下，再次结合形成ATP时，必须从周围吸收相同的能量。这能量由放能反应提供。这个过程在细胞中时刻发生，因为生物体内的ATP含量是恒定的。这就需要在ATP不断分解为ADP的过程中，ADP也不断地合成ATP。
【看图与理解】看图：ATP推动细胞做功。
【举例说明】由学生看图理解，表达图中的关系。
【提问】ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？
【讨论】分析了这循环过程，我们才能知道这是不是可逆的。那么，ADP 转化成ATP所需的能量从哪里来？到哪去？
（3）ATP的形成
学生分析，教师加以点评、总结。
【引导】在放能反应中，我们知道呼吸作用可以将化学能转变为其他能。那绿色植物吸收光能储存能量转变为化学能，可以形成ATP么？
【讲述】呼吸作用可以形成ATP。
呼吸过程中：有机物氧化分解释放出来的能量中的一部分→转移到ATP的高能磷酸键中→再通过ATP水解为ADP，释放出能量→供各项生命活动利用。
线粒体把葡萄糖分解，释放的能量用于ATP的形成，在现金和存折之间起到了怎样的作用？说明葡萄糖里不能直接利用的能量可以转变成ATP进行直接供能。
【回忆】植物在形成ATP时，还有一个能量来源，大家还记得光合作用吗？
光能在光合反应中，最终去向是哪里？有机化合物（淀粉，糖类）
【点拨】实际上光能首先被色素分子吸收并转化成电能，提供给ADP形成ATP然后ATP再把能量提供给有机物储存起来。（光能→通过光合作用→ATP中化学能→最终储存在糖类等有机物中→绿色植物自身利用或通过食物链转换到人和动物体内。）
【回顾】由探究实验证明：细胞中绝大多数需要能量的生命活动，是由ATP水解直接提供能量的。我们来总结植物中ATP的利用去向。
【板书】
【过渡】对于绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需的能量来自于呼吸作用和光合作用；对于人、高等动物、真菌和大多数细菌来说，ADP转化成ATP时所需的能量除来自于呼吸作用外，人和高等动物还可以来自磷酸肌酸的转移。
【多媒体展示】关于磷酸肌酸水解的资料
【拓展】肌酸具有促进肌细胞生长，增加瘦体重的作用。对于健美训练者来说，合理使用肌酸能间接地增大肌肉体积。因为有了更多的能量，训练者便能进行更高强度的训练，促进肌肉的生长。同时肌细胞吸收肌酸时也储存了大量的水分，因此引起肌肉细胞体积增大，从而增加瘦体重。根据现今已有的研究报告显示，愈需要爆发力或瞬间动作型的运动员愈能从肌酸中得到最大的助益。由于需要经常做出瞬间超大负荷动力的动作，因此若能藉由肌酸的补充而使肌肉于短时间内能得到最多的能量，相对的其爆发力及运动成绩表现一定会提升许多。在市场上，补充肌酸已被广大健美爱好者们所认识和接受。
【多媒体展示，强调重点】动物和人、绿色植物中ADP转化成ATP时所需能量的来源。
【讲述】ATP形成与水解的能量不同，进一步证明了ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。
【填表】
ATP合成 ATP分解
场所 细胞内所有需要＿＿＿＿的进行生命活动的结构
酶
“能量” 呼吸作用分解有机物释放的＿＿＿＿＿和光合作用中吸收的＿＿＿＿ 储存在ATP＿＿＿＿＿＿中的化学能
【结论】物质是可逆的，能量是不可逆的。
【练一练】
4．ATP转化为 ADP 可表示如下：式中X代表
A、H2O B、[H] C、P D、Pi
5．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
6. 关于动物细胞中ATP的正确叙述（ ）
A、ATP在动物体细胞中普遍存在，但含量不多
B、当它过分减少时，可由ADP在不依赖其他物质条件下直接形成
C、它含有三个高能磷酸键
D、ATP转变为ADP的反应是可逆的
（4）、ATP的利用
学生举例，教师总结，引导学生观察生命、观察生活。
【多媒体展示】电鳐发电、萤火虫发光、张娟娟拉弓射箭、大脑思考。
【举例】各项生命活动：渗透能（如主动运输）、生物发电（如电鳗放电）、发光（如萤火虫发光）、机械能（如肌细胞收缩）、热能（如维持体温）
