2019-2020年高中生物 ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸 第2課時示范教案 新人教版 .doc

2019-2020年高中生物 ATP的主要來源細(xì)胞呼吸 第2課時示范教案 新人教版教學(xué)過程課前準(zhǔn)備要求學(xué)生把上一節(jié)課的探究實驗結(jié)果以書面報告形式總結(jié)。情境創(chuàng)設(shè)學(xué)生：把上一節(jié)課的探究實驗結(jié)論總結(jié)。教師：上節(jié)課我們通過探究實驗，知道了酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的二氧化碳和水；在無氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量的二氧化碳。科學(xué)家通過大量的實驗證實，細(xì)胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。師生互動（一）有氧呼吸對于絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式，這一過程必須有氧的參與。有氧呼吸的主要場所是線粒體。1.復(fù)習(xí)線粒體的結(jié)構(gòu)師：線粒體有哪些結(jié)構(gòu)與呼吸作用相適應(yīng)？生：線粒體具有內(nèi)、外兩層膜，內(nèi)膜的某些部位向線粒體的內(nèi)腔折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加。嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質(zhì)。線粒體的內(nèi)膜和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。2.有氧呼吸的過程（）教師：引導(dǎo)學(xué)生，回顧初中學(xué)過的有關(guān)呼吸的知識，在討論中板書有氧呼吸的反應(yīng)式。即C6H1262CO2H2能量教師：呼吸作用是怎樣進(jìn)行的呢?學(xué)生：閱讀課本P93P94相關(guān)內(nèi)容。教師：有氧呼吸的全過程十分復(fù)雜，可以概括地分為三個階段，每個階段的反應(yīng)都有相應(yīng)的酶催化。關(guān)于呼吸作用過程的教學(xué)，可對照圖（圖59）講解，在講解中講清以下幾點：首先應(yīng)指出，下面以葡萄糖為例講述呼吸作用過程。其他有機(jī)物也可以通過呼吸作用氧化分解。第一階段，一個分子的葡萄糖分解成兩個分子的丙酮酸，在分解的過程中釋放能量，一部分被ADP捕獲（把ADP轉(zhuǎn)變成ATP），并脫下H。這一過程在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)完成。第二階段，丙酮酸進(jìn)入線粒體內(nèi)，繼續(xù)脫H，氧化分解成二氧化碳，同時釋放能量合成ATP。第三階段，前兩階段脫下的H在線粒體內(nèi)，與從外界吸收或葉綠體光合作用產(chǎn)生的O2結(jié)合成水。在此過程中釋放大量的能量，合成大量的ATP。（2）在整理出三個階段后，根據(jù)學(xué)生狀況，進(jìn)一步分析以下幾點：引導(dǎo)學(xué)生，將呼吸作用的反應(yīng)式配平即C6H1266O26CO26H2能量配平過程中，提問，呼吸作用產(chǎn)生的H2O中的O，來自哪種原料?（學(xué)生回答出：來自O(shè)2），接著提出，消耗6分子的O2應(yīng)該產(chǎn)生12個分子的H2O，可是，如果形成12分子的H2O，又需要24個H，一分子的C6H126，只有12個H，差12個H來自哪里?最后指出，呼吸作用還消耗水。因而呼吸作用的反應(yīng)式應(yīng)改為：C6H126626H2O6CO212H 2能量才能反映其本質(zhì)。