人教版必修一《ATP的主要來源——細胞呼吸》(第2課時)教案

《人教版必修一《ATP的主要來源——細胞呼吸》(第2課時)教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人教版必修一《ATP的主要來源——細胞呼吸》(第2課時)教案（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 最新人教版必修一《 ATP 的主要來源——細胞呼吸》（第 2 課時）教案——細胞呼吸》（第 2 課時）教案 ●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行細胞呼 吸。在有氧條件下 ,酵母菌通過細胞呼吸產(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 ,細胞呼吸可分為

2、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 C6H12Ｏ 6

3、＋Ｏ 2 CO2＋ H 2Ｏ＋能量 教師：呼吸作用是怎樣進行的呢 ? 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 5－9）講解 ,在講解中講清以下幾點： ①首先應(yīng)指出 ,下面以葡萄糖為例講述呼吸作用過程。其他有機物也可以通過呼吸作用 氧化分解。 ②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

4、 [H] 。這一過程在細胞質(zhì)的基質(zhì)完成。 ③第二階段 , 丙酮酸進入線粒體內(nèi) , 繼續(xù)脫 [H], 氧化分解成二氧化碳 ,同時釋放能量合成 ATP。 ④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 ,進一步分析以下幾點：①引導(dǎo)學(xué)生 ,將呼吸作用的反應(yīng)式配平 即 C6H 12Ｏ 6＋6O 26CO2＋6H 2Ｏ＋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

5、回答出：來自 O2） ,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 C6H12Ｏ6,只有 12 個 H, 差 12 個 H 來自哪里 ?最后指出 ,呼吸作用還 1 / 7 消耗水。因而呼吸作用的反應(yīng)式應(yīng)改為： C6H12Ｏ 6＋ 6Ｏ 2＋ 6H 2O 6CO2＋ 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

6、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）。可見 ,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(xué)生：呼吸作用的三個階段 ,后兩個階段都是在線

7、粒體中進行的。另外 ,從能量角度看 , 在細胞質(zhì)的基質(zhì)中進行的第一步產(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(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 ,還有許多細胞在缺氧條件下也可以進行無

8、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 , 即進行有氧呼吸；在 無氧情況下 ,則在細胞質(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： C6H12O6 2C3 H6O3（乳酸）＋少量能

9、量 C6H12Ｏ 6 2C 2H 5OH（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(xué)生：由于無氧呼吸產(chǎn)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(shù)生物不能長時間用無氧呼吸維

10、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 ,作為有氧呼吸的補充 ,是生物的適應(yīng)性的表現(xiàn)（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 2 / 7 出現(xiàn)了氧氣 ,細胞內(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 ,作為有氧呼吸的補充 ,是生物

11、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 ,用準(zhǔn)確而精練的語言概括無氧呼吸的定義。 教師：參照有氧呼吸的概念 學(xué)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(chǎn)物 ,同時釋放少量能量的過程。 3.發(fā)酵 ,而用于微生物則

12、叫做發(fā)酵。需要指出的是 ,工業(yè) 無氧呼吸如果不用于高等動植物和人體 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 細胞質(zhì)基質(zhì)、 線粒體 細胞質(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 從葡萄糖到丙酮酸這一階

13、段完全相同 ,從丙酮酸開始 ,它們才沿著不同的途 聯(lián) 系 徑形成不同的產(chǎn)物 （四）細胞呼吸原理的應(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 ,減弱有機物分解速度等。低溫、減少水分 ,加 CO2、 N2 等。

14、 ［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： C6 H12Ｏ 6 2 丙酮酸＋ 4[H] ＋ 2ATP 第二階段： 2 丙酮酸 6CO 2＋ 20[H] ＋ 2ATP 第三階段： 6O2＋ 24[H] 12H2Ｏ＋ 34ATP 從物質(zhì)變化的角度來看 ,是有機物脫去氫 ,脫下的氫與 氧結(jié)合生成水 ,又脫去 CO2,分解成無機物。從能量的角度看 ,有氧呼吸是在有

15、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(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 行 ,是因為線粒體中含有與有氧呼吸有關(guān)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(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 ,C6H12Ｏ 6 不能徹底氧化分解 ,而產(chǎn)生不徹底的氧化產(chǎn)物 ,如 C3H 6O3 （乳酸）、 C2H 5OH （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

16、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 3 / 7 吸,如蘋果、梨儲存久了就會產(chǎn)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(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 ,都是分解有機物 , 釋放能量產(chǎn)生 ATP 。

17、 4.細胞呼吸原理的應(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胞質(zhì)分開 ,

18、是各種分子和離子進入線粒體內(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 ,為線粒體與周圍細胞質(zhì)之間進行充分的物質(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 的進行。線粒體膜上還有小孔 , 這樣 ,有氧呼吸所產(chǎn)

19、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(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。 4 / 7 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 研究的進一步深入 ,

20、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.細胞呼吸原理的應(yīng)用 ,既為傷口敷上了藥物 ,又為傷口創(chuàng)造了疏松透

21、氣的環(huán) 選用“創(chuàng)可貼”等敷料包扎傷口 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

22、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(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(yīng)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

23、胞 就會進行酒精發(fā)酵 ,時間長了 ,酒精就會對根細胞產(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 5－ 3－2 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

24、,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(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) ,分解有機物的速率。它是植物呼吸作 用強弱的生理指標(biāo)。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(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 5 / 7

25、 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 ①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

26、吸作用很弱 或幾乎停止 ,呼吸作用的最適宜溫度一般在 25～ 35 ℃之間 ,呼吸作用的最高點一般在 45～ 55 ℃。 ②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 2％～ 5％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

27、封 ,抽出空氣再充入氮氣 ,使內(nèi)部缺氧 ,抑制 呼吸作用 ,達到保持品質(zhì)的目的。 ●板書設(shè)計 第二課時 細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 C6H12O6 2 丙酮酸＋ 4 [H] ＋少量能量（ 2ATP）（細胞質(zhì)的基 質(zhì)） （ 2）第二階段 2 丙酮酸＋ 6H 2O 6CO2＋ 20 [H] ＋少量能量（ 2ATP）（線粒體） （ 3）第三階段 6O2＋ 24[H] 12H2Ｏ＋大量能量（ 34ATP）（線粒體） 總反應(yīng)式： C6H12Ｏ 6＋ 6Ｏ

28、 2＋ 6H 2O 6CO2＋12H 2Ｏ＋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。總反應(yīng)式： C6H12Ｏ 6 2C3H 6O3（乳酸）＋少量能量 C6H12Ｏ 6 2C2H 5OH （酒精）＋ 2CO 2＋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 細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 細胞質(zhì)基質(zhì) 是否需氧

29、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 6 / 7 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 聯(lián) 系 形成不同的產(chǎn)物 （四）細胞呼吸原理的應(yīng)用 1.控制呼吸條件 2.抑制酶活性、抑制呼吸作用 7 / 7