【归纳】ATP为各项生命活动提供能量。细胞内的反应有的是吸能反应，有的是放能反应。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。因此，我们可以形象地把它比喻成细胞内流通的能量“通货”。 正是因为细胞内有这种流通着的“能量货币”，生物体内的生命活动才能及时地得到能量供应，新陈代谢才能顺利地进行。
【进一步点拨】能量代谢的全过程包括能量的储存、释放、转移和利用。
能量的储存：伴随在有机物的合成过程中；
能量的释放：伴随在有机物的氧化分解过程中；
能量的转移：能源物质释放的能量一部分转移到高能化合物中的过程；
能量的利用：高能化合物分解，将其中储存的能量用于各项生命活动的过程。
（三）、总结归纳，知识内化
通过这堂课的学习，你掌握了什么？（以板书为主，学生总结，教师补充，突出“ATP结构式以及一个反应式、二个方向、三个来源、多个去向”知识点。）
【视频播放】ATP与ADP转化关系的整体讲解。
十、教学评价、反馈
（一）、新知应用
如图所示，能表示动物肌细胞内ATP含量与氧供给之间关系的曲线是（ ）
【点拨】ATP是生命活动的直接能源，生命活动时刻需要ATP提供能量，所以肌肉细胞内ATP始终存在，但含量少。随着O2供应量逐渐增加，有氧呼吸明显加强，ATP的产量随之增强。但由于有氧呼吸还受其他条件的制约，如酶、有机物释放能量的多少等，不会无限地增多，也不会突然减少，达到最高效率后，ATP的产量一般是相对稳定的，最多不会超过一个恒值。不足时，人和动物主要由呼吸作用提供，所以O2供给量增加，呼吸作用加强，提供ATP量增加，当ATP达到恒值时，不再增加。在O2供给为零时，肌细胞可以通过无氧呼吸产生少量ATP供能。
【讨论回答】B图说明ATP在细胞内的含量是相对稳定的，从而使生物体内部总保持一种稳定的供能环境。（原因是ATP和ADP相互的转化很快）
（二）、知识迁移
海洋里有一种软体动物枪乌贼，它有巨大的神经细胞，能不断吸收K+，科学家做过实验：用一种有毒物质使其神经细胞中毒，吸收的功能就消失。如果注入一种物质，神经细胞又能恢复不断吸收的功能，一直到这种物质消耗完。请回答：
（1）注入的这种物质是 ，其结构简式可表示为 。
（2）神经细胞吸收的方式是 ，此物质的吸收除需要注入一种物质外，还需要 。
【讲述】神经细胞吸收的方式将在我们下一节“物质出入细胞的方式”学习。因此，大家带着问题先来预习下一节知识。
（三）、知识拓展
生物体内有氧呼吸与无氧呼吸有关能量的比较。
有氧呼吸中，每摩尔葡萄糖彻底氧化分解释放的能量为2870KJ，其中1615KJ以热能散失，1255KJ可以转移到高能化合物中。
无氧呼吸只能发生在局部或某些组织、器官，如肌体全身缺氧，则会引起气闷、窒息甚至死亡。而且无氧呼吸也只能是暂时现象。另外无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少得多，1摩尔C6H12O6分解成C3H6O3释放的能量只有196.65KJ，转移到ATP中可供生命活动利用的只有61.08KJ，但可以满足细胞对能量的暂时需要，也体现了细胞对不良环境的适应。
顺便可以指出：剧烈运动时心脏、呼吸加快以加强有氧呼吸，仍不能满足能量的需要，再以无氧呼吸方式主动适应，这也说明了生物体是一个有机统一的整体。
十一、时间安排
创设情境，导入新课（2分钟）
重难点突破：能量的转化（3分钟）
吸能与放能反应（5分钟）
ATP——细胞能量的通货（20分钟）
总结归纳，知识内化（6分钟）
教学评价：新知应用（2分钟）
知识迁移（2分钟）
知识拓展延伸（2分钟）
满课时为45分钟，剩余3分钟用于“生成教学”。
十二、板书设计
D
C
B
A
ATP产生量
O2供给量
0
第一节 细胞与能量
一、能量的转化
二、吸能、放能反应
三、ATP——细胞中的能量通货
1、ATP的分子结构
A—P～P～P（～高能磷酸键）
2、ATP和ADP的相互转化
ATP → Pi + ADP + 能量
水解酶
ATP ← Pi + ADP + 能量
合成酶
3、
媒体演示区
自由展示区
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第三章 细胞的代谢
第一节 细胞与能量教学设计
一、指导思想
