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1、第3節(jié) ATP的主要來(lái)源細(xì)胞呼吸一、 教學(xué)目標(biāo) 1.說(shuō)出線粒體的結(jié)構(gòu)和功能。2.說(shuō)明有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的異同。3.說(shuō)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。4.進(jìn)行酵母菌細(xì)胞呼吸方式的探究。二、 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)有氧呼吸的過(guò)程及原理。2.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。三、教學(xué)方法探究法、講述法、實(shí)驗(yàn)法四、課時(shí)安排2五、教學(xué)過(guò)程引入以“問(wèn)題探討”引入,學(xué)生思考討論回答,教師提示。1.兩者的共同點(diǎn)是:都是物質(zhì)的氧化分解過(guò)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(huì)迅速而徹底地氧化分解,能量會(huì)迅速地全部釋放出
2、來(lái),細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)也就會(huì)遭到徹底的破壞。3.在無(wú)氧條件下,細(xì)胞能夠通過(guò)無(wú)氧呼吸來(lái)釋放能量。但是,無(wú)氧呼吸比有氧呼吸釋放的能量要少許多。問(wèn)題以“本節(jié)聚焦”發(fā)問(wèn),引起學(xué)生的思考注意。板書細(xì)胞呼吸:是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解,生成二氧化碳戶其他產(chǎn)物,釋放出能量并產(chǎn)生ATP的過(guò)程。一、細(xì)胞呼吸的方式探究“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”,學(xué)生思考探究回答,老師提示。提示重鉻酸鉀可以檢測(cè)有無(wú)酒精存在。這一原理可以用來(lái)檢測(cè)汽車司機(jī)是否喝了酒。具體做法是:讓司機(jī)呼出的氣體直接接觸到載有用硫酸處理過(guò)的重鉻酸鉀或三氧化鉻的硅膠(兩者均為橙色),如果呼出的氣體中含有酒精,重鉻酸鉀或三氧化鉻就會(huì)變成灰綠色的硫
3、酸鉻。板書(通過(guò)探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式,只做到細(xì)胞呼吸的方式有:)有氧呼吸無(wú)氧呼吸板書有氧呼吸講述結(jié)合課本圖59來(lái)講述有氧呼吸的全過(guò)程。(適當(dāng)可補(bǔ)充一些方程式)有氧呼吸使有機(jī)物徹底氧化分解,是生物體高效率地獲取能量的反應(yīng)過(guò)程。其反應(yīng)過(guò)程包含許多反應(yīng)步驟,基本可分為三個(gè)連續(xù)的階段,第一階段是在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中進(jìn)行,產(chǎn)生丙酮酸和H并可釋放少量能量;第二階段在線粒體中進(jìn)行,丙酮酸和H2O脫H產(chǎn)生CO2也可釋放少量能量;第三階段也在線粒體中進(jìn)行,第一、二階段產(chǎn)生的H與O2反應(yīng)產(chǎn)生H2O并可釋放大量的能量。三個(gè)階段有不同的酶參與催化。細(xì)胞通過(guò)呼吸把光合作用貯藏在有機(jī)物中的能量釋放出來(lái),除小部分以熱能的形
4、式散失,大部分轉(zhuǎn)移到ATP中,隨時(shí)提供生命活動(dòng)的需要。酶板書酶小字部分的問(wèn)題學(xué)生思考計(jì)算回答,教師提示。有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換效率大約是40%。這些能量大約可以使2.31025個(gè)ATP轉(zhuǎn)化為ADP。解釋因?yàn)? mol的物質(zhì)含有6.021023個(gè)分子,所以,每氧化1 mol的葡萄糖,則生成6 mol的二氧化碳和6 mol的水,并生成38 mol的ATP。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(是指作用物的質(zhì)量濃度為1 mol/L、pH為7.0、溫度為25 的狀態(tài)。)下,1 mol ADP形成1 mol ATP,需要30.54 kJ的能量,那么,38個(gè)ATP就需要1 161 kJ的能量。每氧化1 mol葡萄糖釋放出來(lái)的能
5、量是2 870 kJ,其中只有1 161 kJ被保留在ATP中,它們可供細(xì)胞生命活動(dòng)利用。這就是說(shuō),有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換效率約為40%左右,其余的能量則以熱能的形式散失或作他用。板書無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸是細(xì)胞在缺氧的條件下進(jìn)行的,有機(jī)物的氧化分解不徹底,產(chǎn)生的能量較少。微生物的無(wú)氧呼吸通常稱為發(fā)酵,有兩種類型:酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵。酶C6H12O6 + 2ADP+2Pi2C2H5OH + 2CO2+2ATP酶C6H12O6 + 2ADP+2Pi2C3H6O3 + 2ATP從上述反應(yīng)式可以看出,細(xì)胞在有氧呼吸時(shí),吸收O2的量與放出的CO2量相同,而無(wú)氧呼吸時(shí)不需要O2,但產(chǎn)生CO2。這樣,如果某種生物呼
