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

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2019-2020年高中生物 ATP的主要來源細胞呼吸 第2課時示范教案 新人教版教學過程課前準備要求學生把上一節(jié)課的探究實驗結果以書面報告形式總結。情境創(chuàng)設學生：把上一節(jié)課的探究實驗結論總結。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行細胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生大量的二氧化碳和水；在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生酒精，還產生少量的二氧化碳?？茖W家通過大量的實驗證實，細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生物來說，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，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.復習線粒體的結構師：線粒體有哪些結構與呼吸作用相適應？生：線粒體具有內、外兩層膜，內膜的某些部位向線粒體的內腔折疊形成嵴，嵴使內膜的表面積大大增加。嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質。線粒體的內膜和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。2.有氧呼吸的過程（）教師：引導學生，回顧初中學過的有關呼吸的知識，在討論中板書有氧呼吸的反應式。即C6H1262CO2H2能量教師：呼吸作用是怎樣進行的呢?學生：閱讀課本P93P94相關內容。教師：有氧呼吸的全過程十分復雜，可以概括地分為三個階段，每個階段的反應都有相應的酶催化。關于呼吸作用過程的教學，可對照圖（圖59）講解，在講解中講清以下幾點：首先應指出，下面以葡萄糖為例講述呼吸作用過程。其他有機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轉變成ATP），并脫下H。這一過程在細胞質的基質完成。第二階段，丙酮酸進入線粒體內，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，與從外界吸收或葉綠體光合作用產生的O2結合成水。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，根據學生狀況，進一步分析以下幾點：引導學生，將呼吸作用的反應式配平即C6H1266O26CO26H2能量配平過程中，提問，呼吸作用產生的H2O中的O，來自哪種原料?（學生回答出：來自O2），接著提出，消耗6分子的O2應該產生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式應改為：C6H126626H2O6CO212H 2能量才能反映其本質。解決了這一環(huán)節(jié)，其他物質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？學生：呼吸作用的三個階段，后兩個階段都是在線粒體中進行的。另外，從能量角度看，在細胞質的基質中進行的第一步產生4 mol的ATP，其余34 mol的ATP是在線粒體中產生的。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：請同學們歸納有氧呼吸的概念。學生：有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，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，還有許多細胞在缺氧條件下也可以進行無氧呼吸，無氧呼吸的過程又是怎樣的呢？學生：閱讀課本P94P95相關內容。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？學生：在有氧的情況下，丙酮酸進入線粒體繼續(xù)氧化分解，脫下的氫與氧氣結合而消耗，即進行有氧呼吸；在無氧情況下，則在細胞質的基質中，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：請學生寫出有關化學方程式：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物，釋放能量，產生ATP的本質。教師：兩種呼吸作用，放出的能量有何不同？為什么？學生：無氧呼吸，由于沒有徹底分解有機物，所以釋放的能量少，合成ATP少。因此，利用有機物分解獲得ATP的效率低。教師：無氧呼吸是否有害？學生：由于無氧呼吸產生的小分子有機物，如酒精和乳酸，在細胞中大量積累，對細胞有毒害。因此大多數生物不能長時間用無氧呼吸維持生命，澇田時應及時排水就是這個道理。教師：無氧呼吸是否有利？學生：生物體或部分器官組織在缺氧條件下，作為有氧呼吸的補充，是生物的適應性的表現（舉例）。教師：在遠古時期，地球的大氣中沒有氧氣，那時微生物的呼吸是無氧呼吸。隨著大氣中出現了氧氣，細胞內出現了有氧呼吸的酶類，在無氧呼吸的基礎上發(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，作為有氧呼吸的補充，是生物的適應性的表現（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，用準確而精練的語言概括無氧呼吸的定義。學生：一般是指細胞在無氧條件下,通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解為不徹底的氧化產物，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生完成下表有氧呼吸無氧呼吸呼吸場所細胞質基質、線粒體細胞質基質是否需氧需氧不需氧分解產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 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物（四）細胞呼吸原理的應用教師：對照課本P95，說出它們應用的呼吸原理。學生：（1）控制呼吸條件，造成只能進行有氧呼吸或無氧呼吸。如課本中的“創(chuàng)可貼”，中耕松土應用的是有氧呼吸；酸菜、面包、釀酒應用的是無氧呼吸。（2）抑制酶活性、抑制呼吸作用，減弱有機物分解速度等。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從物質變化的角度來看，是有機物脫去氫，脫下的氫與氧結合生成水，又脫去CO2，分解成無機物。