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    必修一第五章第2节《细胞的能量通货-ATP》教案
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    高中生物人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“通货”──ATP导学案

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    这是一份高中生物人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“通货”──ATP导学案,共4页。

    第五章第2节   细胞的能量通货”——ATP

    、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。

    二、教学目标

    (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。

    、教学重点和难点

     (1)ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用

     (2)ATP与ADP的相互转化

    四、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。

    五、教学方法

    1.学案导学:见后面的学案。

    2.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑情境导入、展示目标合作探究、精讲点拨反思总结、当堂检测发导学案、布置预习

    六、课前准备

    课件制作

    七、课时安排:1课时

    八、教学过程

     ()预习检查、总结疑惑

    检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。

    (二)新课引入、展示目标

    [温故知新]

       细胞中的下列物质中有哪些含有能量(   )

          A、糖类 B、脂肪 C、水 D、无机盐

       [问题探讨]银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水,卧看牵牛织女星。让我们重温唐代诗人杜牧这首情景交融的诗句,想象夜空中与星光媲美的点点流萤,思考有关的生物学问题。

          1、萤火虫发光的生物学意义是什么?

          2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗?

          3、萤火虫发光的过程有能量的转换吗?(教材问题探讨)

          由于是小组讨论,得出的结论五花八门,有道理的给予肯定。这些问题是为引起学生的学习兴趣,对后面要进行的实验奠定基础,对学生有学习与借鉴的意义。

     [提出课题]细胞的能量通货”—ATP

    (三)合作探究、精讲点拨。

    探究一:ATP的功能

     教师: 联系萤火虫发光器的经典实验,引导思考,设计实验,用培养皿、试管、活萤火虫(摘下其尾部发光器备用)、ATP制剂、质量浓度为1.2g/dL的葡萄糖溶液、生理盐水、蒸馏水以及必需的实验用具。

    问题:1你能否设计实验?

                A捣碎的发光器、生理盐水加入ATP制剂5mL

                B捣碎的发光器、生理盐水加入葡萄糖溶液5mL

               C捣碎的发光器、生理盐水加入蒸馏水5mL

    2、选择萤火虫的发光器为实验材料的优点。

          (参考答案:主要是它发光的现象容易观察等)

          3、将发光器捣碎的目的:

          (参考答案:增大发光细胞与溶液接触面积,加快化学反应速度。)

          4、本实验的原理是:

          (参考答案:蒸馏水不是能源物质,葡萄糖不是直接的能源物质,他们都不会使熄灭的离体发光器重新发光,,而ATP能使离体的发光器重新发光)

    理解关于变量、自变量、因变量、无关变量、对照实验培养语言表达能力,将感性知识上升到理性知识。 用此虚拟实验与教材的探究活动比较,可以进一步验证ATP在生命活动中起到的作用。接着向学生出示ATP片剂或注射液的使用说明书,说明ATP是真实存在的,而且已经用于医疗实践,并加深学生对ATP功能的理解

    探究二:ATP的结构

    结构与功能相适应是生物学的一个基本原理,ATP具有怎样的结构和特点才能担当如此重任呢?引出后面的内容ATP分子中具有高能磷酸键。此时让学生阅读教材回答学案上的下列问题:

          1、写出ATP(三磷酸腺苷)的分子结构,并标出所有符号代表的意义。

     

     

          2ATP中的两个磷酸基团之间(PP之间)用表示的化学键是_________。其水解过程中,释放的能量是一般共价键的____倍以上(如ATP水解生成ADP和磷酸时,释放的能量多大30.54KJ/mol,而6---磷酸葡萄糖水解为葡萄糖和磷酸时,释放的能量只有13.8kJ/mol)。含有高能磷酸键的化合物统称为______________

          3ATP________________(哪个)高能磷酸键,在一定条件下容易水解生成______________放出能量,生成的两者________(容易/难以)再捕获能量重新生成ATPATP在细胞内形成后不到1分钟的时间就要发生转化,一个成年人在静止状态下,24小时内竟有40kgATP发生转化。

