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细胞与能量一、学情分析在前面章节之中学习了细胞组成的分子与物质，还对细胞的结构进行了初步的学习，下面的章节将对细胞中能量进行学习。对于能量与能量之间的相互转化，学生并不陌生，在高一物理、化学学科学习中早就有所认识，在生活中也随处可见。但是，对于细胞与能量的关系，在细胞内要发生能量的转化，学生是所知不多的。虽然，高二的学生已具备一定的抽象思维，但ATP对于他们来说是一个全新的概念，是一种存在于细胞内的能量物质，看不见摸不着，所以要先进行解释。ATP的水解、ATP－ADP的循环等内容，只以教材中的插图还不能使学生有较深刻的认识，需要教师结合生动形象的比喻，帮助学生理解和记忆。二、教材分析(一)教材的内容与地位教材开始就以学生熟悉的动能和势能的相互转化，引出在细胞内也存在着能量的转化，并强调能量只能以一种形式转变为另一种形式，既不会被消灭，也不会被创造。接着交代清楚什么是吸能反应、什么是放能反应，为理解ATP－ADP循环时的放能和吸能做铺垫。对于ATP是细胞中的能量通货，教材通过对ATP的分子结构的图解，使学生明白A、T、P分别代表什么，以及高能磷酸键（~）的意义；对于ATP－ADP的循环，教材则是通过ATP和ADP的循环组图，使学生构建知识结构。教材中指明ATP是细胞中普遍使用的能量载体，在细胞中的含量不多，从而易于引发学生讨论ADP－ADP循环的意义，同时可使学生加强ATP是细胞中的“能量通货”的理解。本章处于细胞的结构之后，在学生清楚得认识到细胞是所有生物的基本组成以及所有生化反应都是在细胞中完成后，本章节再进行呼吸作用、光合作用等反应的具体讲解。有助于学生在细胞的基础上建立一个完整的细胞内新陈代谢循环。而细胞与能量这一部分的学习，可以让学生明白细胞在进行新陈代谢中时，也在进行着能量的转化和迁移。(二)教学目标【知识目标】1．举例说明细胞中的能量转化。2．区别吸能反应和放能反应及其相互联系。3．阐明ATP是细胞中的能量通货。【能力目标】1．通过阅读加强自学能力、表述能力；通过课件的学习，增强观察、分析能力等。2．通过分析ATP－ADP的循环及其对细胞内供能的意义，初步形成分析实际问题的能力。【情感态度与价值观】通过对于ATP的学习，能够分析自己身体内发生的ATP－ADP循环及其重要意义过程中，体验到生物学原理在生产实践中的价值，加强对身边的科学的理解。(三)教学重难点教学重点：ATP的分子结构及其特点、ATP的分子简式、分析ATP－ADP的循环及其对细胞内能量代谢中的意义，ATP作为“能量通货”的含义。教学难点：分析ATP－ADP的循环及其对细胞内能量代谢中的意义，ATP作为“能量通货”的含义。三、课前准备多媒体课件四、教学方法讲授法，讨论法五、课时与时间安排（一课时共40分钟）导入2-3min能量的转化4-5min吸能反应与放能反应5minATP是细胞中的能量通货25min课堂总结1-2min六、教学过程【导入】2min师：我们现在上课在课堂上我们进行学习；下课或者体育课的时候我们就在操场挥洒我们的汗水该打球的打球，该跑步的跑步；下午到点了我们就发现自己饿了，我们就去吃饭了。我们会发现我们每天要不断地做事情，同样的也需要不断地进食为身体补充什么？（现在的我们在教室当中听课，上午上四节，大家都觉得饿了）生：能量师：是的我们要不断地消耗能量，也要补充能量，我们机体要不断地补充能量那么组成机体的基本单位是否也需要消耗补充能量呢？机体有自己的食物，细胞的食物有事怎么样的呢？生：。。。。。。。师：是的。今天我们就进入第三章细胞代谢的学习，第一节细胞与能量。【板书、PPT】先在板书上写上“细胞与能量”、板书写完之后ppt先展现标题【过度】说到能量我们在物理和化学是不是接触很多形式的能量。【能量的转化】师：我们现在学习当中学了很多能量的形式，比如机械能、化学能、光能、电能、内能等等。我们来看一下这幅动图，这幅图当中是不是涉及到能量的转化。