高中生物必修1教案-第5單元 細胞的能量供應和利用

第5章細胞的能量供應和利用

第1節(jié)降低化學反應活化能的酶

一、教學目標

1.說明酶在細胞代謝中的作用、本質和特性。

2.通過閱讀分析“關于酶本質的探索”的資料，認同科學是在不斷的探索和爭論中前進

的。

3.進行有關的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照

組和重復實驗。

二、教學重點和難點

1.教學重點

前的作用、本質和特性。

2.教學難點

(1)酶降低化學反應活化能的原理。

(2)控制變量的科學方法。

三、教學方法

實驗演示法、探究法、講授法

四、課時安排

2

五、教學過程

K復習及板書』

1.消化：在消化道內將食物分解成可以吸收的成分的過程，叫做??。

2.物理消化：通過牙齒的咀嚼、舌的攪拌和胃的蠕動，將食物磨碎、攪拌并與消化液

混合，這叫??。

3.化學消化：通過各種消化液、消化酶的作用，使食物中各種成分分解為可吸收的營

養(yǎng)物質，這叫?

《引入』以"問題探討”引入，學生思考討論回答，教師提示。

k提示兒.這個實驗要解決的問題是:鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學性消化？

2.是胃內的化學物質將肉塊分解了。

3.收集胃內的化學物質，看看這些物質在體外是否也能將肉塊分解。

K問題》以“本節(jié)聚焦”再次引起學生的思考，注意。

R板書』一、酶的作用和本質

細胞代謝：細胞每時每刻都進行著許多化學反應。

㈠酶在細胞代謝中的作用

K演示實驗』比較過氧化氫在不同條件下的分解。教師邊做邊讓學生完成“討論”。

K提示】1.2號試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反

應速率。

2.不能。

3.說明FeCL,中的Fe"和新鮮肝臟中的過氧化氫能都能加快過氧化氫分解的速率。

質量分數為20%的新鮮肝臟研磨液1滴質量分數為3.5%的

氯化鐵溶液1滴

生物催化劑：過氧化氫酶所含酶的相對數量：1無機催化劑：Fe3-

Fe"的相對數量：25萬

4.4號試管的反應速率比3號試管快得多?說明過氧化氫酶比Fe*的催化效率高得多。

細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要在常溫、常壓下高效率

地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要。

K板書》活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。

K講述》

在200c測得的過氧化氫分解的活化能

條件活化能/kJ?mol1

沒有催化劑催化75

用膠態(tài)伯催化54

用過氧化氫酶催化29

催化效率：同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，效率更高。

K板書》㈡酶的本質

R資料分析》學生閱讀分析討論回答，教師提示。

K提示』1.巴斯德認為發(fā)酵與活細胞有關是合理的，但是認為發(fā)酵是整個細胞而不是細

胞中的某些物質在起作用是不正確的；李比希認為引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質是合理

的，但是認為這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。

2.提示：巴斯德是微生物學家，特別強調生物體或細胞的作用；李比希是化學家，傾向

于從化學的角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標集中在他們爭論的焦點

上，使科學研究更加有的放矢。

3.畢希納的實驗說明，酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，

就像在活酵母細胞中一樣。

4.薩姆納歷時9年用正確的科學方法，堅持不懈、百折不撓的科學精神，將酶提純出來。

成功屬于不畏艱苦的人。

5.酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質，少數是RNA

等。

K小結》略。

R作業(yè)】練習一二?

工提示』基礎題

1.巴斯德：發(fā)酵與活細胞有關，發(fā)酵是整個細胞而不是細胞中的某些物質在起作用。

李比希：引起發(fā)酵的是細胞中的某些物質，但是這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后

才能發(fā)揮作用。

畢希納：酵母細胞中的某些物質能夠在酵母細胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母

細胞中一樣。

薩姆納：酶是蛋白質。

2.(1)細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應需要高效率地

進行，酶的催化效率比無機催化劑高得多。

(2)細胞內的化學反應需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進行，無機催化

劑常常需要輔助以高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈條件才能有較高的催化效率。

3.D?