解決了這一環(huán)節(jié)，其他物質(zhì)的來龍去脈就可迅速解釋清楚。分析呼吸作用過程中的能量問題。學(xué)生：閱讀課本P94小字。教師：1 mol的葡萄糖徹底氧化分解成二氧化碳和水，釋放出2 870 kJ的能量，其中 1 161 kJ左右的能量被ADP捕獲，儲存在ATP中（約38 mol的ATP）?？梢?，呼吸過程中釋放的能量，只有40儲存在ATP中，用于推動其他生命活動。其余以熱的形式散失了。因此，在有些情況下，如新鮮蔬菜、糧食等保存，通過控制呼吸速率，可減少有機(jī)物的消耗。（3）線粒體是呼吸作用的主要場所。教師：為什么說線粒體是呼吸作用的主要場所？學(xué)生：呼吸作用的三個階段，后兩個階段都是在線粒體中進(jìn)行的。另外，從能量角度看，在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中進(jìn)行的第一步產(chǎn)生4 mol的ATP，其余34 mol的ATP是在線粒體中產(chǎn)生的。因此，線粒體是呼吸作用的主要場所。播放多媒體課件觀看有氧呼吸全過程3.歸納有氧呼吸概念教師：請同學(xué)們歸納有氧呼吸的概念。學(xué)生：有氧呼吸是指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過程。（二）無氧呼吸1.無氧呼吸過程教師：除前節(jié)課我們探究過的酵母菌以外，還有許多細(xì)胞在缺氧條件下也可以進(jìn)行無氧呼吸，無氧呼吸的過程又是怎樣的呢？學(xué)生：閱讀課本P94P95相關(guān)內(nèi)容。教師：無氧呼吸的第一階段與有氧呼吸的第一階段是否相同？學(xué)生：無氧呼吸的第一階段與有氧呼吸的第一階段是相同的。教師：接下來兩者有何不同？學(xué)生：在有氧的情況下，丙酮酸進(jìn)入線粒體繼續(xù)氧化分解，脫下的氫與氧氣結(jié)合而消耗，即進(jìn)行有氧呼吸；在無氧情況下，則在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中，在酶的作用下，利用第一階段脫下的氫，把丙酮酸還原成酒精或乳酸。因此，兩種呼吸作用是在丙酮酸后分道揚鑣的。教師：請學(xué)生寫出有關(guān)化學(xué)方程式：C6H12O62C3H6O3（乳酸）少量能量C6H1262C2H5OH（酒精）2CO2少量能量教師：兩種呼吸作用，有何共同點？學(xué)生：兩種呼吸作用，不僅在過程上有共同點，而且都具有分解有機(jī)物，釋放能量，產(chǎn)生ATP的本質(zhì)。教師：兩種呼吸作用，放出的能量有何不同？為什么？學(xué)生：無氧呼吸，由于沒有徹底分解有機(jī)物，所以釋放的能量少，合成ATP少。因此，利用有機(jī)物分解獲得ATP的效率低。教師：無氧呼吸是否有害？學(xué)生：由于無氧呼吸產(chǎn)生的小分子有機(jī)物，如酒精和乳酸，在細(xì)胞中大量積累，對細(xì)胞有毒害。因此大多數(shù)生物不能長時間用無氧呼吸維持生命，澇田時應(yīng)及時排水就是這個道理。教師：無氧呼吸是否有利？學(xué)生：生物體或部分器官組織在缺氧條件下，作為有氧呼吸的補(bǔ)充，是生物的適應(yīng)性的表現(xiàn)（舉例）。教師：在遠(yuǎn)古時期，地球的大氣中沒有氧氣，那時微生物的呼吸是無氧呼吸。隨著大氣中出現(xiàn)了氧氣，細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)了有氧呼吸的酶類，在無氧呼吸的基礎(chǔ)上發(fā)展出有氧呼吸。由于有氧呼吸比無氧呼吸優(yōu)越，有氧呼吸逐漸成為絕大多數(shù)生物的主要呼吸形式，但還保留無氧呼吸的能力，使生物體或部分器官組織在缺氧條件下，作為有氧呼吸的補(bǔ)充，是生物的適應(yīng)性的表現(xiàn)（舉例）。有些微生物，至今仍只在無氧的條件下生活。人類在生活和生產(chǎn)中，對其有很多利用 （舉例）。播放多媒體課件觀看無氧呼吸全過程。