5.2 细胞的能量“货币”ATP说课课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第二节 细胞的能量“货币”ATP 1、课标分析 《细胞的能量“货币”ATP》是新人教版高中生物学必修一《分子与细胞》第五章第二节的内容。《普通高中生物学课程标准（2022年版）》中提出：大概念2：“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”。为了形成这一大概念，需要引导学生逐步构建三个重要概念作为支持，而本单元内容是学生建构：“细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域”这一重要概念的基础。 因此本单元四节内容的逻辑关联如下：细胞的功能大多数基于化学反应，对于化学反应，我们需要从反应的条件、过程和场所这几个方面分析。细胞内的化学反应的条件需要酶和ATP，反应的过程以光合作用和细胞呼吸为例，反应的场所基于对细胞结构的学习，在这一重要概念的形成过程中逐步形成结构与功能观。 进而本节内容需要落实的次位概念是：“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”。通过本节课的学习，使学生由“结构与功能观”逐步形成“物质与能量观”。 一、说教材 2、本节课内容在单元中的地位与作用 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的基础上安排的教学内容，目的是让学生懂得：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。从而激发学生的探究欲望。 细胞代谢能够进行既离不开酶的催化作用，又离不开能量的推动，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，ATP的来源是细胞呼吸，有机物中能量的根本是来源于光合作用，因此，对ATP的学习，有助于从能量转化角度将呼吸作用和光合作用联系起来。本节知识是糖类、脂肪等能源物质学习的延续，既对之前需要消耗ATP供能的物质运输做了进一步解释，也为后续呼吸作用、光合作用的学习奠定基础，具有承前启后的作用。 3、本节课的教学目标 生命观念 通过观察和构建ATP结构模型，能够阐述ATP的化学组成和结构特点，认同ATP结构与其功能相适应的生命观念。 科学探究 通过设计探究萤火虫发光的直接能源物质的实验，培养学生的实验设计和合作探究精神。通过团队合作解释ATP与ADP二者的相互转化过程，建构转化的模型，并结合ATP水解释放能量与主动运输需要能量的关系激发学生的好奇心和求知欲，在团队合作中提高科学探究能力。 科学思维 通过阅读教材相关内容结合小组讨论，明确ATP的化学组成，制作ATP的结构模型并说明其作用机理，锻炼学生关于归纳与概括，模型与建模的科学思维。 社会责任 关注科学前沿和实践应用，提高学生利用所学知识解决生活问题的能力，培养社会责任感，关爱自己，关爱生命。 4、本节课的教学重点和难点 教学重点： ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的意义； 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。 二、说教法和学法 1.教学设计的理念 本节课按照新课标的要求，以“学生为主体，教师为主导”的教学理念设计，采用“多元化”教育方式，围绕ATP的结构与功能，充分利用现代教育技术手段，通过教学视频，展示相关资料，依据课本知识内容及教材上的图形、相关信息等让学生自主学习，教师灵活运用课堂的“开放与生成”，引导学生理解归纳，逐步构建知识网络，同时通过设计的课堂小活动（如：小组构建ATP结构模型、师生互换硬币游戏等）让学生能亲身体会学习的乐趣，激发学生学习的兴趣，培养学生的思维能力、动手能力和团队合作精神；同时采用“导学案”教学，精选课堂练习，及时巩固，达到高效课堂的教学效果。 2.学生学习情况的分析： 知识方面 已知：糖类、脂肪等有机物是能源物质，初步形成了生物体结构与功能相适应的理念 不足：对糖类等怎样提供能量的内在规律缺乏认识 能力方面 优势：有较强好奇心及学习新知的积极性，具备一定的逻辑思维能力和实验设计能力 不足：思维的严谨性和实验设计自变量、无关变量的控制有待提升 3.