          在第三个问题中的后半部分相当于阅读材料,教师可在学生填写完后对答案时提出疑问或者让学生自己提出疑问,进入后面的课题。

            限于学生的化学基础,关于ATP的结构,在此不宜过于深入。但要知道学生分析教材中的三个色块代表的含义,明确ATP结构简式中所有符号代表的含义,特别要强调ATP中大量的化学能储存的部位,通过查找并分析相关数据来分析ATP中高能磷酸键与一般化合物中普通化学键的区别。

          对于ATP的形成途径,因为学生还没有学习细胞呼吸和光合作用的过程,在此虽不宜太具体的讲解,但教学中应抓住教材中ATP再生迅速且含量稳定、移动迅速、供能高效的特点,引导学生分析ATP在能量转移中所起到的关键作用。物质变化总是伴随着能量的消耗或释放,线粒体的呼吸作用氧化分解有机物释放能量,核糖体合成蛋白质、细胞膜主动运输、高尔基体合成分泌功能等需要能量,产能耗能在空间上存在矛盾:细胞内有多种能源物质,如糖类、脂质等有机物都储存着大量且稳定的能量,这些能源物质的稳定性,利于大量储存能量,但不利于及时灵活的利用这些能量,能量的稳定储存灵活利用之间也发生了抵触。让学生感悟在神奇的自然选择过程中之所以选中ATP作为生命活动的直接能源物质,是因为ATP既解决了线粒体产能和细胞各处都要耗能在空间上的矛盾,又解决了能量在糖类、脂肪等物质中稳定储存和细胞代谢需要灵活利用的矛盾。从而正确理解ATP在能量代谢的过程中扮演的角色--------能量通货。引导学生从两种不同角度分析这一过程,实际上就是提高学生分析与推理能力的过程。

    探究三:ATPADP的相互转化

    教师: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?

     具体教授过程中可以让学生在学案填写如下内容:

          1ATPADP的相互转化:

          ATP _____________________________________(注意条件)

          2ATP水解时放出的能量可用于____________________________

          3ATP在细胞内的含量是_________的,但ATP在细胞内的转化是_________的。

          4、对人和动物来说,ADP转化成ATP所需能量,来自________作用,对绿色植物来说,ADP转化成ATP所需能量,来自_________________________

          5ATP作为直接能源物质,水解后可用于各种生命活动,如转变为:________(用于合成代谢)、___________(用于肌肉收缩)、____________(用于物质的主动运输)、____________(生物电、生物发光)、____________(用于维持体温)等。

          另外做设计部分此类内容的综合性稍高点的题目作为巩固练习,难度不宜太高。

    〖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。)

    探究四ATP的利用

    〖教师〗:(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。)回归〖情景创设〗引入中显示的各项生命活动,再次与学生共同讨论ATP中能量的利用过程。

    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。)

    (四)反思总结,当堂检测。

    教师组织学生反思总结本节课的主要内容,并进行当堂检测。

    设计意图:引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。(课堂实录)

    (五)发导学案,布置作业

    九、板书设计

                     细胞的能量通货”——ATP

    一、ATP是各项生命活动的直接能源物质

    全称:三磷酸腺苷        结构简式:A-P~P~P

    二、ATP与ADP的相互转化

    ADPPi+能量ATP

    三、ATP的生成途径——光合作用和呼吸作用

    四、ATP的利用

    肌肉收缩(机械能)

    吸收和分泌(渗透能)

    合成物质(化学能)

    神经传导和生物电(电能)

    十、教学反思

    本节课按照课标要求,倡导学案式教学,以小组互助然后填写学案的方式组织教学,能引导学生主动参与知识构建过程。本节课不仅较好地利用了教材上的问题探究,而且善于从现实生活中寻找更加灵活的典型例子,巧妙地引导学生从不同角度考虑问题,一正一反,相互辉映,使学生充分体会什么是自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验,有利于引导学生学会确认和控制变量,有助于培养学生的科学探究能力。本节课大量采用鼓励性评价机制,发挥学生潜能,注意培养学生敢于质疑,敢于创新,大胆猜想的科学精神和态度价值观。学案教学使学生在课堂上不只是抬着头听讲或者是无意义的讨论,而是要不停的将所讨论所思考的结果填写在学案上,让学生养成随时动笔记的习惯,促进学生积极改变学习方式,培养学生主动建构知识。不足之处是:时间较紧,使得一部分巩固练习留待课后完成。

     

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