教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)基本信息課題§5.2細(xì)胞的能量“貨幣”ATP學(xué)科生物學(xué)學(xué)段：高中年級(jí)一年級(jí)教材書(shū)名：生物學(xué)必修1分子與細(xì)胞出版社：人民教育出版社出版日期：2019年9月教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)：1.依據(jù)ATP的分子簡(jiǎn)式說(shuō)出ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。2.根據(jù)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化解釋ATP在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用。教學(xué)重點(diǎn)：ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用。教學(xué)難點(diǎn)：通過(guò)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖創(chuàng)設(shè)情境，引入新課一、創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題通過(guò)趣味運(yùn)動(dòng)會(huì)學(xué)生運(yùn)動(dòng)的視頻，引入新課。奔跑是通過(guò)肌肉的收縮與舒張實(shí)現(xiàn)的，肌肉的收縮過(guò)程需要消耗能量，引出本節(jié)課的核心問(wèn)題：“生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)是什么？二、科學(xué)探究，發(fā)展思維回顧學(xué)習(xí)過(guò)的能源物質(zhì)--糖類、脂肪等有機(jī)物，并指出它們都儲(chǔ)存著化學(xué)能，但直接給細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量的卻是另一種有機(jī)物---ATP。引導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)探究的一般步驟作為主線，主動(dòng)展開(kāi)思維探究，如何驗(yàn)證“ATP是直接能源物質(zhì)，而糖類、脂肪不是”，體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程：（暫停鍵）學(xué)生觀看“青蛙腓腸肌在不同能源物質(zhì)處理下的收縮情況”實(shí)驗(yàn)探究視頻，得出“ATP是肌肉收縮的直接能源物質(zhì)”。探究ATP是直接能源物質(zhì)，而糖類和脂肪不是直接能源物質(zhì)的活動(dòng)，是引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)科學(xué)探究、形成科學(xué)思維的良好素材。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究解決新課導(dǎo)入時(shí)提出的問(wèn)題，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)ATP的興趣，自然過(guò)渡到ATP結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，有效深化結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。分析ATP結(jié)構(gòu)，總結(jié)特點(diǎn)一、問(wèn)題導(dǎo)學(xué)，初識(shí)ATPATP為什么能作為肌肉收縮的直接能源物質(zhì)呢？這與它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)密不可分。引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P86第三段和旁欄的“相關(guān)信息”內(nèi)容，思考以下問(wèn)題：1、ATP由哪些元素構(gòu)成？2、ATP中的A、T、P三個(gè)字母有什么含義？二、聯(lián)系舊知，畫(huà)出ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖給出RNA的基本單位之一—腺嘌呤核糖核苷酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合旁欄的“相關(guān)信息”中ATP的結(jié)構(gòu)式類比該簡(jiǎn)圖，構(gòu)建出ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。（暫停鍵）教師修正ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，用“~”表示。提問(wèn)：1、腺嘌呤和腺苷有什么區(qū)別？2、類比腺苷三磷酸的簡(jiǎn)圖，腺苷連接兩個(gè)磷酸基團(tuán)和連接一個(gè)磷酸基團(tuán)形成的化合物又分別叫什么？ATP、ADP和腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）的區(qū)別三、聯(lián)系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，分析供能機(jī)制引導(dǎo)學(xué)生重新閱讀課本P86第三段，思考以下問(wèn)題：為什么ATP能夠攜帶能量？2、ATP如何將能量釋放出來(lái)？教師講解：ATP中的磷酸基團(tuán)帶有負(fù)電荷，同種電荷之間相互排斥，因此將3個(gè)帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)壓縮在一起，需要能量來(lái)克服磷酸基團(tuán)間的斥力。ATP就如同一個(gè)被壓縮了的彈簧，分子內(nèi)部具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。當(dāng)高能鍵斷裂，就如同壓縮的彈簧松開(kāi)，此時(shí)能量被釋放。小結(jié)：ATP是一種高能磷酸化合物，末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能，能夠?yàn)榧∪馐湛s等生命活動(dòng)供能。