基于《細(xì)胞的能量“通貨”——ATP》的教學(xué)設(shè)計(jì)研究

孫福華++樸忠萬(wàn)++董世鵬

摘要：這節(jié)課介紹的ATP是一種高能磷酸化合物，直接給生命活動(dòng)提供能量，生物體內(nèi)的一切生命活動(dòng)都離不開(kāi)ATP。ATP的化學(xué)組成及其在能量代謝中的作用是本節(jié)課的重點(diǎn)，本節(jié)課的難點(diǎn)是ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程及意義。

關(guān)鍵詞：AYP；相互轉(zhuǎn)化；ADP

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）28-0166-02

學(xué)生已經(jīng)了解組成生物體的各種有機(jī)物，為學(xué)生學(xué)習(xí)ATP是直接能源物質(zhì)作了鋪墊。但由于學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)知識(shí)理解能力有限，對(duì)ATP理解會(huì)有一定難度。多媒體輔助教學(xué)會(huì)使學(xué)生更好地掌握本節(jié)課的內(nèi)容。

一、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)目標(biāo)

通過(guò)一課時(shí)的多媒體教學(xué)課件的教學(xué)，說(shuō)明ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程及意義，簡(jiǎn)述ATP的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用途，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究能力。

（二）能力目標(biāo)

通過(guò)對(duì)ATP的講解和多媒體的運(yùn)用，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及其對(duì)細(xì)胞內(nèi)供能的意義。

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

ATP是可以通過(guò)呼吸作用合成的，它是一個(gè)生命體生命活動(dòng)能量的直接來(lái)源，雖然它本身在體內(nèi)含量并不高。人體預(yù)存的ATP能量只能維持15秒，跑完一百公尺后就全部用完，不足的會(huì)通過(guò)呼吸作用等繼續(xù)合成。

通過(guò)了解和分析體內(nèi)ATP的價(jià)值和作用，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)他們的探索欲望。

二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)是教會(huì)學(xué)生了解ATP化學(xué)的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

難點(diǎn)是了解和掌握ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程。

三、教學(xué)過(guò)程

教師應(yīng)針對(duì)教學(xué)內(nèi)容對(duì)舊知識(shí)進(jìn)行回顧，然后引入新課，課前先提出問(wèn)題：食物中有哪些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)？食物中的哪些物質(zhì)可以提供能量？

學(xué)生回答：食物中含有糖類(lèi)（碳水化合物）、脂肪、蛋白質(zhì)、水、無(wú)機(jī)鹽和維生素等六類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能否直接為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量呢？

這樣的師生交流可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（一）ATP分子中具有高能磷酸鍵

糖類(lèi)是細(xì)胞中的主要能源物質(zhì)，脂肪是生物體內(nèi)重要的儲(chǔ)能物質(zhì)，但這些能量都不能直接被生物利用，就好比煤炭中的能量不能帶動(dòng)電器是一樣的。能量必須轉(zhuǎn)化才能直接為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供能量。這種物質(zhì)就是細(xì)胞中能量流通的“貨幣”。

布置任務(wù)讓學(xué)生閱讀教材，思考下列問(wèn)題：

（1）ATP的中文名稱(chēng)是什么？

（2）ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式怎樣書(shū)寫(xiě)？學(xué)生做出相應(yīng)回答，并舉例說(shuō)明“通貨”——ATP。能正確寫(xiě)出ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式并說(shuō)出各符號(hào)的含義。

（3）ATP如果斷裂成一個(gè)高能磷酸鍵形成的化合物是什么？斷裂兩個(gè)高能磷酸鍵形成的化合物又是什么？（結(jié)合學(xué)過(guò)的核酸結(jié)構(gòu)）

教師總結(jié)：ATP中“A”表示腺苷，“P”表示磷酸基團(tuán)，“～”表示高能磷酸鍵。如果斷裂兩個(gè)高能磷酸鍵形成的化合物就是AMP，也就是腺嘌呤核糖核苷酸。ATP是一種小分子類(lèi)化合物，其組成元素有C、H、O、N、P。

（二）ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化

【資料分析】如果一個(gè)人不吃不喝，大約至少能活3天。那么人體如果沒(méi)有ATP的合成，又能活多長(zhǎng)時(shí)間？

【數(shù)據(jù)】氰化鉀是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3～6分鐘就會(huì)死亡。一個(gè)正常人體內(nèi)ATP和ADP的總量是很少的，基本保持一定，約2mg～6mg，但一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg。根據(jù)資料數(shù)據(jù)與你的體重相比，能得出什么結(jié)論？[1]

