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《細(xì)胞的能量“通貨”——ATP》生活化設(shè)計(jì)
1 設(shè)計(jì)思想
《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》認(rèn)為，生物科學(xué)不僅是眾多事實(shí)和理論，也是一個(gè)不斷探究的過程。倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，目的是“力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究、勤于動(dòng)手，逐步培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，突出創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)”。本節(jié)內(nèi)容雖然知識(shí)難度不是很大，可引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀、討論、思考以及聯(lián)系生活實(shí)際來學(xué)習(xí)本課時(shí)的內(nèi)容，但是又由于部分內(nèi)容比較抽象，所以可以采取探究式，從感性材料入手，層層設(shè)問，逐漸深化知識(shí)；通過多媒體調(diào)動(dòng)學(xué)生多種感官的活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；通過拓展探究實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和探究能力。
2 教材分析
中學(xué)生物學(xué)課程通常包括十大主題，在細(xì)胞這一主題中，初中側(cè)重于細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，而高中則側(cè)重于細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)和功能，細(xì)胞的各種生命活動(dòng)，突出了“活細(xì)胞”的特性，加強(qiáng)了物質(zhì)和能量代謝的內(nèi)容。ATP是生命直接能源物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換和傳遞的“中轉(zhuǎn)站”，它既區(qū)別于被形容為“生命燃料”的糖類和儲(chǔ)能物質(zhì)脂肪，又為后續(xù)的光合作用，呼吸作用中具體能量的轉(zhuǎn)化過程作了鋪墊，在所有生物的代謝中占有普遍的重要地位。
3 學(xué)情分析
必修1第二章學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，已明確了主要能源物質(zhì)、儲(chǔ)能物質(zhì)、能源物質(zhì)等概念，這為進(jìn)一步學(xué)習(xí)ATP是直接能源物質(zhì)作了鋪墊，也是在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中需要注意區(qū)分的幾個(gè)概念；必修1第三章以及初中時(shí)學(xué)生也已經(jīng)接觸了有關(guān)光合作用、呼吸作用等生命現(xiàn)象，這又為學(xué)生學(xué)習(xí)光合作用和呼吸作用中能量的轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。
4 教學(xué)目標(biāo)的確定
課程標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中，與本節(jié)有關(guān)的表述是“解釋ATP在能量代謝中的作用”，其中內(nèi)容包括ATP的分子結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，ATP的利用等。依據(jù)新課程、教科書和學(xué)生實(shí)際將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)確定為：
①知識(shí)目標(biāo)：簡(jiǎn)述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)，寫出ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；解釋ATP在能量代謝中的作用；
②能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力，自主學(xué)習(xí)能力，理論聯(lián)系實(shí)際能力；
③情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)意識(shí)，科學(xué)精神。體驗(yàn)玩中學(xué)的樂趣。
5 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn)：ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用；難點(diǎn)：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化
6 教學(xué)策略

教學(xué)內(nèi)容
基本策略

ATP是直接能源物質(zhì) 該部分內(nèi)容抽象，首先通過游戲，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過引導(dǎo)學(xué)生回憶，搭建建構(gòu)腳手架；通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)讓學(xué)生感受知識(shí)的產(chǎn)生過程，加深對(duì)生物學(xué)科本質(zhì)的理解；通過“通貨”的比喻，理解直接能源物質(zhì)與主要能源物質(zhì)的區(qū)別

ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 通過ATP藥物實(shí)物呈現(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)ATP的感性認(rèn)識(shí)；通過閱讀資料ATP藥物說明書和課件呈現(xiàn)ATP的結(jié)構(gòu)，以及“寫一寫”等環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)ATP的理解。


ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化 通過資料2，讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)，從中體驗(yàn)ATP在細(xì)胞中的特點(diǎn)，可繼續(xù)采用“通貨”的比喻，并通過動(dòng)畫形式，圖文轉(zhuǎn)化提問，學(xué)生算一算等師生互動(dòng)活動(dòng)，加強(qiáng)理解記憶、培養(yǎng)理解能力和表達(dá)能力；通過學(xué)生自學(xué)，師生共同歸納，注意與光合作用、呼吸作用知識(shí)的銜接，并與ATP的結(jié)構(gòu)、功能的知識(shí)渾然一體，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后面的知識(shí)奠定基礎(chǔ)。