1、认知结构论者奥苏伯尔重视原有知识经验系统的作用，又强调关心学习材料本身的内在逻辑关系。本节课从学生的认识经验出发，以问题为纽带，以展示图片、视频为媒介，架设起生活与教材之间的桥梁，重视教材中三大线索内容之间的联系，以此激发学生探究的欲望，引导其主动探究生物知识。
2、运用STS教育思想融入教学过程，通过生活实际问题的解答与认识，初步了解相关现象的科学本质以及现代技术与人类健康发展的关系，为学生培养社会责任感、养成健康的生活方式、终生发展具有一定的帮助作用。
3、以“探究式学习”为指导思想，营造富有情趣的问题情境和氛围，开展自主、合作、探究性的学习，组织学生主动观察、分析现象来建构系统学习知识，达到转变学习方式的目的。
4、斯金纳提出的及时反馈原则：在学生对新知有了一定理解的基础上，进行检测反馈练习，及时纠正学生的错误概念，引导学生建立正确的科学概念与观点。
二、教材分析
《细胞与能量》选自普通高中课程标准实验教科书《生物学》（浙科版）必修1第三章“细胞的代谢”第一节。
教材内容分析：先介绍了细胞中有哪些能源物质，它们可以通过细胞的光合作用、呼吸作用等代谢吸能、放能。把学生带入到细胞与能量的学习情景中，又为后面“ATP是细胞的能量通货”做好了铺垫。在ATP部分，主要介绍了ATP分子结构、ATP与ADP相互转化及ATP的形成途径等内容。
教材内容特点和地位分析:
本节课是在认识了细胞的分子组成与结构、生物新陈代谢的基础上来进行学习的，能使学生更好地理解细胞与能量的关系。由于ATP知识贯穿于生物的整个新陈代谢过程，是细胞代谢的重要环节，为后续的《细胞呼吸》和《光合作用》的理解打下基础，具有承上启下的作用。
三、学情分析
高二学生对细胞需要物质的认识比较深入，对于能量守恒以及之间转化的相关知识在高一下学期物理课学习上有一定的掌握，但对细胞中能量转化的实质不甚了解。本节课的重点就是通过图示、视频与探究实验，引导学生主动地认识细胞中的能量通货，通过阐明ATP在能量代谢中的作用，自觉形成生物体结构和功能的相统一的观点。
四、教学目标
1、知识目标：
（1）能够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。
（2）能够举例说出细胞内的吸能反应和放能反应。
（3）掌握ATP的分子简式、简述ATP的化学组成和特点
（4）理解ATP与ADP的相互转化，能说明ATP的生成途径。
2、能力目标：
（1）通过ATP与ADP相互转化关系，认识ATP在细胞中作为能量流通的原因，培养分析现象、进行比较并能进行总结的能力；
（2）通过阅读资料、读图（能量转化的大自然与生活情景、ATP推动细胞做功的关系图）
等形式培养获取信息的能力。
3、情感、态度、价值观目标：
（1）通过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不是孤立的，而是有机联系的辩证唯物主义观点。
（2）通过阐明ATP在能量代谢中的作用，认同生物体结构和功能的相统一的观点。
（3）在合作讨论中，培养团结互助的团队精神。
（4）树立“生命现象的可认识性”的辩证观以及“学以致用”的价值观。在创设情境基调中，让学生在分析自己身体内发生的ATP—ADP循环及其重要意义过程中，体验到生物学原理在生产及生活实践中的价值，加强学生对日常生活中生物科学知识的认识与理解。
五、教学重点难点
难点：ATP与ADP的相互转化。
重点：ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。
六、教学方法
1、直观教学法（通过图片观察、视频观看与资料分析等直观教学，促进学生相关能量知识的建构，指导全体学生动脑思考、动口表达。）
2、启发式教学（通过不断设置一些启发性的探究问题，引导学生从生活中看问题，启发学生带着求知欲不断分析、思考、讨论、推测，引导学生主动地深入对细胞能量的认识。）
3、合作研讨法（开展小组讨论活动，引导学生更愿意相互交流学习，探究新知，进而攻克本节课的重难点。）
七、课时安排
1课时
八、学生活动设计
1、观察CAI画面，回答能量的转化过程。观看视频，归纳重难点知识。
2、观察并分析探究实验，小组讨论交流，分析并理解有机物（如糖类）不能直接给细胞生命活动提供能量。
3、阅读小资料,了解ATP在生物体内的特点。
4、思考、回答练习。
