高中生物 5.3ATP的主要來源—細胞呼吸 2.1課時教案（1）新人教版必修1

1、第五章 細胞的能量供應(yīng)和利用第三節(jié) ATP的主要來源細胞呼吸（2課時）三維目標(biāo) 1.知識與技能（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。（3）說明細胞呼吸的原理，并探討其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。（4）進行酵母菌細胞呼吸方式的探究。2.過程與方法（1）通過酵母菌細胞呼吸方式的探究，學(xué)生認(rèn)識到有氧呼吸和無氧呼吸的條件和生成的產(chǎn)物，為后面學(xué)習(xí)有氧呼吸和無氧呼吸打下了基礎(chǔ)。（2）通過有氧呼吸和無氧呼吸教學(xué)課件，讓學(xué)生了解細胞呼吸的本質(zhì)是通過有機物的氧化分解為生命活動提供能量，維持細胞的正常生活。（3）通過讓學(xué)生分析課本中相關(guān)的圖文資料，說明這些事例中所應(yīng)用的細胞呼吸原理。（4）通

2、過比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同，學(xué)會運用對比的方法識記理解相關(guān)的生物學(xué)知識，培養(yǎng)綜合分析能力。3.情感態(tài)度與價值觀（1）通過學(xué)習(xí)有氧呼吸的主要場所，樹立結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的生物學(xué)基本觀點。（2）通過分析有氧呼吸與無氧呼吸的關(guān)系，理解生命活動不斷發(fā)展變化以及適應(yīng)的特性，學(xué)會運用發(fā)展變化的觀點認(rèn)識生命。教學(xué)重點有氧呼吸的過程及原理。教學(xué)難點1.細胞呼吸的原理和本質(zhì)。2.探究酵母菌細胞的呼吸方式。教具準(zhǔn)備 教師課件。課時安排2課時第一課時 細胞呼吸的方式教學(xué)過程課前準(zhǔn)備要求學(xué)生利用各種方式收集有關(guān)酵母菌的知識。情境創(chuàng)設(shè)提出問題，學(xué)生討論：1.你所了解的有關(guān)酵母菌的知識有哪些？酵母菌是一種單細胞真菌，在

3、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胞的不同呼吸方式。比如平時我們吃的饅頭、面包之所以松軟多孔，就是因為在和面時加入了酵母菌，經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的氣體遇熱膨脹所致。2.想一想關(guān)于酵母菌細胞呼吸的方式，自己有哪些不清楚的地方？有氧呼吸：C6H12O66O26H2O6CO212H2O能量無氧呼吸：C6H12O62C2H5OH（酒精）2CO2少量能量3.我要探究的問題是什么？酵母菌發(fā)酵時產(chǎn)生的氣體是什么？師生互動1.作出假設(shè)師：要探究問題，首先得提出假設(shè)，你提出的假設(shè)是什么？生：酵母菌發(fā)酵時所產(chǎn)生的氣體是CO2。2.根據(jù)假設(shè)讓學(xué)生分組討論、設(shè)計實驗方案（1）你選擇的實驗材料：鮮酵母菌培

4、養(yǎng)液。（2）你選擇的實驗器具和試劑器具：試管，燒杯，量筒，玻璃管（彎成門形），溫度計，玻棒，橡皮塞（中間鉆孔），鐵架臺，鐵夾，酒精燈，石棉網(wǎng)，火柴。試劑：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5的葡萄糖液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的溴麝香草酚藍水溶液。（3）實驗步驟：取2支試管，分別編號1、2，各注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的溴麝香草酚、藍水溶液3 mL。另取1支試管，注入鮮酵母菌培養(yǎng)液，注入量約為試管容量的23，試管口加塞。用彎成U形的玻璃管按圖所示將盛有鮮酵母菌培養(yǎng)液的試管與2號管相通，并固定于鐵架臺上，1號試管設(shè)為對照。將盛有鮮酵母菌培養(yǎng)液的試管置于3538 中水浴5 min。觀察2號管內(nèi)的顏色變化。向裝有酵母菌培養(yǎng)液的試管滴加0

5、.5 mL溶有0.18重鉻酸鉀的濃硫酸溶液（體積分?jǐn)?shù)為9597）并輕輕振蕩，使不均勻。觀察試管中溶液的顏色變化。（4）自己設(shè)計的實驗記錄表格：（5）老師指定幾組實驗方案設(shè)計較好的組，派代表到講臺讀設(shè)計方案，請老師和同學(xué)提出意見。其他各組設(shè)計方案等老師認(rèn)可后開始做實驗。3.實施實驗按實驗方案進行操作，仔細觀察，認(rèn)真記錄。4.分析與結(jié)論根據(jù)實驗結(jié)果得出本小組結(jié)論。5.表達與交流與其他小組交流。然后，各小組代表用簡明、科學(xué)的語言，在班里說出細胞呼吸有幾種方式，每種方式的條件和產(chǎn)物有什么區(qū)別。教師精講1.生物實驗中的無關(guān)變量很多，必須嚴(yán)格控制，要平衡和消除無關(guān)變量對實驗的影響，對照實驗是最有效的方法。

