陜西省石泉縣高中生物 第四章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出 4.3 細(xì)胞呼吸教案 新人教版必修1.doc

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細(xì)胞呼吸 課標(biāo)依據(jù) 模塊選取了細(xì)胞生物學(xué)方面的最基本的知識，是學(xué)習(xí)其他模塊的基礎(chǔ)。它還反映了細(xì)胞生物學(xué)研究的新進(jìn)展及相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生將在微觀層面上，更深入地理解生命的本質(zhì)。了解生命的物質(zhì)性和生物界的統(tǒng)一性，細(xì)胞生活中物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一，細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一，生物體部分和整體的統(tǒng)一等，有助于辯證唯物主義自然觀的形成。學(xué)習(xí)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、細(xì)胞學(xué)說的建立和發(fā)展等內(nèi)容，有助于學(xué)生對科學(xué)過程和本質(zhì)的理解。 教師在教學(xué)中要組織好各種觀察、實(shí)驗(yàn)等探究性學(xué)習(xí)活動，幫助學(xué)生增加感性認(rèn)識，克服對微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)識的困難，使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究的方法并習(xí)得相關(guān)的操作技能。結(jié)合生物個(gè)體水平的知識、化學(xué)和物理學(xué)知識以及學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。鼓勵(lì)學(xué)生搜集有關(guān)細(xì)胞研究和應(yīng)用方面的信息，進(jìn)行交流，以豐富相關(guān)知識，加深對科學(xué)、技術(shù)、社會相互關(guān)系的認(rèn)識。 教材分析 本節(jié)課介紹了細(xì)胞呼吸的兩種方式，有氧呼吸和無氧呼吸，以及一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，酵母菌的呼吸方式，還有細(xì)胞呼吸的實(shí)際運(yùn)用。這是對于上節(jié)課講過的直接能源物質(zhì)ATP的來源補(bǔ)充，也是高考的重點(diǎn)內(nèi)容。 學(xué)情分析 本節(jié)課需要學(xué)生掌握多個(gè)有機(jī)化學(xué)方程式，包括方程式的配平，高一學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)過有機(jī)化學(xué)，對于他們來說，記憶很困難。 三維目標(biāo) 知識與能力 1.說出線粒體的結(jié)構(gòu)和功能。 2.說明有氧呼吸和無氧呼吸的異同。 過程與方法 1.說明細(xì)胞呼吸的原理，并探討其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。 2.進(jìn)行酵母菌細(xì)胞呼吸方式的探究。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 了解呼吸方式對于現(xiàn)實(shí)生活的影響，培養(yǎng)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中積極思維。 教學(xué)重難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 有氧呼吸的過程及原理。 教學(xué)難點(diǎn) （1）細(xì)胞呼吸的原理和本質(zhì)。 （2）探究酵母菌細(xì)胞的呼吸方式。 教法 與 學(xué)法 多媒體課件，學(xué)生自主討論。 教學(xué)資源 教 學(xué) 活 動 設(shè) 計(jì) 師生活動 設(shè)計(jì)意圖 批注 第一課時(shí) 新課導(dǎo)入 回顧ATP的生理功能，糖類、脂肪被細(xì)胞分解后把能量儲存在ATP的高能磷酸鍵中。提出問題：有機(jī)物進(jìn)入細(xì)胞后以什么方式分解的呢？在體外，有機(jī)物與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出大量能量。而生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)也是通過復(fù)雜的氧化反映產(chǎn)生能量的。 問題探討 1.兩者的共同點(diǎn)是：都是物質(zhì)的氧化分解過程；都能產(chǎn)生二氧化碳等產(chǎn)物，并且都釋放出能量。 2.不能。否則，組成細(xì)胞的化合物會迅速而徹底地氧化分解，能量會迅速地全部釋放出來，細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)也就會遭到徹底的破壞。 3.在無氧條件下，細(xì)胞能夠通過無氧呼吸來釋放能量。但是，無氧呼吸比有氧呼吸釋放的能量要少許多。 引出細(xì)胞呼吸的概念 有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程 探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式 （問題如：為什么選用酵母菌作為實(shí)驗(yàn)材料，而不選用小白鼠等；NaOH溶液的作用是什么） 總結(jié)出結(jié)論：細(xì)胞呼吸分為有氧呼吸和無氧呼吸。引導(dǎo)學(xué)生說出酵母菌的有氧呼吸產(chǎn)生CO2；無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2 酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，在有氧無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，因此便于用來研究細(xì)胞的不同呼吸方式。比如平時(shí)我們吃的饅頭、面包之所以松軟多孔，就是因?yàn)樵诤兔鏁r(shí)加入了酵母菌，經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的氣體遇熱膨脹所致。 