從能量的角度看，有氧呼吸是在有機物的逐漸分解中，使儲存在有機物中的能量逐步釋放，一部分轉移到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行，是因為線粒體中含有與有氧呼吸有關的酶，有機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；從物質變化的角度來看，由于缺氧，C6H126不能徹底氧化分解，而產生不徹底的氧化產物，如C3H6O3（乳酸）、C2H5OH（酒精）。從能量的角度看，因為分解不徹底，氧化產物中嚴寒儲存著能量，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、梨儲存久了就會產生酒味。因為酒精對細胞有毒害作用，所以一般陸生植物不能長期進行無氧呼吸。3.有氧呼吸與無氧呼吸的聯系（1）有氧呼吸與無氧呼吸的第一階段是相同的，都產生丙酮酸，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，而且在本質上也有共同點，都是分解有機物，釋放能量產生ATP。4.細胞呼吸原理的應用主要是從控制反應的條件來應用的，如有無氧氣、水分、溫度等。評價反饋學生做課本探究練習題，教師檢查評講。課堂小結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P96：1、2、3、4。課后拓展1.線粒體有哪些與功能相適應的結構特點？電鏡下觀察，線粒體由內外兩層膜組成。外膜即界限膜，使線粒體與周圍的細胞質分開，是各種分子和離子進入線粒體內部的屏障。內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。內膜和外膜在化學成分和物理特性上都有顯著的差異。例如，它們在蛋白質的含量上，特別是在類脂上的分布上是很不相同的。外膜比內膜的磷脂含量要高2至3倍；外膜的通透性也比內膜高得多。外膜的通透性，為線粒體與周圍細胞質之間進行充分的物質交換提供了條件。內膜的通透性差，可以使催化有氧呼吸第二、三階段的復雜酶系統(tǒng)保留在內膜的間隔中，保證有氧呼吸的進行。線粒體膜上還有小孔，這樣，有氧呼吸所產生的ATP可以更加容易地向線粒體外面擴散。2.線粒體的研究人體的每一個細胞都含有數百個線粒體，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的缺陷與數十種人類遺傳病有關，并且這些疾病很多是與腦部和肌肉有關的遺傳病。例如，線粒體肌病和神經性肌肉衰弱、運動失調及眼視網膜炎等。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）的細胞中，更容易得到大量的線粒體DNA。此外，遺傳學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，由亞洲經過西伯利亞和阿拉斯加遷徙到北美洲的。3.細胞呼吸原理的應用選用“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。對于板結的土壤及時進行松土透氣，可以使根細胞進行充分的有氧呼吸，從而有利于根系的生長和對無機鹽的吸收。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物的分解，從而有利于植物對無機鹽的吸收。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，進行有氧呼吸并大量繁殖；在無氧條件下則進行酒精發(fā)酵。醋酸桿菌是一種好氧細菌。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菌。在無氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌能將葡萄糖和含氮物質（如尿素、硫酸銨、氨水）合成為谷氨酸。谷氨酸經過人們的進一步加工，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胞，而且與旱生植物相比，水稻的根也比較適應無氧呼吸。但是，水稻根的細胞仍然需要進行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧氣不足，水稻根的細胞就會進行酒精發(fā)酵，時間長了，酒精就會對根細胞產生毒害作用，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胞充分獲得氧的情況下所進行的體育鍛煉。人體細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，是人體細胞在缺氧條件下進行的高速運動。無氧運動中，肌細胞因氧不足，要靠乳酸發(fā)酵來獲取能量。因為乳酸能夠刺激肌細胞周圍的神經末梢，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量的活體組織，在單位時間內，分解有機物的速率。它是植物呼吸作用強弱的生理指標。因為測定有機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代謝的中心環(huán)節(jié)，通常呼吸速率作為植物生理活動強弱的指標。5.影響呼吸速率的因素（1）內部因素 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過程，這些化學反應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程度而改變，當土壤中含量低于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，常通過控制水分、溫度和氧氣含量來控制呼吸強度。有的就采用空氣調節(jié)技術儲藏大米，即將大米用塑料布密封，抽出空氣再充入氮氣，使內部缺氧，抑制呼吸作用，達到保持品質的目的。板書設計 第二課時 細胞的呼吸和呼吸原理的應用（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）（細胞質的基質）（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剑篊6H1262C3H6O3（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生完成下表：有氧呼吸無氧呼吸呼吸場所細胞質基質、線粒體細胞質基質是否需氧需氧不需氧分解產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 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物（四）細胞呼吸原理的應用1.控制呼吸條件2.抑制酶活性、抑制呼吸作用