说教学方法 本节课共采用了六种教学方法 （1）探究式教学：学生观察和讨论萤火虫发光现象和探究ATP作用的实验。 （2）启发式教学：通过实例、提问、阅读思考、动画引导学生揭示ATP的结构。 （3）合作式教学：学生通过小组互相合作，共同解决问题，提高团队合作能力 （4）创造性教学：通过学生构建ATP物理模型，引导学生发散思维，激发学生的 创造力和创新意识 （5）视觉化教学：通过图片、图表、视频等视觉化手段来辅助教学，提高学生的 学习效果 （6）资料分析法：通过图片和资料分析认识ATP的利用和存储很少。 4.学法指导 本节课的知识难度不是很大，学生基本能看懂书本对本节知识的介绍，教师引导学生自主学习，学生通过实验设计的解释、资料的阅读、问题的讨论和思考以及联系生活实际来学习本课时的内容 5.反馈调控措施 本节课采取的是以学生自主学习为主，在小组合作与思考讨论中必然存在着多彩的课堂生成，教师在备课中翻阅了关于本节课的大量资料，积累了扎实的知识贮备，将通过讲述、发散、列举、比较、归纳等多种措施来解决课堂上生成的问题反馈。 三、说教学过程 1.情境导入 秋 夕 唐·杜牧 银烛秋光冷画屏 轻罗小扇扑流萤 天阶夜色凉如水 卧看牵牛织女星 荧光素 + 能量 + O2 氧化荧光素 + H2O 荧光素酶 以一首美丽的唐诗伴随萤火虫发光的视频创造情境，使学生快速进入课堂 自主学习活动一 阅读课本86页问题探讨及第1段，观看探究实验视频，回答问题： 结论：使萤火虫发光直接能源物质是 ATP ？ 初步了解实验设计的原则：对照、单一变量、等量 播放探究萤火虫发光的实验微课，通过学生自主学习课本内容，教师引导得出：使萤火虫发光的直接能源物质是ATP这个结论，同时强调生物实验设计的原则：对照、单一变量、等量。 课堂回顾总结 主要能源物质 细胞内良好的储能物质 人和动物细胞的储能物质 植物细胞内良好的储能物质 最终能量来源 生命活动直接能量来源 ATP 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 强调：ATP≠能量；ATP是直接能源物质 通过对能源物质归纳及比较，帮助学生梳理知识，同时明确ATP是物质，不是能量 自主阅读P86第三自然段及旁栏“相关信息”，完成学案相关问题 自主学习活动二 (1) 中文名称：               (2)结构简式：                  (3)元素组成：            “A”指:        “ P”指:           “-”指 :         “～”指：            结合86页旁栏相关信息，分析ATP的结构及特点   思考以下问题： (1)图中①②③的结构分别代表什么？  (2) 腺苷是由图中哪些结构组成的？ 布置自主学习任务，学生通过阅读课本文字及图形，提取知识信息，完成学案上的内容，从而掌握ATP 的结构与特征，培养学生的阅读能力与自主学习能力 板书：一、ATP的结构 中文名称 组成元素 结构简式 探究活动：构建ATP的模型 （课前教师准备：信封、彩纸、双面胶、剪刀） 假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表 磷酸基团、 代表特殊化学键、 与 代表普通化学键，尝试构建ATP的模型。 学生分组构建，随机展示，教师给予评价表扬 教师课前精心准备活动模具，让学生分组构建ATP物理模型，在活动中进一步理解ATP的结构，同时培养了学生的动手能力及团队合作意识 自主学习活动三 资料1：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： ①甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团 ②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。 该实验可以得出什么结论？ α 位 β位 γ位 展示相关资料，学生阅读资料，提取文字信息，通过教师引导得出结论：ATP不稳定，远离腺苷的那个特殊化学键容易断裂 板书：二、ATP与ADP相互转化 ~ ~ P P P 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。 