高中生物：“细胞与能量”教学设计

“细胞与能量”教学设计

景宁中学周丽芬

一'学习任务分析

“细胞与能量”是普通高中《生物学(必修1)》(浙科版)第三章第一节的内容，包括

“能量的转化”、“吸能反应与放能反应”、“ATP是细胞中的能量通货”3部分内容，其中“能

量的转化”部分中涉及到有关能量的理化方面的知识不作要求。

本节内容是理解细胞中能量代谢的基础，为细胞呼吸、光合作用过程中的能量代谢学

习做铺垫。本节内容还是联系第一章细胞中能源物质与第三章细胞中能量代谢的纽带，为知

识体系的形成提供连接点。

二'学习者特征分析

本节课的授课对象是景宁中学高一(9)班的学生，大部分学生的学习能力以及学习专

注度相对欠缺。通过“有机化合物及生物大分子”的学习，学生已经了解了细胞中的主要能

源物质及主要贮能物质，为理解细胞中能量的存在形式，细胞生命活动的能量来源奠定了基

础。学生在初中阶段学习过呼吸作用与光合作用，在化学学科中学习过吸热反应与放热反应,

这些都有利于学生理解吸能反应与放能反应。

三'教学目标分析

1.知识与技能

(1)举例说出细胞内的吸能反应和放能反应；

(2)简述ATP的化学组成和特点；

(3)解释ATP在能量代谢中的作用。

2.过程与方法

(1)尝试分析ATP的结构模型，归纳ATP的结构组成与特点；

(2)运用概念图构建ATP-ADP循环以及吸能反应与放能反应之间的联系。

3.情感态度与价值观：

(1)认同生物体的结构与功能相统一的观点；

(2)认同生命活动是整体性、相互联系的观点。

四'教学重难点

1.教学重点：ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

2.教学难点：ATP与ADP的相互转化。

五'教学过程设计

【引入新课】

经过第一、第二章的学习，我们已经认识了细胞的分子组成以及细胞的结构。在接下

来的第三章中，我们将要去认识细胞的一些重要生命活动。在细胞中，发生着许多化学变化,

我们将这些变化统称为细胞的代谢。

在自然界中存在有各种各样的生命现象，我们先来欣赏这样一个现象。(展示萤火虫夜

景)这是夏季夜晚成群的萤火虫发光的美景。萤火虫发光这样一种生命活动，它所需要的能

量从何而来呢？

生物学大师Wilson曾说过“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案。”接下来

我们就要到细胞中去寻找这个问题的答案。也就是今天的主题“细胞与能量”。

【细胞中能量的转化、吸能反应与放能反应】

首先我们要去认识细胞中能量的存在形式、转化，还有细胞中的化学反应类型。同学

们自己先自学，但是由于教材中“能量的转化”这部分里面有些内容是不要求掌握的，为了

提高大家自学的效率，我给大家准备了几个提示问题，同学们对照着提示看书。（板书：一、

细胞中的能量与反应）

“恁♦的转化”、“吸能反应和放能反应”

（P48-49）

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1.i■也中上奏的能量4在创人且_________：

2.★火★KJt时能量是如化的？

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1.细胞中能量的存在与转化

先来梳理一下细胞中能量的存在与转化。

细胞内最主要的能量形式是？（化学能），在第一章里我们学习了细胞中的一些能源物

质，来回顾一下：（1）细胞中主要的能源物质是（糖类）；（2）细胞中最重要的能源物质是

（葡萄糖）；（3）细胞中主要的贮能物质是（油脂）。

通过看书，大家已经知道“生物体内或细胞中发生各种能量形式的相互转变”，那么，

萤火虫发光过程中的能量转化形式是怎样的？（化学能转化为光能）o

2.吸能反应和放能反应

另外，我们还需要认识细胞中化学反应的类型。根据反应过程中的能量变化，可以把

细胞中的反应分为哪两类呢？（板书：吸能反应和放能反应）先来看吸能反应。植物绿色细

胞中最重要的吸能反应是光合作用。我们就以光合作用为例,看看吸能反应有什么特点？（反

应物含能量少，产物中含能量多。）吸能反应过程中需要消耗能量，光合作用所需的能量来

自于太阳光能。细胞中的合成反应都属于吸能反应，比如氨基酸合成蛋白质。生物体内大多

数生命活动都需要消耗能量，都与吸能反应有关，比如肌肉收缩、大脑的思考活动等，当然

萤火虫的发光也是个吸能反应。这些吸能反应需要的能量来自哪儿呢？（放能反应）

所有细胞中最重要的放能反应是？（糖的氧化）糖的氧化过程就是细胞呼吸。以需氧

呼吸为例，需氧呼吸将糖类等有机物分解生成C02、H20,并且释放能量。一般情况下，

分解反应都是放能反应。

【随堂练习】

•1.下列反应属于吸能反应的是（C）

A.糖分子的氧化分解B.淀粉的水解

C.蛋白质的合成D.氨基酸的氧化分解

•2.下列关于吸能反应和放能反应的叙述，正确的是（A）

A.吸能反应产物中的势能比反应物中的高

B.光合作用是植物细胞中唯一的吸能反应

C.细胞呼吸是吸能反应

D.吸能反应和放能反应完全独立

【能量通货一一ATP]

