高中生物 第3章 细胞的代谢 3.1 细胞与能量(2)教案 浙科版必修1

细胞与能量一、设计理念概念教学是培养学生科学素养的途径之一，其主要内容是纠正、补充、完善学生的前概念，构建学生的正确认知体系。

因此概念教学注重学生前概念的了解，并基于学生的认识来设计教学，帮助学生建构大概念，体现整体性思维。

另外，概念教学还表现在概念的层次上:高中生物新标准的“设计依据”中指出，根据生物学大概念来建构课程体系和内容框架，并通过大概念学习，来帮助学生形成生命观念和理解核心概念。

基于这种理念，对浙科版《细胞与能量》进行了新的教学设计。

二、背景分析1、教材分析：浙科版必修1第三章第一节《细胞与能量》，简述了三个方面的内容：①细胞中的能量的转化，②化学反应过程中能量的变化，③能量代谢的中心分子ATP的结构与功能。

这节内容是在总体上对《细胞的代谢》整章节从能量角度的一个概括：细胞内所有的化学反应在生物学上的分成吸能反应和放能反应；生物体内的能量变化是能量形式的转变；能量代谢离不开ATP的参与等。

所以本小节起到一个框架的作用，后面章节的内容是对这个框架的一些补充和具体体现。

教学重点：ATP的分子结构和生理功能，ATP与ADP的相互转化及ATP-ADP的循环对细胞中能量代谢的意义。

教学难点：ATP与ADP的相互转化，细胞中的能量转化，放能反应与吸能反应。

2、学情分析：经过初中科学的学习，学生对有关生物和化学方面的基础是具备的。

如化学反应是物质和能量的偶联变化，生物的基本结构是细胞等。

但存储的知识是块状的，没有体系的。

高一生物开课后，经过前言和第一、二两章的学习，已经在原有基础上进行了分子水平和亚显微结构上的深化。

但是这些知识点多且散，学生的认知负荷很重，导致学生学习生物的热情也随着这些散乱的知识点慢慢地退去，对后面生物的教学十分不利。

所以教师急需打破这种局面，让学生学得更轻松、更主动，将知识体系化，达到“温故而知新”和“温新而知故”。

三、教学目标1、通过复习旧知识，分析知识点间的联系能提出新问题：细胞中的能量如何变化？从能量的形式，量和过程，培养学生观察，提出问题、分析问题的能力。

第一节细胞与能量方式一“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。

”让我们重温唐代诗人杜牧这首情景交融的诗作《秋夕》。

可是大家是否想过：(1)萤火虫为什么要发光？(吸引异性来交尾)；(2)萤火虫的发光需要能量吗？(需要)；(3)我们知道，糖类、油脂和蛋白质都贮存着能量，这些物质能为萤火虫发光直接提供能量吗？(不能)。

研究表明能为萤火虫发光直接提供能量的是ATP，这节课我们就来了解ATP。

方式二纯净的ATP是一种白色粉末，能溶于水，ATP片剂可以口服，注射液可静脉注射或肌肉注射，主要用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。

