5.2细胞的直接能源物质

“细胞的能量‘货币’ATP”教学设计主讲人：珠海市鸿鹤中学杨洁婷一、教材分析“细胞的能量‘货币’ATP”是人教版《生物学·必修1·分子与细胞》第5章第2节的内容。

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》在“分子与细胞”模块的概念2中，对这部分内容的要求为“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”。

教材围绕“ATP是细胞的能量货币”这一概念组织相关内容，主要包括ATP是一种高能磷酸化合物、ATP与ADP可以相互转化以及ATP的利用。

教材通过创设萤火虫发光的情境，让学生直观地理解ATP才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的产生需要经过细胞内的化学反应来实现，化学反应需要在温和的条件下进行，而酶的学习可以为本节打下基础，同时为后面ATP的两大来源——细胞呼吸作用和光合作用的学习做好铺垫。

而ATP的利用对前面所学习的主动运输进一步深化，完善了概念。

二、学情分析在知识层面，学生已经学习了细胞中的有机物等基础知识，知道糖类等有机物是生命活动的能源物质，同时也掌握了核酸基本单位——核苷酸的结构，这为ATP的结构和功能的学习奠定了知识基础，可以帮助学生更好的理解本节课的内容。

在能力方面，在上一节“降低化学反应活化能的酶”中，学生已经学习了控制变量和设置对照的科学方法，具备一定设计科学实验的能力，但是他们的科学探究能力、建模能力以及逻辑推理能力都有待提升。

三、教学目标基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，围绕培养学生核心素养的要求，制订如下教学目标：（1）通过对ATP化学组成及结构特点的学习，理解ATP的结构与功能相适应的生命观念；（2）通过构建ATP及ATP和ADP相互转化的模型，形成科学思维习惯，提升模型建构的能力；（3）通过设计实验探究“使萤火虫发光的直接能源物质”，发展学生科学探究的能力，再进一步分析和讨论ATP在实际生活中的利用，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质的原因。

5.2 细胞的能量“通货”——ATP【学习目标】1．说出ATP 的化学组成和特点 2．会写ATP 的分子简式 3．说出ATP 在能量代谢中的作用【学习重点】1．说出ATP 化学组成的特点及其在能量中的作用2．弄懂ATP 与ADP 相互转化【学习难点】ATP 与ADP 相互转化一、ATP 的功能小结： 主要能源物质 储能物质直接能源物质 最终能源物质二、ATP 的结构和特点【自主阅读 填写学案】1、英文缩写 ，中文名称2、元素组成3、结构式可以简写成 ，A 代表 ，P 代表 ，~代表 。

ATP 中大量的能量储存在 ,能量多达 KJ/mol 。

【拓展训练】1、尝试根据下图结构式画出ATP腺嘌呤核糖核苷酸，其中糖是（ 碱基是（ ）2、在方框内写出结构简式，并标出各符号的含义。

ATP 的组成：1个 +3个 +2个 。

1个 +1个 +3个 +2个 。

1个 +2个 +2个 。

3、写出图中“○A ”的含义。

1.一个ATP 中，含有腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是（ ） A.1,2,2 B.1,3,2 C.2,3,2 D.1,3,12.下列关于ATP 分子的叙述，错误的是（ ） A ．ATP 中含有一个核糖和一个含氮碱基 B ．ATP 放能是脱去所有高能磷酸键 C ．ATP 分子中含有C 、H 、O 、N 、PD ．ATP 断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本原料三、ATP 和ADP 相互转化ATP 与ADP 的相互转换（反应式）： 。

【小组探究】1、ATP 与ADP 之间的相互转化过程是可逆反应吗？（完成下表）小结：因此ATP 与ADP 之间的相互转化只是 可逆 不可逆。

2、ATP在生物体内的含量多吗？为什么ATP能够为生物体的生命活动源源不断地提供能量？四、ATP的利用1、细胞内吸能反应一般与的反应相联系，由提供能量；放能反应一般与的反应相联系，释放的能量储存在中。

