新陈代谢与ATP教学设计

人教版高中生物必修第三章第二节《新陈代谢与ATP》一节，仅有三个部分内容：ATP的结构简式、ATP与ADP的相互转化和ATP的形成途径。但这三部分内容之间联系紧密，相互渗透。深刻理解生命活动利用能量的方式，必须综合理解、运用这三部分内容。如何成功解决该问题，是教师教学的重点，也是学生理解的难点。为解决这一难题笔者对《新陈代谢与ATP》一节内容作如下教学设计，使学生当堂掌握重点知识，突破难点，收到良好的教学效果。

1.课堂导入

以回忆本章第一节课《新陈代谢与酶》设计课堂导言，注意师生互动。引导学生回答“新陈代谢概念”指的是生物体内所有有序化学变化的总称，深化新陈代谢的本质是化学变化。已知生物体内的化学变化不仅需要酶的参与，过度到而且也需要能量的参与，在这些化学变化中时刻伴随着能量的吸收与释放，这样就将新陈代谢与能量联系了起来。

关于能量我们需要首先为学生明确三个概念：

[板书1]

明确指出，糖类和脂肪等有机物中的能量并不能直接被生物体生命活动利用，这些有机物首先在生物体内发生氧化分解，释放出能量，并且储存在ATP中，才能被生物体生命活动直接利用，可设计板书如上。最后，由上述讲解得出新陈代谢所需能量主要是细胞内ATP直接提供的，ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。

重点强调能量1不能被生物体生命活动直接利用，这是重点也是难点，应将这种认识贯穿于本节课的整个过程中，为后面的讲解做铺垫。这样，始终以[板书1]作为本节课的主线，有利于讲述ATP、ADP相互转化时关于能量的来源和去处这个学生及易产生混淆的问题。

2.ATP的结构

首先用简洁明了的语言告知学生，ATP的本质是一种化学物质，是能量的载体。这样就可以使学生认识到ATP是客观存在的物质，而并非是一种主观臆造的非物质形态，在理解上就建立了一个物质框架，思维有了载体。

[板书2]

这部分知识属于识记性的内容，需要讲解清楚，并引导学生明确ATP结构中有腺苷一个，磷酸基团三个，一般磷酸键一个，高能磷酸键两个。培养学生对书本知识的挖掘，提高学生自学能力。最后强调，ATP中的大量能量就储存在两个高能磷酸键中，而不是储存在磷酸基团中。避免对课本知识的错误理解，培养学生的纠错能力。

3.ATP与ADP的相互转化

已知ATP的两个高能磷酸键储存了大量能量，设计问题：ATP中的能量怎样才能释放出来呢？学生做出反映：ATP的水解。教师做出肯定表态，鼓励学生继续思考：ATP又是如何水解的呢？这样就过度到了本部分知识的学习。下面教师就可以明确结论：科学研究表明，ATP分子中远离A端的那个高能磷酸键，在一定条件下很容易水解，也很容易重新形成，这个过程中伴随着能量的释放与储存。讲述这部分内容，关键是引导学生弄清楚ATP的水解和ATP的合成是否可逆。可以从三方面入手，一方面参与反应的物质是否相同，另一方面能量是否相同，再一方面所需的酶是否相同。

[板书3]

板书ATP水解时，应作出解释：ATP分子中远离A端的那个高能磷酸键容易水解，远离A端的那个磷酸基团脱离ATP，形成磷酸Pi，ATP转化成ADP，同时储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，即能量2。并强调能量2来源于ATP，直接供生命活动消耗，一经产生迅速被利用，即能量2去处是被生命活动直接消耗。板书ATP合成时需要明确：ADP利用能量1同时与一个Pi结合形成ATP。能量1不等同于能量2，能量1来源于糖类和脂肪等有机物的氧化分解，去处是储存在ATP中。通过以上分析，可以引导学生得出：在ATP与ADP相互转化过程中，参与反应的物质都只有ATP、ADP、Pi三种，所以ATP与ADP相互转化在物质上是可逆的；相反，非物质形态的能量的去处和来源是不相同的，所以ATP与ADP的相互转化在能量上是不可逆的。

最后需要解决ATP与ADP相互转化在所需的酶上是否相同。引导学生回忆上节课有关酶的特性内容，由学生回答酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化合物的反应。得出ATP水解时的酶是ATP水解酶催化，ATP合成时的酶是ATP合成酶催化。即两个反应所需的酶不同。得出：ATP与ADP的相互转化在酶上是不可逆的。

4.ATP的形成途径

生物体内的活细胞怎样使ADP转化成ATP，以便保证能量的不断供应呢？本部分知识实际上在前面已经有渗透，ATP的形成途径即是ADP+Pi+能量1→ATP中能量1的来源问题。通过前面的学习知道能量1来源于糖类、脂肪等有机物的氧化分解（即呼吸作用），这仅是能量1来源的一个途径。除此之外，对于高等的人和动物来说，能量1还可以来源于磷酸肌酸的分解；对于植物来说，能量1还可以来源于光合作用。设计下面板书可以简洁明了的说明此问题。

[板书4]

讲述时需要注意明确一个问题，对于不同的生物种类来说，形成ATP的途径是不完全相同的。对于动物和人来说，通过呼吸作用提供能量1形成ATP；对于绿色植物来说，除了通过呼吸作用以外，还可以通过光合作用提供能量1形成ATP。时刻强调能量1，目的是同能量2区别，使学生深刻认识在ATP与ADP相互转化在能量上不可逆这一难点。同时也向学生渗透生物种类不同，生活习性不同，生理功能不同，生命规律也有差别这一体现生物多样性的科学思想。

在这部分涉及到了呼吸作用和光和作用两个概念，这是后面章节要详细讲解的内容，在此不可深究。可以引导学生回忆初中时的生物知识，简单的认识光合作用和呼吸作用。光合作用是指绿色植物利用光能，把二氧化碳和水生成有机物并释放氧气的过程；呼吸作用指细胞内有机物通过氧化分解反应，消耗有机物并释放能量的过程。同时强调在这两个过程中都存在能量的释放，仅到此为止。这样处理也是为后续课程学习光合作用和呼吸作用做好铺垫，使得生物知识前呼后应，相互联系。充分体现生命科学基本理论之间的紧密联系和相互渗透，体现生命是一个有机整体。

这样，一节课的重点内容已经学习完整了，最后还需要对本节课重难点内容作一个总结，也就是以能量在生物体内转化和利用过程为主线将内容串连起来。细胞内糖类、脂类等能源物质是比较稳定的，可以相对大量地储存能量，但利用时，都必需经呼吸作用分解释放传递给ATP，转变成活跃的形式，由ATP直接供给各种生命活动利用，解决了“稳定储存”和“灵活利用”的矛盾。进一步明确能量在生物体内的转化过程以及ATP与ADP相互转化在能量上的不可逆性。