ATP的利用
一方面是要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，積極調(diào)動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生自己說一說，舉一舉例；另一方面是要充分利用教材上的圖解，讓學(xué)生在看圖解的基礎(chǔ)上，聯(lián)系實(shí)際，討論ATP還有哪些用途


7 教學(xué)過程
7．1 環(huán)節(jié)一：引入的設(shè)計(jì)
〖游戲情景創(chuàng)設(shè)〗——引入
（1）課件顯示：游戲規(guī)則
讓學(xué)生體驗(yàn)該游戲蘊(yùn)藏著的奇妙和好奇！激發(fā)學(xué)生的興趣。教師引導(dǎo)進(jìn)入問題情景：該游戲中，手臂自動(dòng)上舉需不需要消耗能量？
（2）引導(dǎo)復(fù)習(xí)：通過問題讓學(xué)生回憶前面學(xué)過的能源物質(zhì)。
并通過問題：細(xì)胞中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物中都儲(chǔ)存著大量穩(wěn)定的化學(xué)能，生命活動(dòng)需要的能量能直接利用它們嗎？引出ATP是直接的能源物質(zhì)，并通過介紹實(shí)驗(yàn)材料，要求學(xué)生探究驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究：螢火蟲的熒光粉發(fā)光實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)操作：A.用小刀將螢火蟲的發(fā)光器割下，置入甲、乙兩只試管中，分別各加入 2m水；
現(xiàn)象：兩只試管均有短時(shí)間的黃色熒光出現(xiàn)。
B.待黃色熒光消失后，在甲試管中加入2ml葡萄糖溶液，在乙試管中加 入 2mlATP溶液。
現(xiàn)象：甲試管不發(fā)光，乙試管發(fā)光。
問題：此實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？
（學(xué)生閱讀、觀察實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考、討論回答實(shí)驗(yàn)中的問題）
〖結(jié)論〗：ATP是各項(xiàng)生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。
銜 接：ATP既然是生命活動(dòng)的直接能量物質(zhì)，我們大家現(xiàn)在在思考等活動(dòng)都要消耗該物質(zhì)，那么它到底是何方神圣呢？接下來就讓我們近距離來認(rèn)識(shí)它。
7．2 環(huán)節(jié)二：ATP結(jié)構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)
ATP是什么物質(zhì)呢？
（1）教師呈現(xiàn)ATP藥物及說明，要求學(xué)生通過閱讀資料了解ATP的結(jié)構(gòu)，化學(xué)和物理性質(zhì)等。介紹ATP為動(dòng)力的納米發(fā)動(dòng)機(jī)等生活實(shí)際和學(xué)生感興趣的新科技內(nèi)容，寓教于樂，形成ATP的感性認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。讓學(xué)生上黑板寫一寫ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。鞏固知識(shí)。
（2）課件顯示ATP結(jié)構(gòu)動(dòng)畫（教師講解）
（3）向?qū)W生介紹腺苷、磷酸基，講授ATP的分子簡(jiǎn)式及斷鍵方式，讓學(xué)生了解高能磷酸鍵。
師生共同歸納ATP的名稱、簡(jiǎn)式、物質(zhì)性質(zhì)、功能，形成對(duì)ATP的理性認(rèn)識(shí)。
銜 接：大家知道ATP這種物質(zhì)的一些特征，但是它在活細(xì)胞中又是怎么樣的呢？呈現(xiàn)資料2
7．3 環(huán)節(jié)三：ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化
〖情景創(chuàng)設(shè)〗：如果一個(gè)人不吃不喝，大約至少能活3天，也就是我們體內(nèi)的自由水可以使人使用3天。那么人體如果沒有ATP的合成，又能活多長(zhǎng)的時(shí)間呢？（聯(lián)系人體實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）
〖數(shù)據(jù)顯示〗：氰化鉀它就是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3～6分鐘內(nèi)就會(huì)死亡。但一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg，在緊張活動(dòng)的情況下，ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min。
〖問題〗：大家可以跟自己的體重比一下，能得出什么結(jié)論呢？
（通過師生互動(dòng)，得出ATP的特性就是：含量少，轉(zhuǎn)化快。這對(duì)于構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定的供能環(huán)境具有十分重要的意義。）
