王燕

摘 要 通過對“細胞的能量通貨——ATP”這一節(jié)的教材分析，聯(lián)系教學(xué)實際，提出幾點具體教學(xué)建議。用問題探究導(dǎo)入ATP的功能，再從功能入手，組織學(xué)生構(gòu)建ATP的結(jié)構(gòu)模型，最后利用改編后的高考題引導(dǎo)學(xué)生思考ATP與ADP之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。通過調(diào)整課本知識呈現(xiàn)順序，同時利用視頻播放、實物演示、小組討論等方法尋求ATP這一節(jié)的新式教法，激發(fā)學(xué)生自主探究的熱情。

關(guān)鍵詞 ATP ADP 模型構(gòu)建 自主探究

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“細胞的能量通貨——ATP”是人教版必修1第五章“細胞的能量供應(yīng)和利用”第二節(jié)的內(nèi)容。教材呈現(xiàn)順序是先從ATP的結(jié)構(gòu)入手再到ATP的功能，直接介紹ATP的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而揭示其作為能量“通貨”的原因。而實際教學(xué)中，教師可調(diào)整內(nèi)容，按照結(jié)構(gòu)決定功能的思路，先介紹ATP的功能，再揭示ATP的結(jié)構(gòu)，更符合學(xué)生認知順序。

1 學(xué)習(xí)ATP的功能

1.1 用問題探究導(dǎo)入

教師聯(lián)系學(xué)生的生活實際“在現(xiàn)在的生活區(qū)域很少見到螢火蟲”，組織學(xué)生討論螢火蟲消失的原因，激發(fā)學(xué)生自主探究的熱情。教師可播放視頻，解釋原因：一方面是水污染影響了螢火蟲的攝食和幼蟲的發(fā)育；另一方面是光污染影響了螢火蟲的繁殖。在激發(fā)學(xué)生保護環(huán)境意識的同時，解釋螢火蟲發(fā)光的原因和機制：螢火蟲發(fā)出信號，進行交配，并進行警戒。雌性和雄性通過發(fā)出不同頻率的光互相吸引，一旦有外界光進入就會停止發(fā)光，影響交配率。螢火蟲發(fā)光的機制是通過激活腹部的發(fā)光器中的熒光素，在熒光素酶的作用下與氧氣結(jié)合，變成氧化熒光素，同時發(fā)出熒光。而科學(xué)家發(fā)現(xiàn)激活熒光素的能量來自于ATP這種能源物質(zhì)。

1.2 利用插圖和表格介紹ATP的具體應(yīng)用

教師利用課本插圖解釋ATP的各種應(yīng)用，如螢火蟲發(fā)光、維持哺乳動物恒定的體溫，甚至大腦在思考問題、蝴蝶揮動它的翅膀的時候也利用了ATP。細胞內(nèi)的一些化學(xué)反應(yīng)（合成蔗糖的反應(yīng)）和主動運輸?shù)哪芰恳瞾碜訟TP。

教師總結(jié)：ATP的能量可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N形式的其他能源，如光能、電能、熱能、機械能、化學(xué)能等。同時引導(dǎo)學(xué)生回顧舊知識，填寫表1，用類比法區(qū)分ATP與其他能源物質(zhì)：太陽就是能量的銀行，源源不斷的發(fā)售銀行卡和現(xiàn)金；銀行卡就是儲存有大量能量的脂肪，常用的百元現(xiàn)金就是糖類；而使用最便捷的小額鈔票就是ATP——直接能源物質(zhì)，又稱能量“通貨”。

1.3 擴展ATP在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

教師講述：ATP用于進行性肌肉萎縮、腦出血后遺癥、心肌疾患及肝炎等的輔助治療，可口服，可注射。ATP溶于水，可以用生理鹽水配制后注射。如氰化鉀是一種劇毒物質(zhì)，使用氰化鉀的工廠里一般都有大量的ATP注射液作為急救藥，因為氰化鉀的毒理是作用于ATP合成酶，使其瞬間失效，人體因缺少能量而心臟停跳，呼吸麻痹而死。故使用ATP溶液時全部采用注射，使其直接進入血液供能。

2 學(xué)習(xí)ATP的結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)ATP的結(jié)構(gòu)時，學(xué)生先歸納ATP元素組成，再構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型。筆者從學(xué)生熟悉的核糖核苷酸結(jié)構(gòu)入手，再進行結(jié)構(gòu)變動，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建ATP的結(jié)構(gòu)。其中關(guān)于普通磷酸鍵和高能磷酸鍵的介紹，利用彈簧來類比，并通過實物演示加深學(xué)生對于化學(xué)鍵儲存能量的理解。

2.1 ATP組成元素

教師通過圖片展示ATP的詳細化學(xué)結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生分析ATP的元素組成，并聯(lián)系前面所學(xué)，歸納含有相同元素組成的物質(zhì)，如磷脂、核酸等都含有C、H、O、N、P。

