5.2 细胞的能量“货币”ATP（教学设计）-【上好课】高一生物同步高效课堂（人教版2019必修1）

第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币ATP” 年级 高一年级 授课时间 1课时 课题 第2节 细胞的能量“货币ATP” 教材分析 本节内容主要介绍ATP的分子组成和结构特点、ATP与ADP的相互转化以及ATP在能量代谢中的作用3个方面的内容。尽管糖类等有机物是能源物质，但并不能给生命活动直接提供能量，ATP之所以是直接能源物质，是由其分子结构所决定的。 ATP 为什么能像“货币”一样反复利用呢?教材通过ATP和ADP相互转化的示意图，让学生直观地认识到，ATP和ADP的相互转化伴随着能量的释放和储存。此外，ATP 和ADP的数量还处于动态平衡之中。本节内容是在学生掌握了细胞中的有机物蛋白质、 糖类、脂肪等在细胞中的作用等知识的基础上安排的教学内容，教材中ATP水解释放出能量促使主动运输中载体蛋白的磷酸化的典型意义，有助于第4章“主动运输”的学习。ATP是生命活动的直接能源物质，在细胞代谢中具有重要作用，在细胞呼吸、光合作用中会产生ATP,因此本节内容是后续章节学习的基础，具有承前启后的作用。 教学目标 1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。 2.根据ATP与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。 教学重、难点 1.教学重点 ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。 2.教学难点 通过ATP与ADP相互转化的特点，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 引入新课 【情境引入】 播放萤火虫发光的奥秘视频，引发学生思考问题: 1.萤火虫发光的生物意义是什么? 主要是相互传递信号，以便繁衍后代。 2.萤火虫为什么能发光? 萤火虫腹部后端细胞内有特有的发光物质荧光素。 3.萤火虫发光需要的能量从哪里来? 激发学生的好奇心，导入对ATP的学习。 思考回答问题，进入对ATP的学习。 一、ATP是一种高能磷酸化合物 【阅读分析】 指导学生阅读教材，学习ATP的结构。 (1)中文名称： 腺苷三磷酸 (2)结构简式：A—P～P～P (3)元素组成： C、 H、 O、 N、 P A:腺苷 P:磷酸基团 - :普通的化学键 ～：特殊的化学键 展示ATP的结构模型图。 【布置任务】 任务一：结合资料，引导学生分析ATP的结构及特点。 资料1　如图为ATP结构式： 学生思考以下问题： (1)图中①②③的结构分别代表什么？ ①-腺嘌呤；②-核糖；③-磷酸基团 (2)腺苷是由图中哪些结构组成的？ ①② 结合问题探讨萤火虫发光需要什么呢？ 能量 回顾细胞内哪些化合物可为细胞的生命活动提供能量。分析思考并归纳，主要能源物质是什么？ 糖类 主要储能物质是什么？ 脂肪 糖类、脂肪这些物质能为萤火虫发光直接供能吗? 【探究活动】 学生带着问题，以小组为单位进行实验探究。 实验材料：将离体荧光虫发光器研磨成粉末，然后制成荧光素试剂 实验工具：烧杯、量筒、试管、玻璃棒等 实验试剂：蒸馏水、脂肪溶液、葡萄糖溶液、ATP注射液等 实验原理： 请同学们分组讨论完成实验 (用简笔画图示并配文字说明)。强调实验设计的对照、等量、单一变量原则。 实验步骤： 实验结果： 引导学生思考从A、B、C、D试管的实验现象中你得出的结论是什么?从而得出： ATP的功能：驱动细胞生命活动的直接能源物质。 结合资料阐述ATP的供能机理： ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 【资料探究】 展示资料2 α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ)，现有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。 指导学生一边阅读，一边完成学案上的表格。 辨析ATP中的两个特殊化学键都断裂吗？ 问题1：从实验结果ATP中哪一个化学键更容易断裂？为什么？ β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。 动态展示ATP的水解示意图。 分析阐述ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合。 ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低。 问题2：写出ATP水解的反应式 问题3：为什么说ATP是一种高能磷酸化合物？（一般将水解时释放20.92kJ/mol及以上能量的化合物叫做高能化合物）。 因为1molATP水解释放的能量高达30.54kJ。 问题4：若ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ 【思考讨论】