〖問題〗：ATP和ADP是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？
呈現(xiàn)資料3：算一算。通過計(jì)算，讓學(xué)生明白ATP中的能量和葡萄糖中的比起來還很小，同時(shí)老師通過“通貨”的比喻，將ATP比作零用錢，它會(huì)隨著花銷而減少，因此要維持正常生活必須不斷兌開大面值的鈔票給予補(bǔ)充，強(qiáng)調(diào)有機(jī)物分解時(shí)釋放的能量可以被用來合成ATP，這樣就更能深刻理解“通貨”這個(gè)比喻；并通過動(dòng)畫形式播放ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化，圖文轉(zhuǎn)化提問，加強(qiáng)理解記憶，培養(yǎng)理解能力和表達(dá)能力。
〖問題〗：ADP轉(zhuǎn)化成ATP的過程中，所需要的能量由誰來提供呢？
（學(xué)生結(jié)合書上圖片，開動(dòng)腦筋，自己找出ATP形成的途徑，并理解；教師再作詳細(xì)總結(jié)。）
〖問題〗：該轉(zhuǎn)化是不是可逆反應(yīng)？
引導(dǎo)學(xué)生討論，總結(jié)強(qiáng)調(diào)此轉(zhuǎn)化過程能量是不可逆，反應(yīng)過程也是不可逆的。（可以讓學(xué)生關(guān)于這個(gè)文圖展開討論，提示：從反應(yīng)過程的酶、反應(yīng)場(chǎng)所、能量不同幾個(gè)方面分析討論。）
銜 接：我們拿著ATP這種貨幣，到底能買點(diǎn)什么東西呢？換句話說，ATP有哪些利用途徑呢？
7．4 環(huán)節(jié)四：ATP的利用教學(xué)設(shè)計(jì)
通過說一說，充分打開學(xué)生的思維，教師歸納ATP利用的幾種形式。
〖教師講解〗 ：
（1）吸能反應(yīng)總是與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)總是與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量?jī)?chǔ)存在ATP中。能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。
（2）細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存能量的物質(zhì)有糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等，細(xì)胞內(nèi)消耗能源物質(zhì)的順序是：
糖類 脂肪 蛋白質(zhì)。一般情況下生物體內(nèi)細(xì)胞利用的能源物質(zhì)是糖類，而且糖類中的能量需要分解釋放傳遞給ATP，轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能，才能供給各種生命活動(dòng)利用，從而解決能量的“穩(wěn)定儲(chǔ)存”和“靈活利用”的矛盾。
（3）直接供給生命活動(dòng)能量的能源物資是ATP。在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞中，ATP是一種關(guān)鍵物資。ATP是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”，它有利于能量的運(yùn)輸和協(xié)調(diào)供給，如線粒體呼吸釋放能量合成的ATP，可以轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜用于主動(dòng)運(yùn)輸和細(xì)胞分裂等生命活動(dòng)，從而解決“產(chǎn)能”和“用能”在空間上的矛盾。
〖學(xué)生活動(dòng)〗：結(jié)合課本圖，討論ATP還有哪些用途，從而對(duì)該圖進(jìn)行補(bǔ)充和完善。
（ATP中的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變成機(jī)械能、化學(xué)能、電能、滲透能、光能等其它形式的能量。）
7．5 環(huán)節(jié)五：總結(jié)設(shè)計(jì)
通過黑板的概念圖對(duì)能源物質(zhì)進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)變及其能量的來源與去路。細(xì)胞內(nèi)既有吸能反應(yīng)，又有放能反應(yīng)，吸能聯(lián)系A(chǔ)TP的水解，放能聯(lián)系A(chǔ)TP的合成，能量通過ATP分子在吸能與放能中循環(huán)流通。因此，我們可以形象地把它比喻成細(xì)胞內(nèi)流通的能量“通貨”。
然后把本節(jié)課的課題寫出：細(xì)胞的能量“通貨”——ATP
7．6 環(huán)節(jié)六：〖評(píng)價(jià)反饋〗——學(xué)生做導(dǎo)學(xué)提綱中的練習(xí)題，教師檢查講評(píng)。
7．7 環(huán)節(jié)七：課外探究設(shè)計(jì)
〖課外探究〗 ：
課前“手臂自動(dòng)舉起”實(shí)驗(yàn)的機(jī)理是什么？再次體驗(yàn)，嘗試，并查找資料，提出假設(shè)和解釋。