九、教学过程设计
（一）、创设情境，导入新课
【多媒体展示】田径赛场上牙买加选手博尔特200米飞跑镜头。
或者【视频播放】窦文涛侃奥运：博尔特称王源自神秘肌肉纤维
【导入】暑假里，大家都在关注什么呀？奥运会，在北京非常顺利、非常精彩的进行着。当 我们在电视机前观看田径跑步比赛时，是不是很激动？博尔特“飞鸟”的9秒69表现，简直是神速啊。站在北京奥运会百米决赛跑道上的牙买加选手，除了博尔特、鲍威尔，还有弗拉特。在女子百米决赛中，牙买加包揽三块奖牌，弗雷泽10秒78获得冠军。不客气地说，就整体实力而言，牙买加其实已经超过了美国，成为世界第一短跑强国。
牙买加人在短跑项目上何以如此强悍？英国格拉斯哥大学曾经想来揭秘，在对超过200名牙买加运动员的研究分析中，发现有70%的人体内拥有一种能改进与瞬间速度有关的肌肉纤维，就是这些纤维可以使运动员跑得更快，而在澳大利亚队员中，这个比例仅为30%。
前面学习了细胞的基本结构，我们知道肌肉纤维是一种细胞。正是这种细胞帮助牙买加人跑得这么神速。飞跑需要能量，到底这种细胞与能量有什么的关系呢？今天我们就来学习本章“细胞的代谢”中的“细胞与能量”。
（二）、重难点突破，师生活动主干线
1、能量的转化
【多媒体展示】瀑布景观图片，配以轻音乐。
【设景提问一】“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”是李白诗人对瀑布壮观景色的赞叹。慢慢吟唱这句诗，我们可以想象出这样一幅画：瀑布从高耸山涧潇潇倾泻而下，非常的澎湃汹涌……作为对科学的探索者，我们不妨破坏下这种意境，分析这能量的转化过程。（水由势能转化为动能）（由于学生都在物理中学习能量转化的知识，所以这个回答对于学生来说，只需要教师稍稍提醒就能解答，这也体现了学科之间的相互渗透。）
【设景提问二】这三林间茂盛的绿叶，在光照下生长，又进行着怎样的能量转化过程？（光合作用：光能转化为化学能；呼吸作用：化学能转化为其他能。）
【引导】能量守恒定律告诉我们：能量只能从一种形式转变为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造。世界万物能量的转化时时刻刻存在着，也包括着生物的新陈代谢。生物的繁衍，必须不断地与外界发生物质与能量的交换。
【多媒体展示】行驶的汽车
【思考与讨论】思考这张照片中，存在的能量转化过程。
【讲述】汽油分子氧化释放的化学能转化为汽车的动能、汽车灯的光能。
【多媒体展示】原子的模式图、脂肪分子模式图
【回忆】原子中的带负电荷的电子围绕质子运行，具有势能。生物体活细胞也是由分子排列而成的，分子由原子构成，也具有势能。在这里，我们把生物体活细胞各种分子具有的势能称之为“化学能”。
【引导】细胞内的有序性才能使得细胞表现出了生命的功能。比如氨基酸必须按一定的顺序排列形成蛋白质，再“几经周折”排列成细胞的结构。怎样维持一个系统的有序性呢？这需要做功,需要消耗能量。
【比喻】这好比我们的实验室，其中的各种仪器、各种实验材料、试剂等等，只有在保持整理的情况下才能维持有序的状态。
2、放能与吸能反应
【讲述】放能、吸能反应的概念。
【自由回答】举例生活中的吸能、放能反应。（氨基酸合成蛋白质、糖类的氧化……）
【引导】细胞有序性的维持需要能量，生命活动也都离不开能量。那这能量会不会像汽油分子燃烧氧化一样由细胞内的分子燃烧释放而来？这能量与能量分子之间会有什么样的神秘关系呢？
【过渡】合成自身“组成物质、贮存能量”，谓之“新”，分解自身“组成物质、释放能量”，谓之“陈”。生命运动的本质就是生物体的自我更新。
【小资料】据估计，人体内的组成物质平均每80天就有一半被分解，其中组成肺、骨骼和大部分肌肉的蛋白质的寿命约为185天，而组成肝脏、血浆的蛋白质的寿命更短，只有10天左右。生物体只有不断地与周围环境进行物质和能量的释放，才能延续生命。科学家们应用示踪元素测知，人体内约有98%的物质每年被新的物质所代替，一年之内，几乎全部更新。
【思考与讨论】 这则小资料能说明什么问题？
【自由发表】（四人为一小组，讨论交流，有一位代表发表观点，但是每次都要派不同的代表发言，以促进每位学生的发展，下同）
【点拨】分析这些活动，说明生命活动——新陈代谢需要物质与能量的自我更新。伴随着物质的代谢，能量代谢速度很快。