负电 负电 负电 ATP是一种高能磷酸化合物 ~ P P P ADP相互排斥的磷酸基团减少，势能降低 ADP 腺苷二磷酸 ATP 腺苷三磷酸 磷酸基团携带转移的“势能”与其他分子结合 讲述ATP末端的磷酸基团不稳定的原理，使学生明确ATP水解的机制。 得出ATP水解的反应式： ATP 消耗量大 ATP 含量很少 矛盾 研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 2 成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 3 二、ATP与ADP可以相互转化 资料分析 自主学习活动四 教师展示资料，学生通过阅读分析，获取信息，教师引导得出结论：ATP含量很少，但消耗量却很大，那么这是否矛盾？ 通过“师生一元硬币互换游戏”提升学生兴趣，帮助学生对知识的理解 课堂活动：师生互换一元硬币游戏 18 ATP合成和水解都非常迅速 每个细胞每秒钟可合成约1000万个ATP 且同时有等量ATP被水解 4 资料分析 P P P ～ ～ P P ～ 水解 合成 Pi 能量 酶 酶 动态平衡 展示资料4，观察课本图5-4，师生一起分析得出ATP合成反应式 19 ATP与ADP可以相互转化 播放ATP水解与合成动画，加深学生理解与记忆，帮助学生理解ATP与ADP相互转化 02 请参照P87图5-4，尝试写出ATP水解和ATP合成的反应式。 ATP 合成酶 水解酶 ADP +Pi +能量 思考：ATP与ADP的相互转化 (填“是”或“不是”)一个可逆反应？ 分析原因： 从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的 自主学习活动五 学生自主学习课本相关内容，教师引导得出ATP水解和ATP合成的反应式，同时从物质和能量的角度明确ATP与ADP 的相互转化不是可逆反应。 板书：反应式 自主学习活动六 阅读课本88-89页，完成下面思考讨论 思考讨论： ATP水解后可用于哪些生命活动? 布置学习任务，学生自主学习课本内容，初步了解ATP水解后用于哪些生命活动 板书：三、ATP的利用 ATP的利用 三 用于主动运输 用于肌肉收缩 用于生物发电 葡萄糖+果糖→蔗糖 酶 用于物质合成 用于大脑思考 用于生物发光 细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。 展示图片，通过视觉冲击，加深学生对ATP水解利用的实例了解 ATP利用动画实例视频一：肌肉运动 ATP利用动画实例视频二：主动运输 通过播放ATP利用动画实例视频，帮助学生快速、直观地理解ATP是生命活动的直接能源物质 酶 酶 光合作用 呼吸作用 ATP ADP 主动运输 物质合成 肌肉收缩 …… Pi Pi 能量 能量 生物发光 自主学习活动七 阅读课本87—89页，将ATP与ADP的转化概念图补充完整 布置任务，学生自主学习，通过补充ATP与ADP转化概念图，帮助学生构建本节课知识网络 ATP与ADP相互转化是细胞中吸能反应和放能反应的桥梁 通过上面两幅图的讲解，帮助学生构建知识网络的同时，进一步理解放能反应与ATP合成相联系，吸能反应与ATP水解相联系，能量通过ATP分子在吸能反应与放能反应之间流通，是细胞内的能量“货币”，从而为本节课知识教学画上完美的句号。 放能反应 吸能反应 ATP 全称：三磷酸腺苷 结构简式： A-P ～P～ P ATP的来源： ATP与ADP相互转化: ATP的利用：各种形式的能量 光合作用 呼吸作用 ATP ADP+Pi+能量 酶1 酶2 总结：正是由于细胞内具有ATP这种能量“通货”，细胞才能及时而持续地满足各项生命活动对能量的需求。 课堂总结 进行课堂知识总结，加深学生对本节课知识的理解记忆 板书设计 第2节 细胞的能量“货币”ATP 一、ATP是一种高能磷酸化合物 (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 二、ATP与ADP的相互转化 三、ATP的利用 ATP 合成酶 水解酶 ADP +Pi +能量 感 谢 聆 听 Lavf58.51.100 Lavf58.28.100 Lavf58.30.100 Lavf58.29.100 $