拓展題

1.可用第2章中學過的鑒定蛋白質的方法。在薩姆納之前，之所以很難鑒定酶的本質，

主要是因為細胞中酶的提取和純化非常困難。

2.（1）如四膜蟲的rRNA前體具有催化活性。（2）目前己有發(fā)現(xiàn)具催化活性的DNA的

報道。

二、酶的特性

酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質，少數是RNA等。

K問題》以“本節(jié)聚焦”發(fā)問，引起學生的思考和注意。

K講述』酶催化作用的特點

生物體內的各種化學反應，幾乎都是由酶催化的。酶所催化的反應叫酶促反應。酶促反應

中被醐作用的物質叫做底物。經反應生成的物質叫做產物。酶作為生物催化劑，與一般催化

劑有相同之處，也有其自身的特點。

相同點：

（1）改變化學反應速率，本身不被消耗；

（2）只能催化熱力學允許進行的反應；

（3）加快化學反應速率，縮短達到平衡時間，但不改變平衡點；

（4）降低活化能，使速率加快。

不同點：

（1）高效性，指催化效率很高，使得反應速率很快；

（2）專一性，任何一種酶只作用于一種或幾種相關的化合物，這就是酶對底物的專一性;

（3）多樣性，指生物體內具有種類繁多的酶；

（4）易變性，由于大多數酶是蛋白質，因而會被高溫、強酸、強堿等破壞；

（5）反應條件的溫和性，酶促反應在常溫、常壓、生理pH條件下進行；

（6）酶的催化活性受到調節(jié)、控制；

（7）有些酣的催化活性與輔因子有關。

K板書』

㈠酶具有高效性

㈡醒具有專一性

㈢酶的作用條件較溫和（K探究』影響酶活性的條件，教師做實驗，學生邊觀察便得出酶

的作用條件。）

酶的催化活性的強弱以單位時間（每分）內底物減少量或產物生成量來表示。

K講述］影響酶作用的因素

酶的催化活性的強弱以單位時間（每分）內底物減少量或產物生成量來表示。研究某一

因素對酶促反應速率的影響時，應在保持其他因素不變的情況下，單獨改變研究的因素。

影響酶促反應的因素常有：酶的濃度、底物濃度、pH值、溫度、抑制劑、激活劑等。其

變化規(guī)律有以下特點。

（1）酶濃度對酶促反應的影響在底物足夠，其他條件固定的條件下，反應系統(tǒng)中不含有

抑制酶活性的物質及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時，酶促反應的速率與酶濃度成正比。

（2）底物濃度對酶促反應的影響在底物濃度較低時，反應速率隨底物濃度增加而加快，

反應速率與底物濃度近乎成正比；在底物濃度較高時，底物濃度增加，反應速率也隨之加快,

但不顯著；當底物濃度很大，且達到一定限度時，反應速率就達到一個最大值，此時即使再

增加底物濃度，反應速率幾乎不再改變。

(3)pH對酶促反應的影響每一種酶只能在一定限度的pH范圍內才表現(xiàn)活性，超過這個

范圍酶就會失去活性。在一定條件下，每一種酶在某一個pH時活力最大，這個pH稱為這

種酶的最適pH。

(4)溫度對酶促反應的影響的促反應在一定溫度范圍內反應速率隨溫度的升高而加快；

但當溫度升高到一定限度時，酶促反應速率不僅不再加快反而隨著溫度的升高而下降。在一

定條件下，每一種酶在某一溫度時活力最大，這個溫度稱為這種酶的最適溫度。

(5)激活劑對酶促反應的影響激活劑可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活劑

大致分兩類：無機離子和小分子化合物。

(6)抑制劑對酶促反應的影響抑制劑使酶活性下降，但不使酶變性。抑制劑作用機制分

兩種：可逆的抑制作用和不可逆的抑制作用。

K小結F

㈠酶具有高效性

㈡酶具有專一性

㈢酶的作用條件較溫和

K作業(yè)』練習一二。

K提示』基礎題

l.B?2.Bo

3.這個模型中A代表某類醐，B代表反應底物，C和D代表反應產物。這個模型的含義是:

酶A與底物B專一性結合，催化反應的發(fā)生，產生了產物C和D。這個模型揭示了酶的專一

性。

拓展題

1.(1)A點：隨著反應底物濃度的增加，反應速率加快。B點：反應速率在此時達到最高。

C點：反應速率不再隨反應底物濃度的

增加而升高，維持在相對穩(wěn)定的水平。

(2)如果A點時溫度升高10℃,

曲線上升的幅度變小。因為圖中原曲線

表示在最適溫度下催化速率隨底物濃

度的變化。溫度高于或低于最適溫度，

反應速率都會變慢。

(3)該曲線表明，B點的反應底物

的濃度足夠大，是酶的數量限制了反應

速率的提高，這時加入少量的酶，會使

反應速率加快(圖略)。反應物濃度

第2節(jié)細胞的能量“通貨”一ATP

一、教學目標

1.簡述ATP的化學組成和特點。

2.寫出ATP的分子簡式。

3.解釋ATP在能量代謝中的作用。

二、教學重點和難點

1.ATP化學組成的特點及其在能量代謝中的作用。

2.ATP與ADP的相互轉化。

三、教學方法

探究法、講述法

四、課時安排

1

五、教學過程

R引入》生命活動需要能量，這些能量來自哪里呢？學生在前面的學習中了解到生命活

動需要的能量來自細胞中的有機物?？梢宰寣W生想一想，燃燒一匙葡萄糖，能觀察到什么現(xiàn)

象？燃燒葡萄糖可以觀察到放出的熱和光，說明葡萄糖中蘊含著能量。但是細胞內的各種化

學反應均需要溫和的條件，那么細胞中的能量以什么形式釋放出來？又是如何被利用的呢？

R問題探討』學生思考討論回答，教師提示。

K提示》見P89。

1.螢火蟲發(fā)光的生物學意義主要是相互傳遞求偶信號，以便交尾、繁衍后代。

2.螢火蟲腹部后端細胞內的熒光素，是其特有的發(fā)光物質。

3.有。螢火蟲腹部細胞內一些有機物中儲存的化學能，只有在轉變成光能時，螢火蟲才

能發(fā)光。

II問題』以“本節(jié)聚焦”再次引起學生的思考，注意。

K板書》一、ATP分子中具有高能磷酸鍵

K講述』ATP的結構特性

ATP也叫做腺昔三磷酸、三磷酸腺甘、腺三磷，是高能磷酸化合物的典型代表。高能磷

酸化合物的特點是：它的高能磷酸鍵（也即酸好鍵，用“?”表示），水解時釋放出的化學

能是正?；瘜W鍵釋放化學能的2倍以上（一般＞20.92kj/mol）o這里需要說明的是，化

學中使用的“鍵能”和生物化學中使用的“高能鍵”，含義是完全不同的?；瘜W中“鍵能”