【回忆】引导学生理解：能量的释放是指储存在有机物中的能量，随着有机物的氧化分解而释放出来的过程。我们学过哪储存能量的有机物有哪些？（糖，脂类、蛋白质）。主要能源物质是什么？（糖类）储存能量的物质是什么？（脂肪）最终能源是？（太阳能）
【设问】是否由这些物质来直接提供能量呢？
3、ATP是细胞中的能量通货
（1）ATP的分子简式
【过渡】下面我们就针对上面这个问题，进入探究实验——葡萄糖和ATP是否能直接提供能量。
【实验】用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取两等份分别装入两支试 管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失，然后分别将2ml葡萄糖溶液和ATP注射液加入试管中。
【思考与讨论】从A、B试管的实验现象中你得出什么结论
结论：葡萄糖不能为萤火虫的发光器直接供能，ATP能。
【总结】葡萄糖里的能量不能直接利用，我们把它比作是存折里的钱，那么ATP能直接供能，可以比作现金，即流通的货币，简称“通货”。这节课我们就一起探讨“细胞的能量通货——ATP”吧。
【设疑】什么是ATP呢？
【实物/多媒体展示】 展示ATP针剂、片剂，学生了解观察。
【提问】ATP能够直接供能，我们也知道， 结构决定功能，那么我们生物体内这么特别的物质又具有怎么样的结构呢？是不是真的与我们的货币长的相仿呢？
【多媒体展示】 ATP的分子简式
【思考与回答】1、ATP的中文名称？
2、ATP由什么单位构成？
【讲授】 （重点讲述ATP的分子结构）
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，分子中具有高能磷酸键。ATP中高能磷酸键水解，释放大量的能量，供细胞生命活动利用。
【拓展】高能磷酸键是一种特殊的化学键，断裂时，能释放出比普通的化学键多得多的能量，而且它很活泼。特别是远离A的高能磷酸键容易生成，伴随能量储存；也容易断裂，伴随能量的释放。为什么说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物？（高能磷酸化合物是指水解1mol该物质能释放20.92千焦以上能量的磷酸化合物。1molATP水解时释放的能量高达30.54千焦，所以ATP是高能磷酸化合物。
【练一练】
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
2．一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是（ ）。
A、1，2，2 B、1，2，1 C、1，3，2 D、2，3，1
3． ATP中大量化学能储存在( )
A、腺苷内 B、磷酸基团内 C、腺苷与磷酸基团连接键内 D、高能磷酸键内
（2）、ATP与ADP的转化
【讨论】从练习3引出问题：
1、ATP供能时，释放哪个化学键中的能量？
2、ATP供能过程中，可形成哪些产物？
【多媒体展示】ATP水解过程
【学生活动】学生根据释放能量的来源和形成的产物，写出ATP水解过程的反应式。
【资料】
1、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。
2、肌肉收缩的直接能源物质是ATP。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。
【讨论】通过以上资料，你能得到什么信息？
【小结】
正常人每天ATP的转变量几乎接近于体重，但在体内存在的ATP的量是很少的。ATP和ADP在体内可以相互转化，ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的。只有不断相互转化，才能保证生命活动所需能量源源不断供给，从而构成生物体内稳定的供能系统。这种相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
【学生活动】写出ATP形成过程的反应式。
【总结】ATP和ADP相互转化的特点。
【多媒体播放】ATP与ADP转化的flash动画。
【即时回顾】ATP和ADP相互转化的循环图。