也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。

人教生物必修1课堂跟踪检测5.2细胞的能量“货币”ATP一、单选题1．A TP的结构如图所示，①①表示组成A TP的化学基团，①①表示化学键。

下列有关叙述错误的是（）A．①为腺嘌呤，是一种含氮碱基B．①为一种容易断裂和重建的化学键C．在ATP-ADP循环中，①可重复利用D．若化学键①断裂，可生成化合物ADP【答案】D【分析】ATP的中文名称叫三磷酸腺苷，其结构简式为A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，-代表普通磷酸键，～代表特殊的化学键。

ATP是细胞生命活动的直接能源物质，在体内含量不高，可与ADP在体内迅速转化。

①是腺嘌呤，①和①是特殊的化学键，①是磷酸基团。

【详解】A、①为腺嘌呤，是一种含氮碱基，A正确；B、化学键①为特殊的化学键，容易断裂和重建，B正确；C、①是磷酸基团，在ATP-ADP循环中可重复利用，C正确；D、若①特殊的化学键断裂，即丢掉两个磷酸基团，则左边的化合物是AMP（或腺嘌呤核糖核苷酸），D错误。

2．下图是ATP逐级水解的过程图，其中①是腺苷，①是能量。

下列有关叙述错误的是（）A．ATP和①的快速转化依赖于酶的高效性B．①是组成RNA的基本单位之一C．酶的作用机理是降低了化学反应所需的活化能D．ATP水解过程中，II过程释放①最多【答案】D【分析】据图分析得知：①为ADP、①为AMP、①是腺苷、①是磷酸、①能量。

①和①断裂的都是特殊的化学键，III断裂的是普通化学键。

ATP中文名称叫三磷酸腺苷，结构简式A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表特殊的化学键。

水解时远离A的磷酸键先断裂，释放的能量是细胞新陈代谢所需能量的直接来源。

【详解】A、ATP与①ADP的快速转化依赖于酶催化作用的高效性，A正确；B、①为AMP，是腺嘌呤+核糖+磷酸组成，也称为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，B正确；C、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，C正确；D、ATP水解过程中，①过程释放①最多，D错误。

5.2《细胞的能量“货币”—ATP》教学设计一、教材内容分析：《细胞的能量“货币”—ATP》教学内容包括让学生认识ATP的化学组成和分子结构特点，以及通过了解ATP与ADP相互转化的过程来了解到ATP形成所需能量的主要来源及意义。

通过细胞中能量的利用和供应机制，认同ATP能够作为能量货币。

同时，该节内容有助于帮助学生更好掌握后面包括细胞呼吸、光合作用等知识。

与老教材不同的地方是，ATP中高能键的供能机制有了明确说法：“由于两个相邻磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定-”；“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”；“—载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+结合位点转向膜外，将Ca2+释放到膜外”等。

二、学生学习情况分析：学生已经学习了糖类、脂肪、蛋白质等有机物，已明确了能源物质、主要能源物质、储能物质等知识，这为学习ATP这一细胞的直接能源物质奠定了基础。

学生基于化学课对于官能团和化学键的学习，以及第二章对于DNA和RNA的基本单位核苷酸的学习，对于理解ATP的分子结构难度不会太大，但是对于ATP为何作为能量的通用形式，葡萄糖和脂肪中的能量不能直接为细胞供能有疑问，也是学习过程中的障碍和困惑，教学过程中应该注意这部分教学的方式方法探索。

三、设计思想：由于最大的教学难点对ATP作为“能量通用货币”的含义的理解，所以导入新课采取讲故事形式引入萤火虫发光的情境，结合设计一个萤火虫发光原理的实验，引导学生思考，是什么物质能够为萤火虫发光直接提供能量。

让学生有个基本正确的思路，然后从结构决定功能开始，进入ATP的分子结构的介绍，了解了ATP与ADP可以相互转化以后，以两个问题入手：1．ATP水解成ADP释放的能量去哪儿了？以教材中Ca2+的主动运输图例讲解。

2．ADP合成ATP过程中需要的能量哪里来？通过讲解ATP水解成ADP释放的能量直接用于各种需能的生命活动，ADP合成ATP过程中需要的能量主要来自能源物质的氧化分解放能。