基于《细胞的能量“通货”——ATP》的教学设计研究

孙福华++朴忠万++董世鹏

摘要：这节课介绍的ATP是一种高能磷酸化合物，直接给生命活动提供能量，生物体内的一切生命活动都离不开ATP。ATP的化学组成及其在能量代谢中的作用是本节课的重点，本节课的难点是ATP与ADP的相互转化的过程及意义。

关键词：AYP；相互转化；ADP

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）28-0166-02

学生已经了解组成生物体的各种有机物，为学生学习ATP是直接能源物质作了铺垫。但由于学生对有机化学知识理解能力有限，对ATP理解会有一定难度。多媒体辅助教学会使学生更好地掌握本节课的内容。

一、教学目标

（一）知识目标

通过一课时的多媒体教学课件的教学，说明ATP与ADP相互转化的过程及意义，简述ATP的化学组成、结构特点和用途，同时增强学生的自主学习能力和探究能力。

（二）能力目标

通过对ATP的讲解和多媒体的运用，让学生学会分析ATP与ADP的相互转化及其对细胞内供能的意义。

（三）情感、态度与价值观

ATP是可以通过呼吸作用合成的，它是一个生命体生命活动能量的直接来源，虽然它本身在体内含量并不高。人体预存的ATP能量只能维持15秒，跑完一百公尺后就全部用完，不足的会通过呼吸作用等继续合成。

通过了解和分析体内ATP的价值和作用，加强学生学习的兴趣，激发他们的探索欲望。

二、教学重点和难点

重点是教会学生了解ATP化学的组成、结构特点。

难点是了解和掌握ATP与ADP的相互转化过程。

三、教学过程

教师应针对教学内容对旧知识进行回顾，然后引入新课，课前先提出问题：食物中有哪些营养物质？食物中的哪些物质可以提供能量？

学生回答：食物中含有糖类（碳水化合物）、脂肪、蛋白质、水、无机盐和维生素等六类营养物质。

这些营养物质能否直接为生物体的各项生命活动提供能量呢？

这样的师生交流可以调动学生的积极性创设教学情境，激发学生的学习兴趣。

（一）ATP分子中具有高能磷酸键

糖类是细胞中的主要能源物质，脂肪是生物体内重要的储能物质，但这些能量都不能直接被生物利用，就好比煤炭中的能量不能带动电器是一样的。能量必须转化才能直接为细胞的生命活动提供能量。这种物质就是细胞中能量流通的“货币”。

布置任务让学生阅读教材，思考下列问题：

（1）ATP的中文名称是什么？

（2）ATP分子的结构简式怎样书写？学生做出相应回答，并举例说明“通货”——ATP。能正确写出ATP分子的结构简式并说出各符号的含义。

（3）ATP如果断裂成一个高能磷酸键形成的化合物是什么？断裂两个高能磷酸键形成的化合物又是什么？（结合学过的核酸结构）

教师总结：ATP中“A”表示腺苷，“P”表示磷酸基团，“～”表示高能磷酸键。如果断裂两个高能磷酸键形成的化合物就是AMP，也就是腺嘌呤核糖核苷酸。ATP是一种小分子类化合物，其组成元素有C、H、O、N、P。

（二）ATP和ADP可以相互转化

【资料分析】如果一个人不吃不喝，大约至少能活3天。那么人体如果没有ATP的合成，又能活多长时间？

【数据】氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在3～6分钟就会死亡。一个正常人体内ATP和ADP的总量是很少的，基本保持一定，约2mg～6mg，但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg。根据资料数据与你的体重相比，能得出什么结论？[1]

对比发现ATP在生物体内的含量是极少，而需求量却非常大，那么细胞中这么少的ATP如何保证细胞中持续的能量供应呢？所以在生物体内要不断地发生着ATP的合成过程，引导学生自主探究：ATP与ADP是如何相互转化的？通过多媒体进行展示：（1）ATP是如何水解释放能量的；（2）ADP转化成ATP的过程；（3）ATP与ADP相互转化的特点；（4）ATP与ADP相互转化的意义；（5）在ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量从哪里来。

引导学生层层推进、逐步深入地思考，同时利用情景图解等调动学生的积极性，加强学生对ATP与ADP相互转化的特点和意义的理解，分组讨论回答问题。

ATP水解时要断裂远离腺苷的高能磷酸键，释放出的能量用于生物体的各项生命活动。合成ATP时ADP和Pi利用光能或葡萄糖中化学能将能量转化为ATP中远离腺苷的高能磷酸键中活跃的化学能。在生物体内不断地发生着ATP与ADP的相关转化以满足生物体对能量的需求。

（三）ATP的利用和应用

教师首先提出疑问：ATP水解释放的能量可以用于哪些生命活动呢？

利用图解引导学生分析ATP水解释放的能量的用途。理解吸能反应、放能反应与ATP水解和合成的联系。结合本节课所学习的内容，谈一谈ATP在生产生活中的应用。

探究为生命活动直接提供能量的物质是ATP还是葡萄糖？结合教材图解，积极思考，主动相互讨论交流，得出结论。

模拟科学家的实验设计一个简单的实验：探究生命活动所需的直接能源物质。

材料用具：肌肉（蛙的腓肠肌）、铜锌叉（间歇性刺激肌肉，肌肉可收缩）、葡萄糖溶液、ATP溶液、脂肪溶液。

ATP是生物体内绝大多数生命活动的直接能源。现在已研究出ATP类药物可用于的有因组织损伤后细胞酶减退所引起的疾病，如心力衰竭、心肌炎、心肌梗死、冠心病、脑动脉硬化、脑卒中后遗症、阵发性室上性心动过速等。

ATP在生命活动中有着重要作用，现代许多学者着重研究ATP在医学及生理学中的作用。有学者研究ATP参与细胞能量代谢、细胞内处信号转导、细胞结构维持、DNA和RNA合成等。在中医针刺信号传导过程中，ATP可影响针刺效应，针刺可改变ATP、ATP酶在相关靶器官或中枢系统的含量。[2]

四、通过对ATP的学习和拓展练习达到的教学意图

通过学生的认真观察和强化练习，加强他们对ATP的理解，并学会利用图解直观展现ATP与ADP的相互转化过程。通过学生小组间的讨论和小组成员间的认真思考，让学生尝试表达自己的想法积极参与、各抒己见、活跃思维，使其主动参与到课堂教学中，培养学生合作探究的能力，培养学生归纳总结的能力，体验生物学原理在生活实践中的价值，培养学生应用生物学原理以及分析和解决实际问题的能力。

ATP的研究还在进行着，它与我们生活息息相关，参与生物体内的多种代谢活动。生物的很多特性都与ATP有关密不可分的关系。希望我们对于ATP的研究能更进一步。

参考文献：

[1]李永恒.教学心得与反思[EB/OL].

http：//www.sdwzzj.cn/thread-42956-1-1.html.

[2]陈波，郭义.三磷酸腺苷与针刺效应相关性研究评述[J].Acupuncture Research，2012，（8）.endprint