生：动能和势能的转化。【板书、PPT】板书写上“能量的转化”、“动能（转化）势能”师：能量存在的形式是多种多样的，那么细胞当中能量是以什么样的形式存在的呢？生：化学能师：很好就是化学能。（板书写上“化学能（细胞中主要能量形式）”）那为什么主要是化学能呢？生：就是物质具有的能量。师：是的，是物质具有的能量。我们的课本中有没有一句话，我们来看一下。（。。。。。。课本中的原话，总结出事原子中电子的势能）因为我们的细胞是由各种物质比如糖类、脂类、蛋白质等等组成的，而这些物质都是由分子、原子构成，所以细胞能量的主要形式就是以化学能的形式存在。说到这个化学能会发现它能够转化成很多其他的能量，比如机械能、热能、电能、光能等。（物质的燃烧是化学能转化成了内能和光能，同时像蒸汽机是把物质的内能转化成了动能等。看情况举例）生：。。。。。。。师：我们的细胞每天都要完成很多什么活动，比如蛋白质的合成，在学习蛋白质的合成学习的时候学到需要线粒体的提供能量，其他代谢的活动也需要能量的供给。如果细胞失去了能量它会怎么样啊？生：死亡师：也就是什么活动无法正常进行，细胞内秩序紊乱，能量对于细胞正常代谢的维持有着不可替代的作用。关于能量的转化我这里还要再提一下，能量只能从一种形式转变为另一种能量，它既不会消失也不会被创造。所以我们必须从外界吸收能量来满足自身的能量需要，整个细胞是开放系统，细胞虽然有自己的边界，但是还是要进行物质与能量的交换的。生：嗯【过度】师：细胞主要的能量储存形式是化学能，那么细胞内关于能量的反应有什么？生：……【吸能反应与放能反应】师：我们这里讲解两个主要的吸能反应和放能反应。那什么是吸能放映什么是放能反应？【板书、PPT】板书写上“吸能放映、放能反应”，ppt放出这两个反应生：整个反应过程中反应是吸收能量还是放出能量来区分，吸收能量的为吸能反应，放出能量的放应为方能反应。师：对，很好。放能反应是产物分子中的势能比反应物低，发生反应时放出能量；吸能反应是产物分子中的势能比反应物高，发生反应时吸收能量。【板书、PPT】ppt上放出相应的字幕那么他们在细胞中我们经常见的反应有哪些？举个例子说明一下。生：吸能反应，物质的合成，光合作用；放能反应，细胞呼吸作用，物质的分解。师：很不错。我们吸能反应最典型的例子就是我们的光合作用，把我们太阳的光能转化为细胞内的化学能；最典型的放能反应就是我们细胞的呼吸作用。【板书、PPT】ppt上放出相应的字幕这两个反应我们最熟悉也是最常见和典型的，也是我们这一章节最重要的知识，之后我们还会进行详细地学习。好现在我们来做一个小小的联系，先来看一下题目。【板书、PPT】题目展示（学生思考时间为一分钟）生：回答吸能放应BCD,放能反应AE。师：很好。我们会发现在细胞中关于物质合成基本上属于吸能反应，这是因为物质合成的过程是无序到有序需要能量；而分解反应基本上是高度有序地物质分解成小分子物质，所以整个过程是一个放能反应。现在大家理解了细胞内的吸能和放能放映了吧。生：嗯【过度】师：那现在老师有个疑问了，细胞中存在着吸能反应和放能反应，那么他们是否存在联系呢？生：部分放能反应放出的能量可以被吸能反应利用。师：那么他们是怎么互相利用能量的呢？生：。。。。。。师：关于细胞内能量我们第一单元学习过，细胞内的主要的能源物质是葡萄糖，主要的储存能量的物质是脂肪，所有能量的来源是太阳能。主要能源物质是葡萄糖，那么细胞内能量的转换是否直接与葡萄糖有关呢？生：有关/无关。师：我们不要急着下结论，先来看一个实验，我们再回到这个问题。【萤火虫实验】【板书、PPT】展示PPT中实验材料师：要试验了我们来看一下主要的实验材料，先说一下糖类，我们选取一种较为普遍的葡萄糖，这也是细胞当中常见。另外一个材料选取的是萤火虫，为什么选用萤火虫呢？它有什么特别的地方呢？生：可以看到发光师：对萤火虫有一个很大的特点，那就是他可以把体内的化学能转化为可以看见的光能，便于我们实验者的观察所以我们选取这个。不过这个实验材料也受到季节的限制。