1.ATP的功能

现在我们再来看这个问题。萤火虫细胞中的能源物质主要是什么呢？（糖类）葡萄糖

中储存的化学能能不能直接用于萤火虫发光呢？（有的回答能，有的不能）

我们先来看一个实验：用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，分

装于3支试管，各加入少量水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约2min

荧光消失。分别向3支试管中加入2ml蒸储水、葡萄糖溶液、ATP注射液，观察实验现象。

实验结果说明了什么？（葡萄糖不能直接为萤火虫发光提供能量，而ATP可以）

'•实龄裸窕赍大虫发电所需要的犍源物质。

•用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成

粉末，分装于3支试管，各加入少量水使之混合，置

于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约2min荧

光消失。

•分别向3支试管中加入2ml蒸储水、葡萄糖溶液、ATP

注射液，观察实验现象。

通过实验，我们可以得出糖类等有机物中的能量不能直接用于细胞的各项生命活动，

需要经过ATP来联系。糖类等有机物氧化分解，将能量储存于ATP,ATP再释放能量用于

各项生命活动。（打比方：存折、现金、买东西）

在这儿，糖类的氧化分解是放能反应，细胞中的大多数生命活动是吸能反应，所以ATP

是细胞中放能反应和吸能反应的纽带，是细胞中的能量通货。或者说，细胞代谢所需能量直

接来源于ATP。（板书：二、能量通货——ATP1.功能）

2.ATP的结构

ATP为什么能作为细胞中的能量通货呢？它有什么样的特点？接下来我们就一起去认

识ATP的结构。

请同学们阅读书本第1自然段，完成填空。（板书：2.结构组成、特点）

•a：；b：；

c：；d：o

•a与b结合成的基团叫；

a、b与3个c组成（填中文名称）。ATP中3个字母的含义

•ATP的元素组成：-

•d比较,水解时释放较多能量。强调远离腺昔的磷酸基团非常容易水解

如果现在再问同学们，ATP为什么能作为细胞中的能量通货呢？该怎么回答呢？（ATP

中的高能磷酸键比较不稳定，其中远离腺昔的高能磷酸键非常容易水解，水解时释放较多能

量。）

3.ATP的水解反应

接下来我们来看一看，ATP中的能量是如何释放出来，用于各项生命活动的。也就是

ATP的水解反应。教材里给我们的不是反应式的形式，我们把它转变为反应式的形式（板书：

3.ATP的水解：）。解释磷酸基团、磷酸分子

ATP的水解属于哪种反应呢？（放能反应）ATP水解释放的能量有哪些用途呢？（各

项生命活动：物质合成、肌肉收缩、思考等等）

4.ATP-ADP循环

ATP在细胞中如此重要，但在细胞中的含量却很少，而且相对于糖类、油脂等物质而

言，ATP中含有的能量并不多。如何保证细胞中各项生命活动顺利进行呢？（在细胞中除了

ATP的水解反应，还有ATP的合成反应，也就是说ATP在细胞中容易再生）板书：ATP的

合成：（强调酶的种类不同）在活细胞中，ATP水解与ATP的合成的过程称为ATP-ADP

循环。

问：这两个反应是可逆反应吗？为什么？（反应条件酶的种类不同、发生的场所也有

区别）

•萤火虫发光，能量从何而来？现在同学们能解释这个问题了吗？（用副板书提

示：在萤火虫细胞中，主要能源物质是糖类，糖类氧化分解释放能量，其中有一部分能量通

过ATP的合成反应储存在ATP中；ATP再通过水解反应，释放能量用于萤火虫的发光。所

以说，萤火虫发光所需要的能量直接来源于ATP。）

【总结与练习】

现在，我们以萤火虫为例，总结一下在动物细胞中有关ATP的知识：在细胞中主要能

源物质是糖类，能量的主要存在形式是化学能，糖类氧化分解释能量的过程，也就是细胞呼

吸的过程；释放的能量有一部分通过合成ATP储存于ATP中，有一部分以热能的形式散失;

ATP水解释放能量用于细胞中各项需要消耗能量的生命活动。

在这里，糖的