通過(guò)對(duì)ATP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析與解讀，類比腺嘌呤核糖核苷酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，畫(huà)出ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，讓學(xué)生在“做”中學(xué)，深化理解ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。創(chuàng)設(shè)情境，問(wèn)題導(dǎo)學(xué)，構(gòu)建ATP與ADP轉(zhuǎn)化模型例舉實(shí)例，了解ATP供能機(jī)制ATP是如何為生命活動(dòng)供能的呢？播放“ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能”視頻。學(xué)生結(jié)合課本P88圖5-7進(jìn)行講解。二、情境再探究教師追問(wèn)：那在肌肉的收縮過(guò)程中，ATP是如何被利用的呢？肌肉的存在可以讓我們完成奔跑、寫(xiě)字等各種各樣的動(dòng)作，骨骼肌是體內(nèi)最多的肌肉組織，約占體重的40%。骨骼肌肌肉是由很多肌纖維束組成，肌纖維束又由很多肌纖維組成，肌纖維又由很多肌原纖維組成，肌原纖維中的結(jié)構(gòu)單位是肌小節(jié)（如下圖）。一個(gè)個(gè)收縮單位肌小節(jié)在收縮，導(dǎo)致肌原纖維收縮，肌原纖維收縮就會(huì)導(dǎo)致肌纖維收縮，從而肌纖維束收縮導(dǎo)致肌肉收縮。播放“ATP為肌肉收縮供能”視頻。教師進(jìn)行分步講解：肌肉中存在兩種蛋白，肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白，肌球蛋白就通過(guò)ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)的改變，肌球蛋白的頭部每‘刨’一次肌動(dòng)蛋白，肌動(dòng)蛋白就會(huì)被拽動(dòng)，從而導(dǎo)致肌肉收縮。小結(jié)ATP供能機(jī)制：ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)可以使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，活性也被改變，從而參與各種化學(xué)反應(yīng)。三、分析資料，構(gòu)建轉(zhuǎn)化模型從肌肉的收縮與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程可以看出，上述需要不斷消耗ATP。閱讀以下資料：一個(gè)成年人在靜止的狀態(tài)下，24h內(nèi)竟有40kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化；在劇烈運(yùn)動(dòng)的情況下，ATP的消耗約達(dá)0.5kg/min。而人體中ATP的總量只有大約2mg,劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)只能維持3s。如何解決這一矛盾呢？指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P86-87頁(yè)相關(guān)文字并回答上述問(wèn)題。結(jié)合前面學(xué)生構(gòu)建的ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，請(qǐng)學(xué)生講解ATP的水解過(guò)程，并提問(wèn)：那ATP的合成需要什么材料與條件呢？引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建ATP與ADP轉(zhuǎn)化模型。教師提問(wèn)：ADP轉(zhuǎn)化成ATP的過(guò)程中，所需的能量從哪里來(lái)？引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P87頁(yè)相關(guān)文字與圖解，完善ATP與ADP轉(zhuǎn)化模型（如下圖）。教師追問(wèn)：“聯(lián)系上述轉(zhuǎn)化模型，思考’ATP的合成和分解是否是可逆反應(yīng)呢？’”引導(dǎo)學(xué)生從反應(yīng)的能量來(lái)源、反應(yīng)條件和反應(yīng)場(chǎng)所等方面思考。列表比較。四、小結(jié)提升糖類雖然是主要能源物質(zhì)，但必須通過(guò)細(xì)胞呼吸才能被分解，我們會(huì)在下一節(jié)課學(xué)習(xí)到這一非常重要的生化反應(yīng)。細(xì)胞呼吸需要在固定的場(chǎng)所，多種酶的參與下才能進(jìn)行。而大量的生命活動(dòng)發(fā)生在細(xì)胞的各個(gè)部位，因此糖類分解所產(chǎn)生的能量并不能被大量的生命活動(dòng)直接利用，而是以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在ATP的特殊化學(xué)鍵中，由ATP作為直接能源物質(zhì)為生命活動(dòng)提供能量。這就好比我們不能直接拿著有大量存款的存折去購(gòu)買東西，而是使用現(xiàn)金來(lái)進(jìn)行購(gòu)物。細(xì)胞無(wú)法直接利用糖類或脂肪中的能量，需要通過(guò)ATP分子各類反應(yīng)之間流通，因此ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”。通過(guò)ATP的利用引出ATP與ADP轉(zhuǎn)化。通過(guò)資料分析，引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力；學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)得出結(jié)論，培養(yǎng)其獨(dú)立思考的能力。構(gòu)建并完善ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化模式，形成正確的穩(wěn)態(tài)與平衡觀的生命觀念。提高學(xué)生對(duì)ATP在各種生物細(xì)胞的生命活動(dòng)中利用的理解，進(jìn)