基于《細胞的能量“通貨”——ATP》的教學設計研究

孫福華++樸忠萬++董世鵬

摘要：這節課介紹的ATP是一種高能磷酸化合物，直接給生命活動提供能量，生物體內的一切生命活動都離不開ATP。ATP的化學組成及其在能量代謝中的作用是本節課的重點，本節課的難點是ATP與ADP的相互轉化的過程及意義。

關鍵詞：AYP；相互轉化；ADP

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）28-0166-02

學生已經了解組成生物體的各種有機物，為學生學習ATP是直接能源物質作了鋪墊。但由于學生對有機化學知識理解能力有限，對ATP理解會有一定難度。多媒體輔助教學會使學生更好地掌握本節課的內容。

一、教學目標

（一）知識目標

通過一課時的多媒體教學課件的教學，說明ATP與ADP相互轉化的過程及意義，簡述ATP的化學組成、結構特點和用途，同時增強學生的自主學習能力和探究能力。

（二）能力目標

通過對ATP的講解和多媒體的運用，讓學生學會分析ATP與ADP的相互轉化及其對細胞內供能的意義。

（三）情感、態度與價值觀

ATP是可以通過呼吸作用合成的，它是一個生命體生命活動能量的直接來源，雖然它本身在體內含量并不高。人體預存的ATP能量只能維持15秒，跑完一百公尺后就全部用完，不足的會通過呼吸作用等繼續合成。

通過了解和分析體內ATP的價值和作用，加強學生學習的興趣，激發他們的探索欲望。

二、教學重點和難點

重點是教會學生了解ATP化學的組成、結構特點。

難點是了解和掌握ATP與ADP的相互轉化過程。

三、教學過程

教師應針對教學內容對舊知識進行回顧，然后引入新課，課前先提出問題：食物中有哪些營養物質？食物中的哪些物質可以提供能量？

學生回答：食物中含有糖類（碳水化合物）、脂肪、蛋白質、水、無機鹽和維生素等六類營養物質。

這些營養物質能否直接為生物體的各項生命活動提供能量呢？

這樣的師生交流可以調動學生的積極性創設教學情境，激發學生的學習興趣。

（一）ATP分子中具有高能磷酸鍵

糖類是細胞中的主要能源物質，脂肪是生物體內重要的儲能物質，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電器是一樣的。能量必須轉化才能直接為細胞的生命活動提供能量。這種物質就是細胞中能量流通的“貨幣”。

布置任務讓學生閱讀教材，思考下列問題：

（1）ATP的中文名稱是什么？

（2）ATP分子的結構簡式怎樣書寫？學生做出相應回答，并舉例說明“通貨”——ATP。能正確寫出ATP分子的結構簡式并說出各符號的含義。

（3）ATP如果斷裂成一個高能磷酸鍵形成的化合物是什么？斷裂兩個高能磷酸鍵形成的化合物又是什么？（結合學過的核酸結構）

教師總結：ATP中“A”表示腺苷，“P”表示磷酸基團，“～”表示高能磷酸鍵。如果斷裂兩個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是一種小分子類化合物，其組成元素有C、H、O、N、P。

（二）ATP和ADP可以相互轉化

【資料分析】如果一個人不吃不喝，大約至少能活3天。那么人體如果沒有ATP的合成，又能活多長時間？

【數據】氰化鉀是阻止人體內新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3～6分鐘就會死亡。一個正常人體內ATP和ADP的總量是很少的，基本保持一定，約2mg～6mg，但一個成人一天在靜止狀態下所消耗的ATP為48kg。根據資料數據與你的體重相比，能得出什么結論？[1]

對比發現ATP在生物體內的含量是極少，而需求量卻非常大，那么細胞中這么少的ATP如何保證細胞中持續的能量供應呢？所以在生物體內要不斷地發生著ATP的合成過程，引導學生自主探究：ATP與ADP是如何相互轉化的？通過多媒體進行展示：（1）ATP是如何水解釋放能量的；（2）ADP轉化成ATP的過程；（3）ATP與ADP相互轉化的特點；（4）ATP與ADP相互轉化的意義；（5）在ADP轉化成ATP的過程中，所需要的能量從哪里來。

引導學生層層推進、逐步深入地思考，同時利用情景圖解等調動學生的積極性，加強學生對ATP與ADP相互轉化的特點和意義的理解，分組討論回答問題。

ATP水解時要斷裂遠離腺苷的高能磷酸鍵，釋放出的能量用于生物體的各項生命活動。合成ATP時ADP和Pi利用光能或葡萄糖中化學能將能量轉化為ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵中活躍的化學能。在生物體內不斷地發生著ATP與ADP的相關轉化以滿足生物體對能量的需求。

（三）ATP的利用和應用

教師首先提出疑問：ATP水解釋放的能量可以用于哪些生命活動呢？

利用圖解引導學生分析ATP水解釋放的能量的用途。理解吸能反應、放能反應與ATP水解和合成的聯系。結合本節課所學習的內容，談一談ATP在生產生活中的應用。

探究為生命活動直接提供能量的物質是ATP還是葡萄糖？結合教材圖解，積極思考，主動相互討論交流，得出結論。

模擬科學家的實驗設計一個簡單的實驗：探究生命活動所需的直接能源物質。

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是生物體內絕大多數生命活動的直接能源。現在已研究出ATP類藥物可用于的有因組織損傷后細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、腦動脈硬化、腦卒中后遺癥、陣發性室上性心動過速等。

ATP在生命活動中有著重要作用，現代許多學者著重研究ATP在醫學及生理學中的作用。有學者研究ATP參與細胞能量代謝、細胞內處信號轉導、細胞結構維持、DNA和RNA合成等。在中醫針刺信號傳導過程中，ATP可影響針刺效應，針刺可改變ATP、ATP酶在相關靶器官或中樞系統的含量。[2]

四、通過對ATP的學習和拓展練習達到的教學意圖

通過學生的認真觀察和強化練習，加強他們對ATP的理解，并學會利用圖解直觀展現ATP與ADP的相互轉化過程。通過學生小組間的討論和小組成員間的認真思考，讓學生嘗試表達自己的想法積極參與、各抒己見、活躍思維，使其主動參與到課堂教學中，培養學生合作探究的能力，培養學生歸納總結的能力，體驗生物學原理在生活實踐中的價值，培養學生應用生物學原理以及分析和解決實際問題的能力。

ATP的研究還在進行著，它與我們生活息息相關，參與生物體內的多種代謝活動。生物的很多特性都與ATP有關密不可分的關系。希望我們對于ATP的研究能更進一步。

參考文獻：

[1]李永恒.教學心得與反思[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相關性研究評述[J].Acupuncture Research，2012，（8）.endprint