【解析】ATP在水解酶的作用下水解时，远离腺苷的磷酸键断裂释放大量的能量，是放能的过程，用于吸能反应（耗能反应）。当ADP和Pi在合成酶的作用下，再次结合形成ATP时，必须从周围吸收相同的能量。这能量由放能反应提供。这个过程在细胞中时刻发生，因为生物体内的ATP含量是恒定的。这就需要在ATP不断分解为ADP的过程中，ADP也不断地合成ATP。
【看图与理解】看图：ATP推动细胞做功。
【举例说明】由学生看图理解，表达图中的关系。
【提问】ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？
【讨论】分析了这循环过程，我们才能知道这是不是可逆的。那么，ADP 转化成ATP所需的能量从哪里来？到哪去？
（3）ATP的形成
学生分析，教师加以点评、总结。
【引导】在放能反应中，我们知道呼吸作用可以将化学能转变为其他能。那绿色植物吸收光能储存能量转变为化学能，可以形成ATP么？
【讲述】呼吸作用可以形成ATP。
呼吸过程中：有机物氧化分解释放出来的能量中的一部分→转移到ATP的高能磷酸键中→再通过ATP水解为ADP，释放出能量→供各项生命活动利用。
线粒体把葡萄糖分解，释放的能量用于ATP的形成，在现金和存折之间起到了怎样的作用？说明葡萄糖里不能直接利用的能量可以转变成ATP进行直接供能。
【回忆】植物在形成ATP时，还有一个能量来源，大家还记得光合作用吗？
光能在光合反应中，最终去向是哪里？有机化合物（淀粉，糖类）
【点拨】实际上光能首先被色素分子吸收并转化成电能，提供给ADP形成ATP然后ATP再把能量提供给有机物储存起来。（光能→通过光合作用→ATP中化学能→最终储存在糖类等有机物中→绿色植物自身利用或通过食物链转换到人和动物体内。）
【回顾】由探究实验证明：细胞中绝大多数需要能量的生命活动，是由ATP水解直接提供能量的。我们来总结植物中ATP的利用去向。
【板书】
【过渡】对于绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需的能量来自于呼吸作用和光合作用；对于人、高等动物、真菌和大多数细菌来说，ADP转化成ATP时所需的能量除来自于呼吸作用外，人和高等动物还可以来自磷酸肌酸的转移。
【多媒体展示】关于磷酸肌酸水解的资料
【拓展】肌酸具有促进肌细胞生长，增加瘦体重的作用。对于健美训练者来说，合理使用肌酸能间接地增大肌肉体积。因为有了更多的能量，训练者便能进行更高强度的训练，促进肌肉的生长。同时肌细胞吸收肌酸时也储存了大量的水分，因此引起肌肉细胞体积增大，从而增加瘦体重。根据现今已有的研究报告显示，愈需要爆发力或瞬间动作型的运动员愈能从肌酸中得到最大的助益。由于需要经常做出瞬间超大负荷动力的动作，因此若能藉由肌酸的补充而使肌肉于短时间内能得到最多的能量，相对的其爆发力及运动成绩表现一定会提升许多。在市场上，补充肌酸已被广大健美爱好者们所认识和接受。
【多媒体展示，强调重点】动物和人、绿色植物中ADP转化成ATP时所需能量的来源。
【讲述】ATP形成与水解的能量不同，进一步证明了ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。
【填表】
ATP合成 ATP分解
场所 细胞内所有需要＿＿＿＿的进行生命活动的结构
酶
“能量” 呼吸作用分解有机物释放的＿＿＿＿＿和光合作用中吸收的＿＿＿＿ 储存在ATP＿＿＿＿＿＿中的化学能
【结论】物质是可逆的，能量是不可逆的。
【练一练】
4．ATP转化为 ADP 可表示如下：式中X代表
A、H2O B、[H] C、P D、Pi
5．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
6. 关于动物细胞中ATP的正确叙述（ ）
A、ATP在动物体细胞中普遍存在，但含量不多
B、当它过分减少时，可由ADP在不依赖其他物质条件下直接形成
C、它含有三个高能磷酸键
D、ATP转变为ADP的反应是可逆的
（4）、ATP的利用
学生举例，教师总结，引导学生观察生命、观察生活。
【多媒体展示】电鳐发电、萤火虫发光、张娟娟拉弓射箭、大脑思考。
【举例】各项生命活动：渗透能（如主动运输）、生物发电（如电鳗放电）、发光（如萤火虫发光）、机械能（如肌细胞收缩）、热能（如维持体温）