2.歸納無氧呼吸概念教師：參照有氧呼吸的概念，用準(zhǔn)確而精練的語言概括無氧呼吸的定義。學(xué)生：一般是指細(xì)胞在無氧條件下,通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時釋放少量能量的過程。3.發(fā)酵無氧呼吸如果不用于高等動植物和人體，而用于微生物則叫做發(fā)酵。需要指出的是，工業(yè)上所說的發(fā)酵，并非完全是無氧的，如醋酸發(fā)酵就是需要氧的。（三）比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同要求學(xué)生完成下表有氧呼吸無氧呼吸呼吸場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是否需氧需氧不需氧分解產(chǎn)物二氧化碳和水二氧化碳和酒精或乳酸釋放能量較多較少聯(lián) 系從葡萄糖到丙酮酸這一階段完全相同，從丙酮酸開始，它們才沿著不同的途徑形成不同的產(chǎn)物（四）細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用教師：對照課本P95，說出它們應(yīng)用的呼吸原理。學(xué)生：（1）控制呼吸條件，造成只能進(jìn)行有氧呼吸或無氧呼吸。如課本中的“創(chuàng)可貼”，中耕松土應(yīng)用的是有氧呼吸；酸菜、面包、釀酒應(yīng)用的是無氧呼吸。（2）抑制酶活性、抑制呼吸作用，減弱有機(jī)物分解速度等。低溫、減少水分，加CO2、N2等。教師精講1.有氧呼吸有氧呼吸全過程，可以分三個階段：第一階段：C6H1262丙酮酸4H2ATP第二階段：2丙酮酸6CO220H2ATP第三階段：6O224H 12H234ATP從物質(zhì)變化的角度來看，是有機(jī)物脫去氫，脫下的氫與氧結(jié)合生成水，又脫去CO2，分解成無機(jī)物。從能量的角度看，有氧呼吸是在有機(jī)物的逐漸分解中，使儲存在有機(jī)物中的能量逐步釋放，一部分轉(zhuǎn)移到ATP中，另一部分能量則以熱能的形式散失。有氧呼吸之所以能正常進(jìn)行，是因為線粒體中含有與有氧呼吸有關(guān)的酶，有機(jī)物之所以徹底氧化分解，是因為有氧氣的參加。2.無氧呼吸：只需相應(yīng)的酶，不需要氧氣，在有氧氣存在時，無氧呼吸會受到抑制；從物質(zhì)變化的角度來看，由于缺氧，C6H126不能徹底氧化分解，而產(chǎn)生不徹底的氧化產(chǎn)物，如C3H6O3（乳酸）、C2H5OH（酒精）。從能量的角度看，因為分解不徹底，氧化產(chǎn)物中嚴(yán)寒儲存著能量，所以釋放少。無氧呼吸不一定只有在無氧條件下才能進(jìn)行，如小麥、水稻、玉米等種子的胚芽早期，在有氧條件下就可以進(jìn)行無氧呼吸，但一些高等植物在通氣不良時，會誘發(fā)無氧呼吸，如蘋果、梨儲存久了就會產(chǎn)生酒味。因為酒精對細(xì)胞有毒害作用，所以一般陸生植物不能長期進(jìn)行無氧呼吸。3.有氧呼吸與無氧呼吸的聯(lián)系（1）有氧呼吸與無氧呼吸的第一階段是相同的，都產(chǎn)生丙酮酸，兩種呼吸作用是在丙酮酸后分道揚鑣的。（2）兩種呼吸作用不僅在過程上有共同點，而且在本質(zhì)上也有共同點，都是分解有機(jī)物，釋放能量產(chǎn)生ATP。4.細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用主要是從控制反應(yīng)的條件來應(yīng)用的，如有無氧氣、水分、溫度等。評價反饋學(xué)生做課本探究練習(xí)題，教師檢查評講。課堂小結(jié)1.呼吸作用 2.有氧呼吸與無氧呼吸的比較布置作業(yè)練習(xí)P96：1、2、3、4。課后拓展1.線粒體有哪些與功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點？電鏡下觀察，線粒體由內(nèi)外兩層膜組成。