有氧呼吸 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 （１）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 C6H12Ｏ6＋Ｏ2CO2＋H2Ｏ＋能量 教師：呼吸作用是怎樣進(jìn)行的呢? 學(xué)生：閱讀課本P93～P94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(gè)階段，每個(gè)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5－9）講解，在講解中講清以下幾點(diǎn)： ①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。 階段 物質(zhì)變化 場所 第一階段 1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸 產(chǎn)生少量[H]，釋放少量能量 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 第二階段 丙酮酸和水徹底分解成CO2和[H]釋放少量能量 線粒體基質(zhì) 第三階段 [H]與O2結(jié)合成水，釋放大量能量 線粒體內(nèi)膜 （2）在整理出三個(gè)階段后，根據(jù)學(xué)生狀況，進(jìn)一步分析以下幾點(diǎn)： ①引導(dǎo)學(xué)生，將呼吸作用的反應(yīng)式配平 即C6H12Ｏ6＋6O26CO2＋6H2Ｏ＋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(gè)分子的H2O，可是，如果形成12分子的H2O，又需要24個(gè)H，一分子的C6H12Ｏ6，只有12個(gè)H，差12個(gè)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： C6H12Ｏ6＋6Ｏ2＋6H2O6CO2＋12H 2Ｏ＋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。 ②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(gè)階段，后兩個(gè)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。 大部分以熱能的形式散失（恒溫動物，用來維持體溫） 能量變化： （2870 kJ/mol） 小部分轉(zhuǎn)移到ATP中（穩(wěn)定的化學(xué)能 活躍的化學(xué)能）(1161 kJ/mol 40.5%) 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。 第二課時(shí) 無氧呼吸 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P94～P95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(yáng)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 C6H12Ｏ62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量 教師：兩種呼吸作用，有何共同點(diǎn)？ 學(xué)生：兩種呼吸作用，不僅在過程上有共同點(diǎn)，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(shí)間用無氧呼吸維持生命，澇田時(shí)應(yīng)及時(shí)排水就是這個(gè)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(shí)期，地球的大氣中沒有氧氣，那時(shí)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。 階段 變化 場所 第一階段 1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸 產(chǎn)生少量[H]，釋放少量能量 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 第二階段 丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化成乳酸 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 酶 C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量 （馬鈴薯塊莖，肌細(xì)胞，玉米胚，甜菜塊根，乳酸菌） 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 （大部分高等植物，酵母菌） 能量變化：大部分以熱能的形式散失；小部分轉(zhuǎn)移到ATP中（196.65 61.08 31%） 注意：為什么無氧呼吸有兩種方式；為什么無氧呼吸釋放的能量少。 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(shí)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。 旁欄思考題 提示：一般來說，如果無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或酒精過多，會對細(xì)胞產(chǎn)生毒害。酵母菌在無氧以及其他條件適合的情況下，隨著發(fā)酵產(chǎn)物（如酒精）的增多，營養(yǎng)物質(zhì)的減少以及pH發(fā)生變化等的影響，它的繁殖速率逐漸下降，死亡率逐漸上升，酒精發(fā)酵最終就會停止。其他的例子如用乳酸桿菌使牛奶發(fā)酵形成酸牛奶，最終情況也是這樣。 影響有氧呼吸的因素及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用 ．內(nèi)因—遺傳因素（決定呼吸酶的種類和數(shù)量） (1）不同的植物呼吸速率不同； (2)同一植物不同發(fā)育時(shí)期呼吸速率不同； (3)同一植物不同器官呼吸速率不同。 呼吸速率的比較：陽生植物大于陰生植物，幼苗期大于成熟期，生殖器官大于營養(yǎng)器官。 2．外因—環(huán)境因素 (1)溫度 在一定范圍內(nèi)，隨溫度升高呼吸速率逐漸加強(qiáng)，超過最適溫度，隨溫度升高，呼吸酶的活性逐漸減弱，呼吸速率逐漸下降，甚至完全停止。 