【归纳】ATP为各项生命活动提供能量。细胞内的反应有的是吸能反应，有的是放能反应。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。因此，我们可以形象地把它比喻成细胞内流通的能量“通货”。 正是因为细胞内有这种流通着的“能量货币”，生物体内的生命活动才能及时地得到能量供应，新陈代谢才能顺利地进行。
【进一步点拨】能量代谢的全过程包括能量的储存、释放、转移和利用。
能量的储存：伴随在有机物的合成过程中；
能量的释放：伴随在有机物的氧化分解过程中；
能量的转移：能源物质释放的能量一部分转移到高能化合物中的过程；
能量的利用：高能化合物分解，将其中储存的能量用于各项生命活动的过程。
（三）、总结归纳，知识内化
通过这堂课的学习，你掌握了什么？（以板书为主，学生总结，教师补充，突出“ATP结构式以及一个反应式、二个方向、三个来源、多个去向”知识点。）
【视频播放】ATP与ADP转化关系的整体讲解。
十、教学评价、反馈
（一）、新知应用
如图所示，能表示动物肌细胞内ATP含量与氧供给之间关系的曲线是（ ）
【点拨】ATP是生命活动的直接能源，生命活动时刻需要ATP提供能量，所以肌肉细胞内ATP始终存在，但含量少。随着O2供应量逐渐增加，有氧呼吸明显加强，ATP的产量随之增强。但由于有氧呼吸还受其他条件的制约，如酶、有机物释放能量的多少等，不会无限地增多，也不会突然减少，达到最高效率后，ATP的产量一般是相对稳定的，最多不会超过一个恒值。不足时，人和动物主要由呼吸作用提供，所以O2供给量增加，呼吸作用加强，提供ATP量增加，当ATP达到恒值时，不再增加。在O2供给为零时，肌细胞可以通过无氧呼吸产生少量ATP供能。
【讨论回答】B图说明ATP在细胞内的含量是相对稳定的，从而使生物体内部总保持一种稳定的供能环境。（原因是ATP和ADP相互的转化很快）
（二）、知识迁移
海洋里有一种软体动物枪乌贼，它有巨大的神经细胞，能不断吸收K+，科学家做过实验：用一种有毒物质使其神经细胞中毒，吸收的功能就消失。如果注入一种物质，神经细胞又能恢复不断吸收的功能，一直到这种物质消耗完。请回答：
（1）注入的这种物质是 ，其结构简式可表示为 。
（2）神经细胞吸收的方式是 ，此物质的吸收除需要注入一种物质外，还需要 。
【讲述】神经细胞吸收的方式将在我们下一节“物质出入细胞的方式”学习。因此，大家带着问题先来预习下一节知识。
（三）、知识拓展
生物体内有氧呼吸与无氧呼吸有关能量的比较。
有氧呼吸中，每摩尔葡萄糖彻底氧化分解释放的能量为2870KJ，其中1615KJ以热能散失，1255KJ可以转移到高能化合物中。
无氧呼吸只能发生在局部或某些组织、器官，如肌体全身缺氧，则会引起气闷、窒息甚至死亡。而且无氧呼吸也只能是暂时现象。另外无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少得多，1摩尔C6H12O6分解成C3H6O3释放的能量只有196.65KJ，转移到ATP中可供生命活动利用的只有61.08KJ，但可以满足细胞对能量的暂时需要，也体现了细胞对不良环境的适应。
顺便可以指出：剧烈运动时心脏、呼吸加快以加强有氧呼吸，仍不能满足能量的需要，再以无氧呼吸方式主动适应，这也说明了生物体是一个有机统一的整体。
十一、时间安排
创设情境，导入新课（2分钟）
重难点突破：能量的转化（3分钟）
吸能与放能反应（5分钟）
ATP——细胞能量的通货（20分钟）
总结归纳，知识内化（6分钟）
教学评价：新知应用（2分钟）
知识迁移（2分钟）
知识拓展延伸（2分钟）
满课时为45分钟，剩余3分钟用于“生成教学”。
十二、板书设计
D
C
B
A
ATP产生量
O2供给量
0
第一节 细胞与能量
一、能量的转化
二、吸能、放能反应
三、ATP——细胞中的能量通货
1、ATP的分子结构
A—P～P～P（～高能磷酸键）
2、ATP和ADP的相互转化
ATP → Pi + ADP + 能量
水解酶
ATP ← Pi + ADP + 能量
合成酶
3、
媒体演示区
自由展示区
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