外膜即界限膜，使線粒體與周圍的細(xì)胞質(zhì)分開，是各種分子和離子進(jìn)入線粒體內(nèi)部的屏障。內(nèi)膜的不同部位向線粒體的中心腔折疊，形成嵴。這樣就大大增加了酶分子附著的表面，并且把分子密集地包在線粒體里。內(nèi)膜和外膜在化學(xué)成分和物理特性上都有顯著的差異。例如，它們在蛋白質(zhì)的含量上，特別是在類脂上的分布上是很不相同的。外膜比內(nèi)膜的磷脂含量要高2至3倍；外膜的通透性也比內(nèi)膜高得多。外膜的通透性，為線粒體與周圍細(xì)胞質(zhì)之間進(jìn)行充分的物質(zhì)交換提供了條件。內(nèi)膜的通透性差，可以使催化有氧呼吸第二、三階段的復(fù)雜酶系統(tǒng)保留在內(nèi)膜的間隔中，保證有氧呼吸的進(jìn)行。線粒體膜上還有小孔，這樣，有氧呼吸所產(chǎn)生的ATP可以更加容易地向線粒體外面擴(kuò)散。2.線粒體的研究人體的每一個細(xì)胞都含有數(shù)百個線粒體，一個線粒體又含有幾個環(huán)狀DNA。其中每一個環(huán)都包含著幾十個基因，最近10年來的研究成果表明，線粒體DNA在許多方面具有重要 作用。線粒體DNA的缺陷與數(shù)十種人類遺傳病有關(guān)，并且這些疾病很多是與腦部和肌肉有關(guān)的遺傳病。例如，線粒體肌病和神經(jīng)性肌肉衰弱、運動失調(diào)及眼視網(wǎng)膜炎等。這些遺傳病都是只能通過母親遺傳給后代的。隨著對線粒體DNA研究的進(jìn)一步深入，線粒體DNA的檢驗還越來越多地用于對罪犯的鑒別，以及對死者的查找核對上。這是因為與核內(nèi)DNA比較，在一些可利用部分（如一根頭發(fā)、一塊骨骸或一顆牙齒）的細(xì)胞中，更容易得到大量的線粒體DNA。此外，遺傳學(xué)家通過對世界各地人類不同種群線粒體的對比分析，推斷出人類歷史上幾次大遷徙的情況及時間表。例如，用這種方法推算出北美印第安人的祖先是在1.5萬年前，由亞洲經(jīng)過西伯利亞和阿拉斯加遷徙到北美洲的。3.細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用選用“創(chuàng)可貼”等敷料包扎傷口，既為傷口敷上了藥物，又為傷口創(chuàng)造了疏松透氣的環(huán)境、避免厭氧病原菌的繁殖，從而有利于傷口的痊愈。對于板結(jié)的土壤及時進(jìn)行松土透氣，可以使根細(xì)胞進(jìn)行充分的有氧呼吸，從而有利于根系的生長和對無機(jī)鹽的吸收。此外，松土透氣還有利于土壤中好氧微生物的生長繁殖，這能夠促使這些微生物對土壤中有機(jī)物的分解，從而有利于植物對無機(jī)鹽的吸收。酵母菌是兼性厭氧微生物。酵母菌在適宜的通氣、溫度和pH等條件下，進(jìn)行有氧呼吸并大量繁殖；在無氧條件下則進(jìn)行酒精發(fā)酵。醋酸桿菌是一種好氧細(xì)菌。在氧氣充足和具有酒精底物的條件下，醋酸桿菌大量繁殖并將酒精氧化分解成醋酸。谷氨酸棒狀桿菌是一種厭氧細(xì)菌。在無氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌能將葡萄糖和含氮物質(zhì)（如尿素、硫酸銨、氨水）合成為谷氨酸。谷氨酸經(jīng)過人們的進(jìn)一步加工，就成為谷氨酸鈉味精。水稻的根系適于在水中生長，這是因為水稻的莖和根能夠把從外界吸收來的氧氣通過氣腔運送到根部各細(xì)胞，而且與旱生植物相比，水稻的根也比較適應(yīng)無氧呼吸。但是，水稻根的細(xì)胞仍然需要進(jìn)行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧氣不足，水稻根的細(xì)胞就會進(jìn)行酒精發(fā)酵，時間長了，酒精就會對根細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用，使根系變黑、腐爛。較深的傷口里缺少氧氣，破傷風(fēng)芽孢桿菌適合在這種環(huán)境中生存并大量繁殖。