的含義是指斷裂一個化學鍵所需要提供的能量；生物化學中所說的“高能鍵”是指該鍵水解

時能釋放出大量能量。

ATP是由一分子腺喋吟、一分子核糖和三個相連的磷酸基團構成的。這三個磷酸基團從

與分子中腺昔基團連接處算起，依次分別稱為。、￡、7磷酸基團。ATP的結構式是：

三硝酸脫甘（ATP）

分析ATP的結構式可以看出，腺喋吟與核糖結合形成腺昔，腺甘通過核糖中的第5位羥

基，與3個相連的磷酸基團結合，形成ATP。ATP分子中的丫磷酸基團水解時，能釋放30.5

kj/mol的能量，而6-磷酸葡萄糖水解時釋放的能量只有13.8kj/mol。需要指出的是，ATP

分子既可以水解一個磷酸基團（Y磷酸基團），而形成二磷酸腺昔（ADP）和磷酸（Pi）；

又可以同時水解兩個磷酸基團（B璘酸基團和Y磷酸基團），而形成一磷酸腺甘（AMP）

（腺喋吟核糖核甘酸）和焦磷酸（PPi）o后一種水解方式在某些生物合成中具有特殊意義。

AMP可以在腺甘酸激酶的作用下，由ATP提供一個磷酸基團而形成ADP,ADP又可以迅速地

接受另外的磷酸基團而形成ATP。酶

R板書?ATP：A—P?P?P-------->A—P-P+30.5kj/mol

ATP也叫做腺昔三磷酸、三磷酸腺昔、腺三磷，是高能磷酸化合物的典型代表。ATP

分子既可以水解一個磷酸基團，而形成二磷酸腺甘（ADP）和磷酸（Pi）,30.5kJ/moL

K板書》二、ATP與ADP可以相互轉化

S01

A—p?p?p--------?A—P~P+30.5kj/mol

<-------

酶2

（物質可逆，能量和酶不可逆）

酶

補充：ADP+磷酸肌酸（C~P）『=^ATP+肌酸（C）

K講述［ATP是活細胞內一種特殊的能量載體，在細胞核、線粒體、葉綠體以及細胞質

基質中廣泛存在著，并不斷與ADP相互轉化而形成ATP系統(tǒng)。ATP在細胞內的含量是很少的。

但是，ATP與ADP在細胞內的相互轉化卻是十分迅速的。一般地說，ATP在細胞內形成后不

到1min的時間就要發(fā)生轉化。這樣累計下來，生物體內ATP轉化的總量是很大的。例如，

一個成年人在靜止的狀態(tài)下，24h內竟有40kg的ATP發(fā)生轉化；在緊張活動的情況下，

ATP的消耗可達0.5kg/min?？傊?，在活細胞中，ATP末端磷酸基團的周轉是極其迅速的，

其消耗與再生的速度是相對平衡的，ATP的含量因而維持在一個相對穩(wěn)定的、動態(tài)平衡的水

平?？梢?，細胞內ATP系統(tǒng)處在動態(tài)平衡之中，這對于構成細胞內穩(wěn)定的供能環(huán)境具有十分

重要的意義。

K板書1三、ATP的利用

吸能反應：需要消耗能量，是吸能反應。（如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應，）這一反

應所需要的能量是由ATP水解為ADP時釋放能量來提供的。

放能反應：能夠釋放能量，是放能反應。（如丙酮酸的氧化分解，）這一反應所釋放的

能量除以熱能形式散失外，用于ADP轉化為ATP的反應，儲存在ATP中。

K講述（黑體字是板書）WATP中的能量可以直接轉化成其他各種形式的能量，用于各

項生命活動。這些能量的形式主要有以下6種。

①滲透能細胞的主動運輸是逆濃度梯度進行的，物質跨膜移動所做的功消耗了能量，這

些能量叫做滲透能。

②機械能細胞內各種結構的運動都是在做機械功，所消耗的就是機械能。例如，肌細胞

的收縮，草履蟲纖毛的擺動，精子鞭毛的擺動，有絲分裂期間染色體的運動，腺細胞對分泌

物的分泌等。

③電能大腦的思考——神經沖動在神經纖維上的傳導，以及電鰥、電鰻等動物體內產生

的生物電等，它們所做的電功消耗的就是電能。

④化學能細胞內物質的合成需要化學能，如小分子物質合成為大分子物質時;必須有直

接或間接的能量供應。另外，細胞內物質在分解的開始階段，也需要化學能來活化，成為能

量較高的物質（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）?？梢哉f在細胞內的物質代謝中，到處都需要

由ATP轉化而來的化學能做功。

⑤光能目前關于生物發(fā)光的生理機制還沒有完全弄清楚，但是已經知道，生物體用于發(fā)

光的能量直接來自ATP,如螢火蟲的發(fā)光。

⑥熱能有機物的氧化分解釋放的能量，一部分用于生成ATP,大部分轉化為熱能通過各

種途徑向外界環(huán)境散發(fā)，其中一小部分熱能作用于體溫。通常情況下，熱能的形成往往是細

胞能量轉化和傳遞過程中的副產品。此外，ATP釋放的能量中，一部分能量也能用于動物的

體溫的提升和維持。

K思考與討論』學生思考討論回答，教師提示。

K提示』1.1分子葡萄糖所含的能量，約是1分子ATP所含能量的94倍（指ATP轉化

為ADP時釋放的能量）。

2.有道理。糖類和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定，不能被細胞直接利用。這些穩(wěn)定

的化學能只有轉化成ATP分子中活躍的化學能，才能被細胞直接利用。

K作業(yè)』練習

K提示』基礎題

l.B?