6、吸時(shí),吸收O2的量與放出CO2的量相同,則該生物只進(jìn)行有氧呼吸;如果某種生物不吸收O2,但有CO2釋放,則說(shuō)明該生物只進(jìn)行無(wú)氧呼吸;如果某種生物釋放的CO2量比吸收的O2的量多,則說(shuō)明該生物既進(jìn)行有氧呼吸,又進(jìn)行無(wú)氧呼吸。在有氧呼吸與無(wú)氧呼吸同時(shí)存在時(shí),哪種細(xì)胞呼吸占優(yōu)勢(shì),則要從CO2的釋放量與O2吸收量的差值來(lái)計(jì)算。 有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的關(guān)系如下表。(操而記之)有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)反應(yīng)條件需要O2、酶和適宜的溫度不需要O2,需要酶和適宜的溫度呼吸場(chǎng)所第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,第二、三階段在線粒體內(nèi)全過(guò)程都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)分解產(chǎn)物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸釋放能量較多,1 mol葡萄釋放能
7、量2870 kJ,其中1161 kJ轉(zhuǎn)移至ATP中1 mol葡萄糖釋放能量19665 kJ(生成乳酸)或222 kJ(生成酒精),其中均有6108 kJ轉(zhuǎn)移至ATP中相同點(diǎn)其實(shí)質(zhì)都是:分解有機(jī)物,釋放能量,生成ATP供生命活動(dòng)需要相互聯(lián)系第一階段(從葡萄糖到丙酮酸)完全相同,之后在不同條件下,在不同的場(chǎng)所沿不同的途徑,在不同的酶作用下形成不同的產(chǎn)物:旁欄思考題學(xué)生思考討論回答,教師提示。提示一般來(lái)說(shuō),如果無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或酒精過(guò)多,會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害。酵母菌在無(wú)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(yíng)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
8、,酒精發(fā)酵最終就會(huì)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。板書二、細(xì)胞呼吸的應(yīng)用資料分析學(xué)生思考討論回答,教師提示。提示1. 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。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(wú)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(wú)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
9、谷氨酸。谷氨酸經(jīng)過(guò)人們的進(jìn)一步加工,就成為谷氨酸鈉味精。對(duì)于板結(jié)的土壤及時(shí)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(zhǎng)和對(duì)無(wú)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(zhǎng)繁殖,這能夠促使這些微生物對(duì)土壤中有機(jī)物的分解,從而有利于植物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收。水稻的根系適于在水中生長(zhǎng),這是因?yàn)樗镜那o和根能夠把從外界吸收來(lái)的氧氣通過(guò)氣腔運(yùn)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(wú)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(huì)進(jìn)行酒精發(fā)酵,時(shí)間長(zhǎng)了,酒精就會(huì)對(duì)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(shí)請(qǐng)醫(yī)生處理。有氧運(yùn)動(dòng)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(guò)有氧呼吸可以獲得較多的能量。相反,百米沖刺和馬拉松長(zhǎng)跑等無(wú)氧運(yùn)動(dòng),是人體細(xì)胞在缺氧條件下進(jìn)行的高速運(yùn)動(dòng)。無(wú)氧運(yùn)動(dòng)
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