所以，傷口較深或被銹釘扎傷后，患者應(yīng)及時請醫(yī)生處理。圖532 水稻根的橫切面有氧運動是指人體細(xì)胞充分獲得氧的情況下所進(jìn)行的體育鍛煉。人體細(xì)胞通過有氧呼吸可以獲得較多的能量。相反，百米沖刺和馬拉松長跑等無氧運動，是人體細(xì)胞在缺氧條件下進(jìn)行的高速運動。無氧運動中，肌細(xì)胞因氧不足，要靠乳酸發(fā)酵來獲取能量。因為乳酸能夠刺激肌細(xì)胞周圍的神經(jīng)末梢，所以人會有肌肉酸脹乏力的感覺。4.呼吸速率呼吸速率是指單位數(shù)量的活體組織，在單位時間內(nèi)，分解有機(jī)物的速率。它是植物呼吸作用強(qiáng)弱的生理指標(biāo)。因為測定有機(jī)物分解的速率是非常困難的，所以一般以測定植物釋放二氧化碳或吸收氧氣的速率來衡量呼吸速率。因呼吸作用是植物物質(zhì)代謝的中心環(huán)節(jié)，通常呼吸速率作為植物生理活動強(qiáng)弱的指標(biāo)。5.影響呼吸速率的因素（1）內(nèi)部因素 不同種類植物的呼吸速率不同，一般旱生植物生長緩慢，呼吸速率比水生植物低；陰生植物所處的光強(qiáng)度較弱，呼吸也較弱，呼吸速率比陽生植物低。同一種植物在不同的生長發(fā)育時期，呼吸速率也不同，一般在幼苗期、開花期等生長旺盛期，呼吸速率增高。同一種植物的不同器官，呼吸速率也不同，一般生殖器官比營養(yǎng)器官高，幼嫩組織器官比衰老的組織器官高。（2）外界因素對呼吸速率的影響溫度 呼吸作用是一系列的化學(xué)過程，這些化學(xué)反應(yīng)大多需要酶來催化完成，而酶的活性直接受溫度的影響，因此溫度對呼吸作用的影響很大。一般植物在0 以下，呼吸作用很弱或幾乎停止，呼吸作用的最適宜溫度一般在2535 之間，呼吸作用的最高點一般在4555 。氧氣 呼吸作用需要游離的氧氣，由于大氣中氧氣的含量約占大氣成分的21，因此，植物的地上部分一般不會受到缺氧的危害。但土壤中氧氣的含量是隨土壤水分含量以及土壤板結(jié)程度而改變，當(dāng)土壤中含量低于25時根系的正常呼吸會受到影響。在儲藏植物種子、果實時，為了保持其品質(zhì)，常通過控制水分、溫度和氧氣含量來控制呼吸強(qiáng)度。有的就采用空氣調(diào)節(jié)技術(shù)儲藏大米，即將大米用塑料布密封，抽出空氣再充入氮氣，使內(nèi)部缺氧，抑制呼吸作用，達(dá)到保持品質(zhì)的目的。板書設(shè)計 第二課時 細(xì)胞的呼吸和呼吸原理的應(yīng)用（一）有氧呼吸1.有氧呼吸的過程（1）第一階段 C6H12O62丙酮酸4 H少量能量（2ATP）（細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)）（2）第二階段 2丙酮酸6H2O6CO220 H少量能量（2ATP）（線粒體）（3）第三階段 6O224H 12H2大量能量（34ATP）（線粒體）總反應(yīng)式：C6H126626H2O6CO212H2能量2.有氧呼吸概念（二）無氧呼吸1.無氧呼吸過程（1）第一階段：與有氧呼吸完全相同。（2）第二階段：生成乳酸或酒精和CO2?？偡磻?yīng)式：C6H1262C3H6O3（乳酸）少量能量C6H1262C2H5OH（酒精）2CO2少量能量2.無氧呼吸概念3.發(fā)酵（三）比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同要求學(xué)生完成下表：有氧呼吸無氧呼吸呼吸場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是否需氧需氧不需氧分解產(chǎn)物二氧化碳和水二氧化碳和酒精或乳酸釋放能量較多較少聯(lián) 系從葡萄糖到丙酮酸這一階段完全相同，從丙酮酸開始，它們才沿著不同的途徑形成不同的產(chǎn)物（四）細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用1.控制呼吸條件2.抑制酶活性、抑制呼吸作用