这节课我们就来了解ATP的有关知识。

一、吸能、放能反应和ATP的结构1．能量的转化(1)化学能：活细胞中的各种分子，由于其中原子的排列而具有势能，是细胞内最主要的能量形式。

(2)能量的转换：细胞中的“燃料分子”(如葡萄糖)被氧化时释放的化学能，用于各种生命活动。

(3)能量守恒定律：能量只能从一种形式转变为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造。

生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的相互转变。

2．吸能反应和放能反应(1)吸能反应①概念：产物分子中的势能比反应物分子中的势能高的反应。

②举例：如光合作用、氨基酸合成蛋白质的反应等。

(2)放能反应①概念：产物分子中的势能比反应物分子中的势能低的反应。

②举例：细胞呼吸等。

(3)吸能反应与放能反应的联系①吸能反应常利用放能反应所产生的能量。

②ATP是细胞中放能反应和吸能反应的纽带。

3．ATP的结构(1)中文名称：腺苷三磷酸。

(2)结构简式及符号含义a：腺嘌呤；b：核糖；c：磷酸基团；d：高能磷酸键。

(3)结构特点①ATP是细胞内普遍存在的高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。

②ATP化学性质不稳定。

连接两个磷酸基团之间的高能磷酸键不稳定，③易水解，高能磷酸键释放的能量比连接在糖分子上的普通磷酸键要多。

归纳总结1．ATP的组成元素为C、H、O、N、P；含有3个磷酸基团，2个高能磷酸键；ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸；ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。

细胞与能量
一、教学目标
〔一〕知识与技能
4.能解释ATP在能量代谢中的作用。

〔二〕过程与方法
学会建立ATP-ADP循环模型，并应用于实践
〔三〕情感态度与价值观
1.体会生物学观点：结构与功能相统一
二、学情分析
本节内容授课对象为高一学生，和能量相关的内容在初中阶段接触过细胞呼吸与光合作用，而本节内容又是未接触过的新知，并且内容抽象。

因此在教学过程中应配合生活中的实例，层层递进，从学生熟悉的功能再细化到抽象的ATP结构，最终突破教学重难点。

三、教学重难点
（一）教学重点
〔二〕教学难点
ATP与ADP的相互转化
四、教学过程
【导入】
1.回忆与已学知识中和能量相关的物质
2.介绍ATP的药理毒理
【实验探究】
2.提出问题：萤火虫发光所需的能量由葡萄糖还是ATP直接提供？
3.做出假设：多种
4.设计实验：请根据以下材料，以小组为单位，讨论确定实验思路，并派代表发言〔代表发言→组内补充→他组评价→总结归纳〕
5.实验思路〔ppt呈现〕
【模型建构】
任务1：解读课本50页第1段和图3-1，完成以下问题：
任务2：解读课本50页第2段和图3-2，完成以下问题：
1.ATP水解的过程及产物
2.释放的能量的去路
任务3：资料解读--思考你从中获取了哪些信息
特点：需求大，含量少，所以转化快
学生建构ATP合成过程及能量来源
任务4：同桌互助，用一条化学式表示ATP-ADP循环
1.总结ATP与ADP的相互转化的条件及过程，引出ATP是细胞中放能反响和吸能反响的纽带，ATP是细胞的能量“通货〞
【总结反响】
【板书设计】。

第一节ATP是细胞内的“能量通货〞课标内容要求核心素养对接解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

从物质与能量视角，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化。

(生命观念、科学思维)一、小资料萤火虫的荧光是怎样形成的1．荧光发出的意义萤火虫以荧光作为求偶的信号，吸引异性个体前来交尾。

不同种类的萤火虫所发出的荧光有不同的特点。

2．荧光的形成萤火虫的腹部后端具有发光细胞，细胞内含有一种称为荧光素的发光物质。

荧光素在接受ATP中的能量时可以被激活，与氧发生化学反应形成氧化荧光素，而荧光那么是这些化学反应的副产物。

二、ATP是细胞生命活动的直接能源1．ATP的作用实验(1)实验过程有学者利用刚刚失去收缩功能的离体肌肉进行实验：在肌肉上滴加葡萄糖溶液后观察肌肉反应，肌肉没有收缩；然后，在同一块肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快发生了明显的收缩。

(2)实验说明作为能源物质的葡萄糖不能直接被肌肉利用，而ATP可以。

(3)ATP的能量转化特点在细胞中，ATP转化率非常高，在它形成1 min内就被消耗掉了。

(4)ATP的功能研究发现，只有ATP不断生成，生命活动才能发生。

因此，ATP是生命活动的直接能源。

2．ATP的分子结构特点ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。

核糖是一种五碳糖(C5H10O5)，腺嘌呤是一种含氮碱基。

核糖与腺嘌呤结合成的基团称腺苷。

腺苷与3个磷酸基团组成腺苷三磷酸。

3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在糖分子上，其余2个那么相继连接在前一个磷酸基团上。

连接2个磷酸基团之间的磷酸键稳定性较差，水解时可以释放出大量的能量，被称为高能磷酸键，以“～〞表示。

三、细胞内ATP与ADP保持动态平衡1．ATP的分布与含量在活细胞中，ATP广泛分布在细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶等结构中，但含量很低。