2.提示：吸能反應：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應，需要消耗能量，是吸能反應。這

一反應所需要的能量是由ATP水解為ADP時釋放能量來提供的。放能反應：如丙酮酸的氧化

分解，能夠釋放能量，是放能反應。這一反應所釋放的能量除以熱能形式散失外，用于ADP

轉化為ATP的反應，儲存在ATP中。

3.在儲存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下兩個特點：一是ATP分子中含有的化學

能比較少，一分子ATP轉化為ADP時釋放的化學能大約只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP

分子中所含的是活躍的化學能，而葡萄糖分子中所含的是穩(wěn)定的化學能。葡萄糖分子中穩(wěn)定

的化學能只有轉化為ATP分子中活躍的化學能，才能被細胞利用。

拓展題

植物、動物、細菌和真菌等生物的細胞內都具有能量“通貨”——ATP,這可以從一個

側面說明生物界具有統(tǒng)一性，也反映種類繁多的生物有著共同的起源。

第3節(jié)ATP的主要來源——細胞呼吸

一、教學目標

1.說出線粒體的結構和功能。

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，并探討其在生產和生活中的應用。

4.進行酵母菌細胞呼吸方式的探究。

二、教學重點和難點

1.教學重點

有氧呼吸的過程及原理。

2.教學難點

（1）細胞呼吸的原理和本質。

（2）探究酵母菌細胞的呼吸方式。

三、教學方法

探究法、講述法、實驗法

四、課時安排

2

五、教學過程

K引入?以“問題探討”引入，學生思考討論回答，教師提示。

1.兩者的共同點是：都是物質的氧化分解過程；都能產生二氧化碳等產物，并且都釋放

出能量。

2.不能。否則，組成細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，細胞的基本結構也就會遭到徹底的破壞。

