5.2 细胞的能量“货币”ATP教学设计2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦“细胞的能量‘货币’ATP”，通过萤火虫发光诗句情境导入，结合经典实验微视频引出ATP是直接能源物质，再经模型构建理解其结构，分析ATP与ADP转化及利用，最终呼应开篇原理，形成完整知识脉络。 此设计亮点在于融合诗词与实验激发兴趣（态度责任），模型构建深化结构功能观（生命观念），通过ATP与ADP转化动态平衡分析培养科学思维，结合主动运输实例及荧光树等科学应用，助学生构建知识网络，也为教师提供高效教学支架。

课题 第二节 细胞的能量“货币”ATP 教学目标 1.通过对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应； 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 ； 3.能解释“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的原因。 教学重点： 1.ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用； 2.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 学习任务 教师组织引导 学生活动 设计意图 情境中感知ATP的作用并设计实验探究ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 情景引入：（投影萤火虫发光和夜空点点流萤的图片）银烛秋光冷画屏 轻罗小扇扑流萤 天阶夜色凉如水 卧看牵牛织女星重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句，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？那萤火虫的发光原理是什么呢？探究活动一：教师：通过相关资料得知：萤火虫的尾部发光细胞中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢？是之前学习过的葡萄糖还是其他直接能源物质呢？播放微视频：“萤火虫发光的经典实验。思考：这个实验说明什么？过渡：我们得出结论，ATP是使萤火虫发光的直接能源物质，而葡萄糖、不是。问题一：那么ATP为何物呢？请同学们阅读教材86页第三自然段，以及旁栏的相关信息，思考ATP的结构有哪些部分。 朗读诗句，并思考回答问题。 阅读资料明确发光原理。理解发光需要能量，直指课题。创造矛盾：是葡萄糖供能还是其他？ 观察视频实验：理解ATP是直接能源物质，而葡萄糖不是，引入课题，过渡：ATP的结构是什么呢？ 在享受美的过程，感受中国诗词的美妙，激发学生兴趣，渗透热爱自然和生命的情感。 展示实验探究，增强可信度，激发学生学习的热情。 理解ATP是一种高能磷酸化合物 探究活动二：以桌为单位，进行活动。共同通过阅读与观察结构式得知，ATP由C.H.O.N.P五种元素组成 分别组成腺嘌呤，核糖，磷酸。腺嘌呤、核糖构成腺苷，整体构成ATP,得出ATP的中文名称：腺苷三磷酸。 问题二：（建构模型）假如用 代表腺嘌呤、用 代表核糖 用 代表磷酸基团，尝试构建ATP的结构模型。讲解：通过学生建构的模型，知道了ATP 的组成，帮助学生再简化，得出ATP 的结构简式 ，那ATP是如何供能呢？其中A代表腺苷、P代表磷酸、～代表一种特殊的化学键（认真检查学生建构是否正确，特别是特殊化学家的处理）过渡：当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。可见 ATP水解的过程就是释放能量的过程。 1 mol ATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说 ATP是一种高能磷酸化合物。 观察ATP的化学结构图，建构ATP模型。 根据模型理解A指的是什么？T指的是什么？P指的是什么？～指的是什么？通过文字理解特殊化学键的作用，明确理解ATP是一种高能磷酸化合物。 学生通过模型构建，加深对ATP分子结构的理解。 根据结构决定功能，认同结构功能观 认知ATP和ADP可以相互转化 (示意图转换),我们根据转化图可以得到ATP与ADP转换的表达式。对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停的发生并且处于动态平衡之中的，研究表明：一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP，释放能量，供运动之需。这种相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。那么，在ADP转化成ATP的过程中，问题四：所需要的能量从哪里来呢？ 教师：对于绿色植物来说，可以来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量；对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。 教师：在了解了ATP的结构以及ATP与ADP的转化过程后，分组合作：给大家三分钟时间分组思考讨论，完成ATP与ADP相互转化的表格，布置任务:并思考一个问题：ATP与ADP之间的相互转化是否可逆？分析可知： ①酶的种类不同(合成酶和水解酶)；②反应的场所不同；③能量的来源和去路不同，所以ATP与ADP之间的相互转化不可逆， 围绕示意图明确理解示意图内容，同时完成示意图转化成表达式。 得出ATP和ADP转化迅速及转化的统一性。深挖表达式明确能量的来源和去路的不同，酶种类不同，反应场所不同来做好合成和水解的区分， 让学生更好的完成表格 事实表明，加深认知。 提高知识转化能力，加深对ATP和ADP转化的过程 完成表格，知识归类 ATP的利用 及 能量货币 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，如：用于细胞收缩的机械能；用于蛋白质合成的化学能；用于大脑思考的电能；用于萤火虫发光的光能；主动运输的渗透能等活动。那么ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？ 教师：我们以主动运输为例，来看看ATP是如何为主动运输供能呢？根据结构功能观得知，参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。在载体蛋白酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。至此，我们也明确理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 细胞内的化学反应可以分吸能反应和放能反应两大类。放能反应过程是释放能量的过程，释放的能量储存在ATP中，吸能反应过程吸收能量，储存在ATP的能量水解出来，为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”，正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”，才能及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。 阅读材料，联系生活实际，列举ATP的利用， 以主动运输为例，深入挖掘ATP供能过程 观察图片，ATP在ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币” 认识生命的复杂性 知识运用实例 紧扣开篇：首尾呼应。 萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 明确答案：课堂开篇：萤火虫发光原理内容。 答题解惑 科学应用 科学家运用这一原理，将荧光素酶基因导入植物后，再用荧光素溶液浇灌植物，使转基因植物在黑暗中发光，从而培育出一种能发光的“荧光树”。如果将荧光树种于道路两旁，那景色多么漂亮啊！基于萤火虫发光原理，科学家发明了ATP荧光检测仪。利用荧光素酶一荧光素体系”快速检测ATP。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 学习为了生活，生活源自学习 联系生活，激发学生学习动力与目标 总结归纳（概念图） 本节课，通过探究实验，我们明确ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，了解ATP的中文名称，结构简式，生理作用，通过ATP和ADP的相互转化明确反应式、特点及意义，以主动运输为例深入了解ATP如何运用于各项生命活动。 总结课堂所学，加深学习印象 统筹全局，概念图呈现全局，形成知识网络体系 练习与运用 教材89页中的概念检测和拓展应用 学生独立完成 检测学习效果 学科网（北京）股份有限公司 $