課外讀
ATP發(fā)現(xiàn)于1929年, 1939-41年間美國(guó)科學(xué)家Fritz Lipmann證明ATP是細(xì)胞內(nèi)的能量分子并創(chuàng)造了”高能磷酸鍵”一詞 (這哥們1957年因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)輔酶A(CoA)而獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),（同年英國(guó)首相邱吉爾獲得文學(xué)獎(jiǎng)).1948年蘇格蘭化學(xué)家Alexander Todd終于通過化學(xué)方法成功合成了ATP分子并獲得了1957年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)(同年,楊振寧和李政道分享了物理獎(jiǎng)). 此后ATP的生物合成成了一座”科學(xué)高峰”,引無數(shù)科學(xué)家們競(jìng)折腰.在1940-1950年間,科學(xué)家們證明動(dòng)物細(xì)胞通過呼吸在線粒體內(nèi)產(chǎn)生大量ATP,而植物分子則通過光合作用在葉綠體內(nèi)生成大量ATP. 1960年美國(guó)科學(xué)家Efraim Racker從線粒體中提取出了”F0-F1ATPase” 即ATP synthase, 次年英國(guó)科學(xué)家Peter Mitchell大膽提出了”化學(xué)滲透假說” (chemiosmotic hypothesis, 這哥們因此獲得了1978年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))。美國(guó)科學(xué)家Paul D Boyer, 英國(guó)科學(xué)家John E. Walker因?yàn)榕�清楚了ATP synthase的結(jié)構(gòu)并提出了這一機(jī)理獲得1997年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)(同年朱棣文獲物理獎(jiǎng)). 而這個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)理在1996-97年分別由美,德,日的三位科學(xué)家通過不同手段證明… …
（課外查資料，培養(yǎng)學(xué)生繼續(xù)探究意識(shí)。）
〖板書設(shè)計(jì)〗 ：
細(xì)胞的能量“通貨”——ATP


導(dǎo)學(xué)提綱
一、本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.舉例說出生物體內(nèi)或細(xì)胞中發(fā)生的各種能量形式可以相互轉(zhuǎn)變，認(rèn)同生命活動(dòng)的過程是普遍聯(lián)系的。
2.舉例說出細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)。
3.簡(jiǎn)述ATP的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特點(diǎn)。寫出ATP的分子簡(jiǎn)式。
4.解釋ATP在能量代謝中的作用。
二、課堂導(dǎo)學(xué)
說一說：緊握手掌過程可能涉及到哪些能量形式的轉(zhuǎn)化？

肌肉中有哪些能源物質(zhì)分解可以提供能量？

資料1：
線粒體肌病是遺傳缺損引起線粒體代謝酶缺陷，使ATP合成障礙、能量來源不足導(dǎo)致的一種疾病。 主要癥狀是肌肉無力、肌肉萎縮以及運(yùn)動(dòng)不耐受。
試一試: 假如你是醫(yī)生,你會(huì)給這種病人開什么藥方補(bǔ)充能量?