3.在無氧條件下，細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。

K問題》以“本節(jié)聚焦”發(fā)問，引起學生的思考注意。

K板書』細胞呼吸：是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳戶其

他產物，釋放出能量并產生ATP的過程。

一、細胞呼吸的方式

k探究】“探究酵母菌細胞呼吸的方式“，學生思考探究回答，老師提示。

K提示1重銘酸鉀可以檢測有無酒精存在。這一原理可以用來檢測汽車司機是否喝了酒。

具體做法是：讓司機呼出的氣體直接接觸到載有用硫酸處理過的重鈉酸鉀或三氧化格的硅膠

（兩者均為橙色），如果呼出的氣體中含有酒精，重倍酸鉀或三氧化銘就會變成灰綠色的硫

酸銘。

K板書1（通過探究酵母菌細胞呼吸的方式，只做到細胞呼吸的方式有：）

㈠有氧呼吸

㈡無氧呼吸

K板書1㈠有氧呼吸

K講述】結合課本圖5-9來講述有氧呼吸的全過程。（適當可補充一些方程式）

有氧呼吸使有機物徹底氧化分解，是生物體高效率地獲取能量的反應過程。其反應過程

包含許多反應步驟，基本可分為三個連續(xù)的階段，第一階段是在細胞質的基質中進行，產生

丙酮酸和［H］并可釋放少量能量；第二階段在線粒體中進行，丙酮酸和H2O脫［H］產生C02

也可釋放少量能量；第三階段也在線粒體中進行，第一、二階段產生的［H］與02反應產生

H2。并可釋放大量的能量。三個階段有不同的酶參與催化。

細胞通過呼吸把光合作用貯藏在有機物中的能量釋放出來，除小部分以熱能的形式散

失，大部分轉移到ATP中，隨時提供生命活動的需要。

K板書】酶

C6M2。6+6“2。+6。271242。+6c。2+能量

酶

有機物+氧―二氧化碳+水+能量

K小字部分的問題》學生思考計算回答，教師提示。

有氧呼吸的能量轉換效率大約是40%。這些能量大約可以使2.3X1（）25個ATP轉化為ADP。

K解釋』因為1mol的物質含有6.02X1023個分子，所以，每氧化1mol的葡萄糖，則

生成6mol的二氧化碳和6mol的水，并生成38mol的ATP。在標準狀態(tài)標準狀態(tài)（是指

作用物的質量濃度為1mol/L、pH為7.0、溫度為25℃的狀態(tài)。）下，1molADP形成1mol

ATP,需要30.54kJ的能量，那么，38個ATP就需要1161kJ的能量。每氧化1mol葡萄

糖釋放出來的能量是2870kJ,其中只有1161kJ被保留在ATP中，它們可供細胞生命活

動利用。這就是說，有氧呼吸的能量轉換效率約為40%左右，其余的能量則以熱能的形式散

失或作他用。

K板書』㈡無氧呼吸

無氧呼吸是細胞在缺氧的條件下進行的，有機物的氧化分解不徹底，產生的能量較少。

微生物的無氧呼吸通常稱為發(fā)酵，有兩種類型：酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵。

酶

。

C6Hl26+2ADP+2Pif2c2H50H+2CO2+2ATP

C6H12O6+2ADP+2Pif2c3H+2ATP

從上述反應式可以看出，細胞在有氧呼吸時，吸收02的量與放出的CCh量相同，而無

氧呼吸時不需要。2，但產生CO2。這樣，如果某種生物呼吸時，吸收。2的量與放出C02

的量相同，則該生物只進行有氧呼吸；如果某種生物不吸收02,但有CO2釋放，則說明該

生物只進行無氧呼吸；如果某種生物釋放的C02量比吸收的的量多，則說明該生物既進

行有氧呼吸，又進行無氧呼吸。在有氧呼吸與無氧呼吸同時存在時，哪種細胞呼吸占優(yōu)勢，

則要從C02的釋放量與02吸收量的差值來計算。

①有氧呼吸與無氧呼吸的關系如下表。（操而記之）

有氧呼吸無氧呼吸

反應條件需要。2、酶和適宜的溫度不需要。2，需要酶和適宜的溫度

第一階段在細胞質基質中，第全過程都在細胞質基質內

呼吸場所

不二、三階段在線粒體內

同分解產物co和CO2、酒精或乳酸

2H2O

點1mol葡萄糖釋放能量196.65kJ（生

較多，1mol葡萄釋放能量2870kJ,

釋放能量成乳酸）或222kJ（生成酒精），其中均

其中1161kJ轉移至ATP中

有61.08kJ轉移至ATP中

相同點其實質都是：分解有機物，釋放能量，生成ATP供生命活動需要

第一階段（從葡萄糖到i丙酮酸）完全相同，之后在不同條件下，在不同

的場所沿不同的途徑，在彳;同的酶作用下形成不同的產物：

奧與82+H2cH■能量僅量）

相互聯(lián)系

葡萄糖f丙酮酸-

?fCzHsOH（酒精）+82+能量（少量：

降/

,1所sH60s酗酸）+能量（少量）

K旁欄思考題》學生思考討論回答，教師提示。

K提示』一般來說，如果無氧呼吸產生的乳酸或酒精過多，會對細胞產生毒害。酵母菌

在無氧以及其他條件適合的情況下，隨著發(fā)酵產物（如酒精）的增多，營養(yǎng)物質的減少以及

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。

K板書】二、細胞呼吸的應用

K資料分析》學生思考討論回答，教師提示。

K提示』1.①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。

②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、硫酸鏤、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。

③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。

④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。

⑤較深的傷口里缺少氧氣，破傷風芽抱桿菌適合在這種環(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。

⑥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。

2.胖人通過適量的運動，細胞呼吸的速率會加快，細胞內有機物的分解會增加，體重就

會下降。應當將蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷涼的地方儲藏，這樣能夠降低細胞呼吸的速