6、2.本實驗要探究的問題是酵母菌發(fā)酵時所產(chǎn)生的氣體是不是CO2？首先要考慮的是酵母菌發(fā)酵所需的條件是什么？如何控制？接著要考慮的是如何檢驗CO2？又因為酵母菌發(fā)酵時還可能產(chǎn)生酒精，所以還要考慮的是如何檢驗酒精。根據(jù)以上分析我們設(shè)計實驗步驟。3.對實驗結(jié)果的分析，如是實驗結(jié)果與假設(shè)相符，則假設(shè)成立。如是實驗結(jié)果與假設(shè)不相符，則假設(shè)不成立，應(yīng)分析出現(xiàn)此結(jié)果的原因，在此基礎(chǔ)上得出正確的結(jié)論。評價反饋學(xué)生做課堂練習(xí)題、教師檢查評講：1.在探究實驗的設(shè)計過程中，往往要進行對比實驗，下列有關(guān)敘述中正確的是A.只能設(shè)置兩個實驗組，互為對比實驗B.在“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”實驗中，沒有對比實驗C.進

7、行對比實驗是為了探究某種因素與實驗對象的關(guān)系D.只要實驗現(xiàn)象明顯，有沒有對比實驗對實驗結(jié)論都沒有影響2.在啤酒生產(chǎn)過程中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)過程大致如下：將經(jīng)過滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，產(chǎn)生白色泡沫，溶解氧逐漸耗盡。隨后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，乙醇濃度逐漸上升，泡沫不斷增多。當(dāng)糖濃度下降到一定程度后，結(jié)束發(fā)酵。最后分別輸出有形物質(zhì)和鮮啤酒。根據(jù)上述過程，回答以下問題：（1）該過程表明啤酒酵母菌異化作用的特點是_。（2）初期，酵母菌呼吸方式是_。（3）經(jīng)測定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了乙醇和其他發(fā)酵產(chǎn)物，其余1.5%

8、則是用于_。參考答案：1.C 2.（1）兼性厭氧呼吸 （2）有氧呼吸 （3）酵母菌本身的生命活動需要消耗掉了課堂小結(jié)1.實驗?zāi)康模禾骄拷湍妇毎粑姆绞?.實驗原理：（1）CO2可使澄清石灰水變渾濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍色變綠色再變黃色。根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2情況。（2）橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。3.實驗步驟：取2支試管，分別編號1、2，各注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的溴麝香草酚藍水溶液3 mL。另取1支試管，注入鮮酵母菌培養(yǎng)液，注入量約為試管容量的23，試管口加塞。用彎成U形的玻璃管按圖所

9、示將盛有鮮酵母菌培養(yǎng)液的試管與2號管相通，并固定于鐵架臺上，1號試管設(shè)為對照。向裝有酵母菌培養(yǎng)液的試管滴加0.5 mL溶有0.1 g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液（體積分?jǐn)?shù)為9597）并輕輕振蕩，使它們混合均勻。觀察試管中溶液的顏色變化。4.實驗現(xiàn)象：2號試管中可使溴麝香草酚藍水溶液由藍色變綠色再變黃色。橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。5.實驗結(jié)論：酵母菌在有氧和無氧條件下都可產(chǎn)生CO2氣體，在無氧條件下產(chǎn)生CO2同時產(chǎn)生了酒精。布置作業(yè)寫好實驗報告。課后拓展.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。發(fā)酵與無氧呼吸的共同點是：H和e的最終受體都不是

10、氧，并且呼吸底物只是部分地被氧化，所以最終形成的產(chǎn)物有酒精、乳酸等。需要指出的是，發(fā)酵工業(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。圖531 酒精發(fā)酵過程與乳酸發(fā)酵過程簡圖酒精發(fā)酵 酵母菌和其他一些微生物，在缺氧的情況下，以酒精發(fā)酵的形式進行無氧呼吸，這是因為它們的細胞內(nèi)含有乙醇脫氫酶。酒精發(fā)酵的第一個階段，與糖酵解的步驟完全相同。然后在缺氧的情況下，丙酮酸就在丙酮酸羧化酶的作用下，脫羧形成乙醛，乙醛則在乙醇脫氫酶的作用下，被糖酵解產(chǎn)物NADH還原為酒精（乙醇）。酒精發(fā)酵的總反應(yīng)式是：C6H12O62ADP2Pi2C2H5OH2CO22ATP概括地說，1分子葡萄糖經(jīng)過酒精發(fā)酵后所

11、提供的可利用的能量，只是糖酵解過程中凈得的2分子ATP，該葡萄糖分子中原有的大部分能量則存留在酵母菌不能利用的酒精中。所以說，酒精發(fā)酵是產(chǎn)生ATP的一條低效途徑。乳酸發(fā)酵 乳酸發(fā)酵也不需要氧的參與，1分子葡萄糖經(jīng)乳酸發(fā)酵后，形成2分子乳酸，所提供的可利用的能量，同樣只是糖酵解過程中凈得的2分子ATP。葡萄糖分解成丙酮酸的情況與上述酒精發(fā)酵相同，只是丙酮酸是在乳酸脫氫酶的作用下還原成乳酸，同時還原型輔酶I（NADH）被氧化成氧化型輔酶I（NAD），從而保證了乳酸發(fā)酵的持續(xù)進行。乳酸發(fā)酵的總反應(yīng)式是：C6H12O62ADP2Pi2C3H6O32ATP乳酸菌可以使牛奶發(fā)酵而成酸牛奶或奶酪。此外，泡菜

12、、酸菜、青貯飼料能夠較長時間地保存，也都是利用乳酸發(fā)酵積累的乳酸抑制了其他微生物活動的緣故。第二課時 細胞的呼吸和呼吸原理的應(yīng)用教學(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?？茖W(xué)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(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

13、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

14、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。這一過程在細胞質(zhì)的基質(zhì)完成。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。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：引導(dǎo)學(xué)生，將呼吸作用的反應(yīng)式配平即C6H1266O26CO26H2能量配平

15、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

16、ATP中（約38 mol的ATP）?？梢姡粑^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

17、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

18、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

19、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

20、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。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