2．ATP的水解与能量的去向ATP在细胞中易于水解。

1个ATP分子含有2个高能磷酸键，在酶的作用下，远离腺苷的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。

高二生物《细胞与能量》教案（2）浙科版必修1一、教材分析【教材内容】本章节为浙教版普通课程标准实验教材书《生物学必修1 分子与细胞》的第三章细胞的代谢的第一节细胞与能量。

本章节主要分三个内容：能量的转化，吸能反应和放能反应，ATP是细胞中的能量通货。

教材开始就以学生熟悉的动能和势能的相互转化，引出在细胞内也存在着能量的转化，并强调能量能量守恒。

接着交代清楚什么是吸能反应、什么是放能反应，为理解ATP－ADP循环时的放能和吸能做铺垫。

对于ATP是细胞中的能量通货，教材通过对ATP的分子结构的图解，使学生明白A、T、P分别代表什么，以及高能磷酸键的意义；对于ATP－ADP的循环，教材则是通过ATP和ADP的循环组图。

使学生构建知识结构。

同时教材还指明ATP 是细胞中普遍使用的能量载体，在细胞中的含量不多，从而易于引发学生讨论ADP －ADP循环的意义，同时可使学生加强ATP是细胞中的“能量通货”的理解。

【教材地位】本章处于细胞的结构之后，在学生清楚得认识到细胞是所有生物的基本组成以及所有生化反应都是在细胞中完成后，本章节再进行呼吸作用、光合作用等反应的具体讲解。

有助于学生在细胞的基础上建立一个完整的细胞内新陈代谢循环。

而细胞与能量这一部分的学习，可以让学生细胞在进行新陈代谢中时，也在进行着能量的转化和迁移。

是学生学习高中生物的一个基础性知识。

二、学情分析本学期学生刚刚接触高中生物知识，而且通过前两章节分别对细胞的分子组成和细胞的结构的学习，学生不仅有一定的学习热情，也有了一定的基础知识。

本章节所要讲述的细胞代谢，同时也是学生比较熟悉的内容。

因此，学生对于今天的教学内容有比较良好的学习态度和比较积极的学习思想。

且高一学生已经具备一定的自学能力、语言组织表达能力和合作意识。

因此在本堂课中可使教学目标顺利达成。

三、教学目标【知识目标】1．学生能够举例说明细胞中的能量转化，并能利用能量守恒定律对给出例子进行说明。

第三章细胞的代谢一、课标内容1．说明物质进出细胞的方式。

2．说明酶在代谢中的作用。

3．解释ATP在能量代谢中的作用。

4．说明光合作用以及对它的认识过程。

5．研究影响光合作用速率的环境因素。

6．说明细胞呼吸，探讨其原理的应用。

二、教学要求第一节细胞与能量第二节物质出入细胞的方式第三节酶第四节细胞呼吸第五节光合作用三、教学建议1．课时建议（共计15课时）2．教法建议（1）“第一节细胞与能量”的教学重点是ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

教学难点是ATP与ADP的相互转化。

教科书先介绍了细胞中有哪些能源物质，它们可以通过细胞的光合作用、细胞呼吸等代谢吸能、放能，把学生带入学习细胞与能量的情景中，也为后面学习“ATP是细胞的能量通货”做好了铺垫。

建议教师教学时多作些比喻，使本节内容易于被学生理解。

充分利用教科书上的图解，让学生在看懂图解的基础上，讨论ATP与ADP 的相互转化，说明ATP的生成途径，阐明ATP在能量代谢中的作用，形成生物体结构和功能的相统一的观点。