材料找好了，要进行我们的实验还要进行如何处理呢？生：。。。。。。师：现在发光的部位是不是在萤火虫身上的下面这个部位，其他不会发光，为了排除其他的影响我们只需要取下发光部位就可以了。这个也就是我们实验材料的选取。取下发光部位之后要进行干燥，要保证物质不被破坏的情况下进行特殊的干燥处理，什么物质不被破坏呢？是与萤火虫发光相关的酶和荧光素。但是有一点很重要，要把细胞破坏掉，因为如果是完整的细胞里面的细胞器是可以利用葡萄糖的，这样我们就不知道到底是化学反应直接是用来葡萄糖还是细胞使用的了，有干扰作用，处理好后装入试管备用。主要材料差不多了我们开始进行实验。第一步，要干嘛呢？现在是不是粉末是干燥的，是不是需要模拟生物环境才会发光，所以要加入培养液，模拟细胞环境。生：对。师：我们会发现开始一段时间，萤火虫的发光器粉末是发光的，一段时间后能量使用完了之后，不再发光了，之后我们再进行我们后续的验证实验。实验当中除了试验组之外我们一般还需要另外一组，是什么啊？生：对照组师：这个实验的对照组就是在不发光之后我们加入适量的蒸馏水，会发现液体不会发光，这个是我们的对照组的实验结果，说明水是无法提供能量的。那么我们细胞主要的能源物质葡萄糖呢？这里做一个提醒加入的是葡萄糖溶液。我们加入后和对照组是否一样呢？同学们觉得结果会怎么样？生：发光/不发光（两种答案都有）师：为什么生：。。。。。。师：有人认为发光有人认为不发光，这是因为有人觉得葡萄糖作为细胞主要的能源可以直接被化学反应利用，但是不发光的是认为化学反应不可以直接利用我们的葡萄糖。我们来看一下结果，结果是也不发光。我们可以看到出现了和水一样的结构。这个可以说明什么？生：葡萄糖不可以直接被细胞内的化学反应利用。师：那么什么可以直接被利用呢？生：ATP师：好多同学预习了,ATP是在细胞中发现的一种分子，名字叫做腺苷三磷酸，ATP是它的简称。我们来验证一下这个物质是否能够被细胞中的反应所直接利用。把等量的ATP溶液加入到我们的混合液中，会发现一小段时间后混合液发出了荧光，说明原来无法进行的生化反应现在又正常进行了，也说明了ATP能够给反应提供能量的供给。从这个实验我们可以知道，葡萄糖虽然是主要的能源物质当时不能给化学反应提供能量，直接提供能量的是我们的。。。。。。生：ATP【过度】师：ATP能够直接给生化反应提供能量，它到底长什么样子，又是怎么完成这项工作的呢？接下来我们看一下我们这节课重点知识ADP.【ATP的结构】师：我们来看一下这张图片，这张图片就是ATP的化学组成是我们通过一定的化学手段得到的，是二维的结构图。我们来观察一下，有没有我们认识的东西，先来看一下中间这个五边形的结构，我们回想一下在学习糖类的时候是不是讲过类似的结构。糖类的定义是多多羟基醛和多羟基酮，我们这里是不是一个多羟基酮，所以这个是一种糖，而且是很特殊的糖。是我们的核糖，说道核糖我这里要强调一下和核糖很像的一个就是脱氧核糖，我们来看一下（展示ppt）生：学生观察师：他们两个非常像都是组成我们核酸的基本结构之一，但是组成我们ATP的是我们的核糖是比脱氧核糖多一个氧的糖，组成RNA的核糖，不要记错了，我们在课本的50页第二行把核糖做个标记。好，我们再回到看我们的ATP其他的结构，再来看一下右边这个部位这边这个两个连在一起的，这个我们之前没有见过，大家在课本上找一找，这个叫做什么。生：腺嘌呤师：是的他就是腺嘌呤，这个腺嘌呤是我们第一次接触到，它是一种含氮碱基，为甚这么叫呢？因为这个组分含有氮元素，看一下这里还有这里是不是含有氮原子，而且这个碱基在水溶液当中是呈现碱性的，看一下最上面你会发现一个-NH2（氨基），这个氨基是显碱性的，所以叫含氮碱基。关于腺嘌呤我们只要知道他是一种含氮碱基就好了，其他方面我们在必修二中才进行学习。再来看一下这边是什么？生：三个磷酸基团师：对这个是我们的磷酸基团而且有三个，看看ATP的名字我们会发现三个磷酸基团在名字里面了，腺苷三磷酸，三磷酸是指我们的三个磷酸基团，那么腺苷呢？生：