寫一寫：
?ATP全稱是：
?ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：
探一探：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明ATP是直接的能源物質(zhì)
1、用解剖刀將數(shù)十只螢火蟲的發(fā)光器割下，干燥后研磨成粉。




資料2
氰化鉀是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3～6分鐘內(nèi)就會(huì)死亡。一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg，人體內(nèi)ATP含量只夠劇烈運(yùn)動(dòng)10秒左右.人體中ATP的總量只有大約0.1摩爾。人體細(xì)胞每天的能量需要水解200-300摩爾的ATP，這意味著每個(gè)ATP分子每天要被重復(fù)利用2000-3000次。ATP不能被儲(chǔ)存，因?yàn)锳TP的合成后必須在短時(shí)間內(nèi)被消耗.
從這則資料中的數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？

論一論：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程是可逆的嗎？


連一連：

ATP 國(guó)庫
糖類 鈔票
光能 存折


練一練：




能源來源能量直接來源
主要能源物質(zhì)
生物體內(nèi)重要儲(chǔ)能物質(zhì)
動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)
植物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)
最終能源來源

1 ATP轉(zhuǎn)化為ADP可表示如下:式中X表示( )

A、H2O B、[H] C、P D、Pi
2 ATP在細(xì)胞內(nèi)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 在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體骨骼肌所需要的能量直接來源于（ ）。
A.肌糖原 B.葡萄糖 C.ATP D.磷酸肌酸
4、草履蟲的纖毛運(yùn)動(dòng)和變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)，都是肌動(dòng)蛋白利用ＡＴＰ提供的能量完成的，
此時(shí)能量利用的形式為（　�。�
A、機(jī)械能　 　　B、滲透能　　 C、化學(xué)能　　　　D、電能
5 議一議:列舉細(xì)胞內(nèi)一些吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)



附1 ATP藥片說明書:
【別名】 三磷酸腺甙鈉;三磷酸腺苷二鈉;三磷腺苷鈉;腺三磷 ,三磷酸腺苷 【外文名】Adenosine Tripho hate ,ATP ,Atriphos, Fosfabion, Myotriphas,Striadyne,Triadenyl 【適應(yīng)癥】 1.臨床上現(xiàn)用于心力衰竭、心肌炎、心肌梗塞、腦動(dòng)脈硬化、冠狀動(dòng)脈硬化、急性脊髓灰質(zhì)炎、進(jìn)行性肌萎縮性疾患。 2.本品與輔酶Ａ等配制的復(fù)方注射液，用于肝炎、腎炎、心力衰竭等。 【用量用法】 肌注或靜注：１次２０ｍｇ，１日１～３次，肌注、靜注都用注射用的三磷酸腺甘，另附有緩沖液溶解，再以５％～１０％葡萄糖液１０～２０ｍｌ稀釋后緩慢靜注，也可用５％～１０％葡萄糖液稀釋后靜滴。 【注意事項(xiàng)】 1.靜注宜緩慢，以免引起頭暈、頭脹、胸悶及低血壓等。由于本品在終止室上性發(fā)作過程中，可發(fā)生多種心律失常和全身反應(yīng)，盡管是瞬間反應(yīng)，無需處理，但仍具有一定潛在危險(xiǎn)。故使用本藥時(shí)宜連續(xù)心電圖監(jiān)測(cè)，密切注意病人全身反應(yīng)；治療劑量宜從小劑量開始，無效時(shí)逐漸加量，１次不宜超過４０ｍｇ；另外，本品對(duì)竇房結(jié)有明顯抑制，因而對(duì)病竇綜合征或竇房結(jié)功能不全或老年人慎用或不用。 2.腦出血初期忌用。 3.本品受熱后易降低效價(jià)，應(yīng)在低溫、干燥處保存。 4.有過敏史者不宜使用。 5.部分療效不確切，應(yīng)引起注意，切勿濫用。


課后反思

本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.2rcoc.com/gaoyi/70238.html

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