對(duì)比發(fā)現(xiàn)ATP在生物體內(nèi)的含量是極少，而需求量卻非常大，那么細(xì)胞中這么少的ATP如何保證細(xì)胞中持續(xù)的能量供應(yīng)呢？所以在生物體內(nèi)要不斷地發(fā)生著ATP的合成過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生自主探究：ATP與ADP是如何相互轉(zhuǎn)化的？通過(guò)多媒體進(jìn)行展示：（1）ATP是如何水解釋放能量的；（2）ADP轉(zhuǎn)化成ATP的過(guò)程；（3）ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)；（4）ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的意義；（5）在ADP轉(zhuǎn)化成ATP的過(guò)程中，所需要的能量從哪里來(lái)。

引導(dǎo)學(xué)生層層推進(jìn)、逐步深入地思考，同時(shí)利用情景圖解等調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)和意義的理解，分組討論回答問(wèn)題。

ATP水解時(shí)要斷裂遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵，釋放出的能量用于生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)。合成ATP時(shí)ADP和Pi利用光能或葡萄糖中化學(xué)能將能量轉(zhuǎn)化為ATP中遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵中活躍的化學(xué)能。在生物體內(nèi)不斷地發(fā)生著ATP與ADP的相關(guān)轉(zhuǎn)化以滿(mǎn)足生物體對(duì)能量的需求。

（三）ATP的利用和應(yīng)用

教師首先提出疑問(wèn)：ATP水解釋放的能量可以用于哪些生命活動(dòng)呢？

利用圖解引導(dǎo)學(xué)生分析ATP水解釋放的能量的用途。理解吸能反應(yīng)、放能反應(yīng)與ATP水解和合成的聯(lián)系。結(jié)合本節(jié)課所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，談一談ATP在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

探究為生命活動(dòng)直接提供能量的物質(zhì)是ATP還是葡萄糖？結(jié)合教材圖解，積極思考，主動(dòng)相互討論交流，得出結(jié)論。

模擬科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：探究生命活動(dòng)所需的直接能源物質(zhì)。

材料用具：肌肉（蛙的腓腸肌）、銅鋅叉（間歇性刺激肌肉，肌肉可收縮）、葡萄糖溶液、ATP溶液、脂肪溶液。

ATP是生物體內(nèi)絕大多數(shù)生命活動(dòng)的直接能源。現(xiàn)在已研究出ATP類(lèi)藥物可用于的有因組織損傷后細(xì)胞酶減退所引起的疾病，如心力衰竭、心肌炎、心肌梗死、冠心病、腦動(dòng)脈硬化、腦卒中后遺癥、陣發(fā)性室上性心動(dòng)過(guò)速等。

ATP在生命活動(dòng)中有著重要作用，現(xiàn)代許多學(xué)者著重研究ATP在醫(yī)學(xué)及生理學(xué)中的作用。有學(xué)者研究ATP參與細(xì)胞能量代謝、細(xì)胞內(nèi)處信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)維持、DNA和RNA合成等。在中醫(yī)針刺信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中，ATP可影響針刺效應(yīng)，針刺可改變ATP、ATP酶在相關(guān)靶器官或中樞系統(tǒng)的含量。[2]

四、通過(guò)對(duì)ATP的學(xué)習(xí)和拓展練習(xí)達(dá)到的教學(xué)意圖

通過(guò)學(xué)生的認(rèn)真觀察和強(qiáng)化練習(xí)，加強(qiáng)他們對(duì)ATP的理解，并學(xué)會(huì)利用圖解直觀展現(xiàn)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程。通過(guò)學(xué)生小組間的討論和小組成員間的認(rèn)真思考，讓學(xué)生嘗試表達(dá)自己的想法積極參與、各抒己見(jiàn)、活躍思維，使其主動(dòng)參與到課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生合作探究的能力，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力，體驗(yàn)生物學(xué)原理在生活實(shí)踐中的價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用生物學(xué)原理以及分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

ATP的研究還在進(jìn)行著，它與我們生活息息相關(guān)，參與生物體內(nèi)的多種代謝活動(dòng)。生物的很多特性都與ATP有關(guān)密不可分的關(guān)系。希望我們對(duì)于ATP的研究能更進(jìn)一步。

參考文獻(xiàn)：

[1]李永恒.教學(xué)心得與反思[EB/OL].

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

[2]陳波，郭義.三磷酸腺苷與針刺效應(yīng)相關(guān)性研究評(píng)述[J].Acupuncture Research，2012，（8）.endprint