率，減少細胞內有機物的損耗。

第4節(jié)能量之源——光與光合作用

一、教學目標

1.說出綠葉中色素的種類和作用。

2.說出葉綠體的結構和功能。

3.說明光合作用以及對它的認識過程。

4.嘗試探究影響光合作用強度的環(huán)境因素。

5.說出光合作用原理的應用。

6.簡述化能合成作用。

二、教學重點和難點

1.教學重點

（1）綠葉中色素的種類和作用。

（2）光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史。

（3）光合作用的光反應、暗反應過程及相互關系。

（4）影響光合作用強度的環(huán)境因素。

2.教學難點

（1）光反應和暗反應的過程。

（2）探究影響光合作用強度的環(huán)境因素。

三、教學方法

探究法、實驗法、講述法、對比法

四、課時安排

2

五、教學過程

R引入』以“問題探討”引入，學生思考討論回答，教師提示。

K提示11.用這種方法可以提高光合作用強度。因為葉綠素吸收最多的是光譜中的藍紫

光和紅光。不同顏色的光照對植物的光合作用會有影響。

2.因為葉綠素對綠光吸收最少，所以不使用綠色的塑料薄膜或補充綠色光源。

R板書』一、捕獲光能的色素和結構

K問題』以“本節(jié)聚焦”發(fā)問，引起學生的注意思考。

R板書』㈠捕獲光能的色素

K實驗』綠葉中色素的提取和分離。（到實驗室做實驗）

k實驗討論》學生思考討論回答，教師提示。

K提示21.濾紙條上有4條不同顏色的色帶，從上往下依次為：①胡蘿卜素（橙黃色）、

②葉黃素（黃色）、③葉綠素a（藍綠色）、④葉綠素b（黃綠色）。這說明綠葉中的色素

有一4種，它們在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散的快慢也不一樣。

2.濾紙上的濾液細線如果觸到層析液，細線上的色素就會溶解到層析液中，就不會在濾

紙上擴散開來，實驗就會失敗。

k板書』葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍

紫光。

k與社會的聯(lián)系U人們根據上述科學原理，在需要人工補充光照的溫室和塑料大棚中栽

培農作物時，就可以根據所需要的光合作用產物的類型，來選擇適合的光源以及玻璃或塑料

薄膜了。例如，冷光鋪燈的光譜成分接近于太陽光，且輻射出的熱能比較少，是一種比較好

的人工光源；又如，流燈的可見光部分也近似于太陽光，但其紫外線和紅外線則比太陽光的

多，使用時應隔以玻璃或水層以吸收其紫外線或紅外線。相比之下，日光燈的藍紫光和綠光

比太陽光的多而紅光比太陽光的少；普通的白熾燈則藍紫光比太陽光的少而紅外光比太陽光

多?？茖W家通過實驗還發(fā)現(xiàn)，藍色塑料薄膜育秧時有壯秧的效果，這一結果現(xiàn)已在不少地區(qū)

的水稻育秧生產中得到應用。

二、葉綠體的結構

資料分析

1.恩格爾曼實驗的結論是：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用

的場所。

2.提示：實驗材料選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好

氧細菌可確定釋放氧氣多的部位：沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光

束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗；臨時裝片暴露在光

下的實驗再一次驗證實驗結果，等等。

3.葉綠體是進行光合作用的場所。

K板書》葉綠體是進行光合作用的場所。它內部的巨大膜表面上，不僅分布著許多吸

收光能的色素分子，還有許多進行光合作用所需的酶。

K小結』略。

R作業(yè)》練習

基礎題

1.（1）X；（2）Vo

2.B,

3.結論是：葉綠體主要吸收紅光和藍光用于光合作用，放出氧氣。

拓展題

1.植物體吸收光能的色素，還存在于植物幼嫩的莖和果實等器官的一些含有光合色素

的細胞中。

2.提示：是的。不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，

即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水層對光波中的紅、橙部分

吸收顯著多于對?藍、綠部分的吸收，即到達深水層的光線是相對富含短波長的光，所以吸收

紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的

地方。

(第一課時完)