應(yīng)用：生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下儲存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)降溫，降低呼吸作用減少有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。 (2)氧氣的濃度 氧氣濃度：氧氣濃度為零時(shí)，無氧呼吸最強(qiáng)，有氧呼吸速率為零。隨氧氣濃度的增大，無氧呼吸逐漸被抑制，有氧呼吸不斷加強(qiáng)，當(dāng)氧氣濃度達(dá)到一定值后，隨氧氣濃度增大，有氧呼吸不再加強(qiáng)（受呼吸酶數(shù)量的影響）。如圖所示。 應(yīng)用：生產(chǎn)中常利用降低氧的含量能夠抑制呼吸作用減少有機(jī)物消耗這一原理來延長蔬菜、水果保鮮時(shí)間。 (3)二氧化碳的濃度 增加二氧化碳的濃度對細(xì)胞呼吸有明顯的抑制效應(yīng)（從化學(xué)平衡的角度得到解釋）。在蔬菜水果保鮮中，增加二氧化碳的濃度也具有良好的保鮮效果。 應(yīng)用：如在冬天，北方地區(qū)常用地窖來儲存大白菜，在冬季地窖里的溫度比外界要高一些，一般不會結(jié)冰；地窖的口基本是密封的，地窖中的大白菜進(jìn)行細(xì)胞呼吸．消耗掉地窖中的大量氧氣，地窖中氧氣的含量下降，二氧化碳的含量上升，。這兩個(gè)因素都會使細(xì)胞呼吸速率下降，延長大白菜的保鮮時(shí)間。 (4）含水量 在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度隨含水量的增加而加強(qiáng)，隨含水量的減少而減弱（即自由水含量增加時(shí)，代謝旺盛）。 應(yīng)用：種子在貯藏時(shí)，必須降低含水量，使種子呈風(fēng)于狀態(tài)（使細(xì)胞呼吸降至最低，以減少有機(jī)物的消耗）。如果種子中含水量過多，細(xì)胞呼吸加強(qiáng)，使種子堆溫度上升，反過來又進(jìn)一步促進(jìn)種子的呼吸。 （5）生產(chǎn)實(shí)踐中的其他應(yīng)用 ①、合理灌溉、帶土移栽等都是為了保證細(xì)胞正常的呼吸。 中耕松土的好處：增加土壤中的氧氣含量，從而促進(jìn)根細(xì)胞的呼吸，有利于根對礦物質(zhì)的吸收；促進(jìn)硝化細(xì)菌的繁殖，使土壤中的NH4+轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3-，提高土壤肥力。 ②在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了使有機(jī)物向著人們需要的器官積累，常把下部變黃的、已無光合能力、仍然消耗養(yǎng)分的枝葉去掉，使光合作用的產(chǎn)物更多地轉(zhuǎn)運(yùn)到有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的器官中去。 回顧舊知識，受教師的問題所引導(dǎo)，進(jìn)入新課。 對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、結(jié)果進(jìn)行交流和表達(dá)，并回答老師和其他學(xué)生提出的問題 回答問題（線粒體） 觀察線粒體的結(jié)構(gòu)，并回答相關(guān)問題，并把多個(gè)問題的答案進(jìn)行整合，得出線粒體適應(yīng)有氧呼吸功能的結(jié)構(gòu)。 學(xué)生閱讀相關(guān)內(nèi)容，填寫表格，并進(jìn)行分組討論后，分別講述有氧呼吸三個(gè)階段。 比較兩者的區(qū)別 分析有機(jī)物產(chǎn)生的熱能的生理意義。 當(dāng)堂檢測 有效練習(xí) 1. 有氧呼吸分三個(gè)階段,三個(gè)階段的共同特點(diǎn)是都有能量的釋放,但釋放能量最多的是________;在線粒體中進(jìn)行的是第________階段;第____階段需要O2,氧的作用是________;第____階段產(chǎn)生[H]最多；丙酮酸是第___階段的產(chǎn)物。 2. 現(xiàn)有甲酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,乙酵母菌進(jìn)行發(fā)酵,若它們消耗等量的葡萄糖,則它們放出CO2 和吸收的O2之比是 ( ) A.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3 3. 下列5支試管中分別含有不同化學(xué)物質(zhì)和活性酵母菌細(xì)胞制備物。在適宜溫度條件下，會產(chǎn)生CO2的試管有 （ ） ①葡萄糖+已破裂的細(xì)胞 ②葡萄糖+線粒體③丙酮酸+線粒體 ④葡萄糖+細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（隔絕空氣） ⑤丙酮酸+細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（隔絕空氣） A.①③④⑤ B.①②④⑤ C.①③④ D.②③④ 作業(yè)布置 課時(shí)作業(yè)12 板書設(shè)計(jì) 有氧呼吸 場所 物質(zhì)轉(zhuǎn)化 無氧呼吸 場所 物質(zhì)轉(zhuǎn)化 教學(xué)反思 第一課時(shí) 給第一個(gè)班上課時(shí)間，有些內(nèi)容講解的太快，學(xué)生沒有機(jī)會練習(xí)，而且還拖堂了，這嚴(yán)重說明了我教學(xué)內(nèi)容安排的太多了，什么都想給學(xué)生講，反而教學(xué)環(huán)節(jié)完成的不是很好。加入了學(xué)生自學(xué)的環(huán)節(jié)，并且在這個(gè)過程當(dāng)中注意以討論環(huán)節(jié)來調(diào)動學(xué)生的積極性，上課的過程中也適當(dāng)?shù)膶⒁恍W(xué)生感興趣的事情來吸引學(xué)生的注意力。 第二課時(shí) 課堂讓學(xué)生各抒己見，激素間的相互作用時(shí)學(xué)生積極主動地交流和匯報(bào)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用。這節(jié)課的內(nèi)容重在分析和聯(lián)系，因此，在教學(xué)過程中教師應(yīng)盡量引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，通過學(xué)生的歸納總結(jié)得出的內(nèi)容來帶出新的概念，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生不會應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案進(jìn)行更多的學(xué)習(xí)和總結(jié)。 備注