（2）“第二节物质出入细胞的方式”的教学重点与难点是区分物质出入细胞的各种方式的异同。

由于本节内容较抽象，在教学手段上应该充分运用示意图、模型、最好是结合动画的多媒体课件等直观手段，增加学生的感性认识，帮助学生理解质膜控制物质运输功能。

在教学方法上，可引导学生结合具体实例进行探究，然后通过列表对比等方式，帮助学生认识物质出入细胞的各种方式。

关于“胞呑”、“胞吐”的教学，可以从草履虫形成食物泡、变形虫吞食细菌、白细胞吞食病菌等学生比较熟悉的事例引入，通过引导、分析其形成过程，再结合插图、动画进行讲解，增强直观感受，以取得较好的教学效果。

（3）“第三节酶”教学重点是酶的作用、本质和特性。

教学难点是酶的催化作用原理以及控制变量的科学方法。

学生对酶的认识有限，但对催化剂的作用比较熟悉，建议在教学中利用学生已掌握的无机催化剂的知识作为切入点，通过进行过氧化氢在生物催化剂与无机催化剂作用下的反应速度的比较实验，证明“酶的催化效率”，引导学生进入新课学习。

第三章细胞的代谢新陈代谢：是活细胞内全部有序的化学变化的总称§3-1 细胞与能量一、能量的转化(一)化学能:活细胞中的各种分子，由于其中原子的排列而具有势能。

是细胞内最主要的能量形式。

(二)能量的转化:即不被消灭，也不被创造，相互转变，细胞有序状态的维持要消耗能量。

二、ATP是细胞中的能量生命活动直接能源——ATP（一）、ATP结构1、组成：C、O、H、N、P2、全称：腺苷三磷酸3、结构：腺嘌呤—核糖—磷酸基团～磷酸基团～磷酸基团腺苷A － P ～ P ～ P普通化学键高能磷酸键结构简式：A—P～P～P4、ATP的结构特点：每分子ATP含两个高能磷酸键，ATP水解指远离A的那个“～”断裂，释放大量能量。

（二）、ATP与ADP的转化1、存在特点：ATP在细胞内含量很少，转化十分迅速。

2、转化过程：化合酶ATP ADP+Pi+能量水解酶不是可逆反应的原因：1）能量的来源于去路不同；2）条件不同；3）反应场所不同3、转化意义：细胞内ATP处于动态平衡中，对构成生物体内部稳定的供量环境有重要意义。

（三）、ATP的应用是新陈代谢所需能量的直接来源（能量通货），用于各项生命活动。

（四）、ATP再生动物、真菌等绿色植物呼呼光吸吸合作作作用用用ADP+Pi+能量酶 ATP（五）ATP的来源：光合作用呼吸作用等§3-2 物质出入细胞的方式扩散和渗透（一）扩散定义：分子从高浓度处向低浓度处运动的现象结果：使分子分布均匀特点：缓慢高浓度→低浓度（二）渗透定义：水分子通过膜的扩散方向：低浓度→高浓度条件：①有半透膜存在②半透膜两边存在浓度差.（二）被动转运：物质由浓度高的一侧转运至浓度较低的一侧。