K板書』二、光合作用的原理和應用

K問題》以"本節(jié)聚焦”的問題引起學生的注意思考。

K板書』㈠光合作用的探究歷程

K講述》結合課本的圖，一步一步的引導。

K旁欄思考題』學生思考討論回答，教師提示。

K提示》持這種觀點的人，很可能是在無光條件下做的這個實驗。無光時，植物不進行

光合作用，只進行細胞呼吸，所以沒有釋放氧氣，而是釋放二氧化碳，也就是使空氣變污濁

了。

K思考與討論口學生思考討論回答，教師提示。

1.光合作用的原料是二氧化碳和水，產物是糖類和氧氣，場所是葉綠體，條件是要有光,

還需要多種酶等。光合作用的反應式是：

光能

C02+HiOT(CH2O)+02

葉綠體

2.提示：從人類對光合作用的探究歷程來看，生物學的發(fā)展與物理學和化學的研究進展

關系很密切。例如，直到1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的

氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳，這個事例說明生物學的發(fā)展與化學領域的研究進展密切相

關。又如，魯賓和卡門利用同位素標記法證明光合作用釋放的氧氣來自水，而不是來自二氧

化碳;卡爾文用同位素示蹤技術探明了二氧化碳中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途

徑，都說明在科學發(fā)展的進程中，相關學科的互相促進，以及技術手段的進步對科學發(fā)展的

推動作用。

K板書】㈡光合作用的過程

光能_

壓葉綠秣”

COz+0(CH2O)+02

K講述》結合下面題目講解。

填寫圖中光合作用過程的名稱并回答問題：

(1)寫出各標號的名稱：

①②③

④⑤⑥

⑦⑧⑨

(2)光反應為暗反應提供了[]和[](只填序號)。

(3)光反應和暗反應的場所分別是葉綠體的和

①②

光能

光反應暗反應

答案：(1)①H?0②。2③[H]④ATP⑤ADP+Pi@C3⑦CO?

⑧C5@C6HI2O6(2)[3]⑷(3)片層結構的薄膜基質

K思考與討論2』學生思考討論回答，教師提示。

合作用

7.的文

匕程光反應階段暗反應階段

對比項目、

所需條件必須有光有光無光均可

進行場所類囊體的薄膜上葉綠體內的基質中

H0分解成O2和[H]；二氧化碳被固定；&被[H]還原，最終

物質變化2

形成ATP形成糖類；ATP轉化成ADP和Pi

光能轉變?yōu)榛瘜W能，ATP中的化學能轉化為糖類中儲存的化

能量轉換

儲存在ATP中學能

聯(lián)系2.物質聯(lián)系：光反應階段產生的[H],在暗反應階段用于還原C3；

能量聯(lián)系：光反應階段生成的ATP,在暗反應階段中將其儲存的化

學能釋放出來，幫助C3形成糖類，ATP中的化學能則轉化為儲存在糖類

中的化學能。

K板書】三、光合作用原理的應用

四、化能合成作用

K講述】起初，人們認為只有綠色植物才能將二氧化碳轉化為有機物，后來發(fā)現(xiàn)，即使

沒有葉綠素的參與，某些微生物也能將二氧化碳轉化為有機物，這類微生物稱做化能自養(yǎng)

型微生物。這類微生物通過氧化如氫氣、硫化氫、二價鐵離子或亞硝酸鹽等無機物，奪取無

機物中的電子，通過電子傳遞鏈合成ATP和NADPH,再利用ATP和NADPH完成二氧化

碳的還原和固定。廣泛地分布在土壤和水域環(huán)境中的硫化細菌、硝化細菌、氫細菌與鐵細菌

等都屬于這類微生物。例如，氫細菌通過將氫氣氧化為水，硫細菌通過將硫化氫氧化為硫酸

鹽，硝化細菌通過將氨氧化為亞硝酸鹽，或將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，來驅動二氧化碳的固

定，完成有機物的合成。

(有可能補充方程式)

K小結】略。

K作業(yè)》練習一二。

基礎題

1.(1)