2.2 模型構(gòu)建與實驗演示結(jié)合探究ATP結(jié)構(gòu)簡式

教師在ATP的詳細化學(xué)結(jié)構(gòu)上去掉兩個磷酸基團（圖1），通過改動圖片，把ATP變成學(xué)生較為熟悉的結(jié)構(gòu)。學(xué)生構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型，畫出結(jié)構(gòu)簡式。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析：一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸構(gòu)成了腺嘌呤核糖核苷酸，是構(gòu)成RNA的基本單位。教師展示完整的ATP的詳細結(jié)構(gòu)，學(xué)生在腺嘌呤核糖核苷酸的基礎(chǔ)上對模型進行改動。課堂實踐中，很多學(xué)生會畫成圖2。很多學(xué)生直接加了2個磷酸基團，但是忘記畫化學(xué)鍵。教師更正學(xué)生的畫法，加上“～”，補充高能磷酸鍵的概念。教師用彈簧實物演示高能磷酸鍵形成過程：因為壓縮彈簧時需要很大的能量，這個能量就儲存在里面了。當這個化學(xué)鍵斷開時，里面的能量就釋放出來了。

教師呈現(xiàn)ATP的結(jié)構(gòu)簡式（圖3），逐步介紹AMP、ADP、ATP的關(guān)系，先介紹A-P～P～P這個簡式，要求請學(xué)生注意“-”和“～”的書寫區(qū)別。教師再介紹普通磷酸鍵和高能磷酸鍵：一個高能磷酸鍵可以儲存能量30.54 kJ，是普通磷酸鍵儲存能量的2～3倍。用兩個彈簧進行實物演示，一個彈簧松一些，壓縮時不費力氣，所以儲存的能量少這是普通磷酸鍵。而另一個彈簧比較緊，壓縮的時候儲存的能量多，當它斷裂的時候釋放的能量多，這是高能磷酸鍵。

教師小結(jié)：ATP中有1個普通磷酸鍵、2個高能磷酸鍵。ATP中的A不是指腺嘌呤，而是腺苷（即腺嘌呤+核糖），因此ATP中文名是三磷酸腺苷。

教師再依次介紹ADP和AMP的組成。AMP是一磷酸腺苷，即腺嘌呤核糖核苷酸，參與RNA構(gòu)成的基本單位。

3 利用高考題和實驗分析拓展ATP和ADP轉(zhuǎn)化思維

關(guān)于ATP和ADP的轉(zhuǎn)化，筆者沒有采用傳統(tǒng)的講授方法，而是在介紹了ATP、ADP結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過高考題和拓展實驗的分析，逐步引導(dǎo)學(xué)生探究ATP的水解和合成的過程，揭示ATP和ADP的轉(zhuǎn)化關(guān)系。這種方式處理比較靈活，部分基礎(chǔ)比較薄弱的班級需要將實驗部分再簡化，利用流程圖來幫助學(xué)生理解實驗過程。

3.1 高考題分析引導(dǎo)學(xué)生自主探究ATP如何轉(zhuǎn)化為ADP

改編2016新課標1卷29題：用32P標記DNA分子，用1、2、3表示ATP上三個磷酸基團所處的位置，A-1P～2P～3P，回答以下問題。endprint

① 某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉(zhuǎn)移到DNA末端，同時產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標記到DNA末端，那么帶有32P的磷酸基團應(yīng)在 位上（填數(shù)字）。

② 若用帶有32P標記的ATP作為RNA合成的原料，將32P標記到新合成的RNA分子上，則帶有32P的磷酸基團應(yīng)在 位上。

學(xué)生通過思考與討論，分析32P的磷酸基團的位置，推導(dǎo)出ATP可以通過酶的作用轉(zhuǎn)變成ADP。教師板書ATP的水解過程，同時補充前面的ATP的遠離腺苷的那個磷酸鍵容易斷裂形成ADP，同時釋放大量能量。

通過②小題，學(xué)生理解ATP還可以水解掉兩個磷酸基團，變成AMP。教師補充一般很少會水解產(chǎn)生AMP，在某些情況下會出現(xiàn)，如瑩火蟲發(fā)光，水解掉兩個磷酸基團，產(chǎn)生AMP。

本環(huán)節(jié)，學(xué)生通過對高考題目的分析，在ATP結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，自主推導(dǎo)出ATP、ADP和AMP之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

3.2 分析拓展實驗，探究ADP如何轉(zhuǎn)化為ATP

教師展示改編自大學(xué)教材《生物化學(xué)》中的一個實驗：科學(xué)家將標記的磷酸（32P）注入活細胞內(nèi)，隨后迅速分離細胞內(nèi)的ATP，測定其放射性。實驗結(jié)果：ATP含量沒有發(fā)生變化，僅有幾毫克，但它的末端磷酸基團已經(jīng)被放射性32P所標記，而且檢測出ATP放射性強度和之前注入的磷酸（32P）強度完全一致。學(xué)生分析實驗結(jié)果，同時從以上實驗總結(jié)生物體內(nèi)ATP的特點。

對該實驗，學(xué)生理解起來有一定的難度，教師要適當引領(lǐng)，訓(xùn)練學(xué)生思維，使學(xué)生從另一個角度思考ATP和ADP的轉(zhuǎn)化關(guān)系。學(xué)生通過對實驗結(jié)果的分析，得出ADP和Pi合成ATP的反應(yīng)式，因為實驗后的ATP帶上了放射性說明是新合成的ATP，但是ATP的總含量沒有變化，說明在極短的時間內(nèi)，還進行了ATP的水解反應(yīng)，說明了ATP和ADP之間可以相互轉(zhuǎn)化。同時，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)生物體內(nèi)ATP的特點是含量低，轉(zhuǎn)化快。最后，教師綜合以上內(nèi)容小結(jié)ATP和ADP的轉(zhuǎn)化過程。

參考文獻：

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