易化扩散：载体蛋白分子与被运转的分子或离子结合而改变形状，于是把分子或离子运转质膜的另一侧；将分子或离子释放后，载体蛋白又恢复至原来的形状。

这种转运仍是一种扩散作用，但扩散的速率要大得多，成为易化扩散。

（三）主动运转1、定义：逆浓度梯度的运转。

高中生物第三章第1节细胞与能量浙江版必修1【本讲教育信息】一. 教学内容：必修1 第三章第1节细胞与能量1. 细胞中的能量转化。

2. 吸能反应和放能反应及其相互联系。

3. ATP是细胞中的能量通货。

二. 教学重、难点：吸能反应和放能反应A TP是细胞中的能量通货三、全面突破知识点1：细胞中的能量转化新陈代谢是生物的基本特征。

新陈代谢中一系列的物质变化，必定伴随着能量的转化。

生命系统必须依靠物质和能量来维持，能量的获取、储存、释放、利用和散失，伴随着全部生命活动。

1. 化学能：活细胞中的各种分子具有的势能通常被称作化学能，是细胞内最主要的能量形式。

2. 能量的转化：（1）能量在生物体内或细胞中进行各种形式的相互转变。

（2）生物体和细胞是开放系统，生物体要与外界发生物质和能量的交换。

思考：细胞的有序状态的维持需要消耗能量。

细胞中的能量从何而来？能量是如何释放的呢？知识点2：吸能反应和放能反应及其相互联系吸能反应：产物分子中的势能比反应物中分子的势能高，即为吸能反应。

如：CO2+H2O C m（H2O）n+O2放能反应：产物分子中的势能比反应物分子中的势能低，即为放能反应。

−酶CO2+H2O+能量如：C6H12O6+O2 −→细胞中有许多吸能反应，它们所需的能量来自于细胞中的放能反应。

那么细胞中放能反应所产生的能量是怎样被吸能反应利用的呢？两者之间的纽带就是A TP。

知识点3：ATP是细胞中的能量通货1. A TP的结构ATP的结构简式：A－P～P～P式中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，称为高能磷酸键；ATP 分子中大量的化学能就储存在高能磷酸键中；两个相邻磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定；A TP分子的水解本质上就是ATP分子中高能磷酸键的水解，也就是高能磷酸键断裂后释放出大量的能量。

2. ATP的水解反应：思考：ATP水解时，是哪个化学键断裂？水解后有哪些产物？这是吸能反应还是放能反应过程？释放的能量将被如何利用？（细胞利用这种能量的方法是将ATP水解这一放能反应所释放的能量用于另一吸能反应。

第一节细胞与能量1．化学能是细胞中最主要的能量形式。

生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的相互转变。

而光合作用是植物绿色细胞中最重要的吸能反应；细胞呼吸是所有细胞中最重要的放能反应。

2．ATP不是能量，而是生命活动的直接能源物质。

糖类等有机物中的能量只有转变为ATP中的能量，才能被用于各项生命活动。

3．ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的，其结构简式可写作A—P～P～P。

其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键。

“T”代表三。

ATP分子中远离A的高能磷酸键容易断裂，也容易生成。

4．ATP在生物体内含量很低，但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。

5．细胞放能反应所释放的能量可用于ATP合成，而 ATP 水解所产生的能量可用于吸能反应。

ATP不仅是细胞中放能反应和吸能反应的纽带，更是细胞中的能量通货。

动物、人、真菌等合成ATP的途径是细胞呼吸；绿色植物合成ATP的途径是光合作用和细胞呼吸。

对应学生用书P36能量与ATP1(1)化学能是细胞中最主要的能量形式。

(2)能量只能从一种形式转变为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造。

生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的相互转变。

2．吸能反应和放能反应光合作用是植物绿色细胞中最重要的吸能反应；细胞呼吸是所有细胞中最重要的放能反应。

放能反应和吸能反应的纽带是ATP。

3．ATP是细胞中的能量通货(1)名称与简式：⎩⎪⎨⎪⎧ 中文名称：腺苷三磷酸结构简式：A －P ～P ～P符号含义⎩⎪⎨⎪⎧ A ：腺苷P ：磷酸基团～：高能磷酸键(2)ATP 结构特点：[判断] ①ATP 是高能磷酸化合物，只含有一个高能磷酸键。

(×) ②ATP 的结构是不稳定的，在有关酶作用下，远离A 的高能磷酸键容易水解，释放出大量能量。

(√)③1个ATP 分子中含有1个腺嘌呤，3个磷酸基团。

(×)3．功能直接给细胞的生命活动提供能量。