2018-2019學年高中生物 第四章 光合作用和細胞呼吸 第3節(jié) 細胞呼吸 第1課時教案 蘇教版必修1.doc

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第3節(jié) 細胞呼吸（1） 教學目標 與知識點 1、說明細胞呼吸的本質，能對細胞呼吸與有機燃料的燃燒進行比較。 2、說明有氧呼吸的過程。 3、通過對“有氧呼吸的過程”圖群學習，提高圖表分析能力以及運用恰當?shù)纳飳W知識有效地表述圖表、公式等提供的信息能力。 4、通過小組學習過程中的合作與交往，培養(yǎng)學生的協(xié)作意識與交往的態(tài)度。 教學重點、 難點分析及 教法設計 【教學重點】 1、細胞呼吸的本質。 2、有氧呼吸的過程。 【教學難點】 有氧呼吸的過程。 【教學媒體】PPT課件 【教學方法】問題導學、小組合作及啟發(fā)點撥相結合 思考問題 生物體進行生命活動所需的能量是從哪里來的？細胞呼吸的本質是什么？在活細胞中，哪些物質能夠氧化分解產生能量？作為能源物質，糖類、脂質、蛋白質等有機物與ATP相比有什么不同？細胞呼吸和有機燃料燃燒有什么不同？細胞呼吸的特點是什么？細胞呼吸需要怎樣的條件？ 有氧呼吸的底物、產物和必需的條件是什么？有氧呼吸的場所在哪里？有氧呼吸的過程怎樣？有氧呼吸反應式怎樣？1mol葡萄糖經過有氧呼吸，釋放能量是多少？儲存在ATP中的能量是多少？與無氧呼吸相比，有氧呼吸的特點和意義是什么？ 一次備課 二次備課 導入新課 課件展示： （1）寒冷冬季的一個夜晚，一群人圍在一堆篝火旁取暖。 （2）某現(xiàn)代化啤酒生產企業(yè)，利用發(fā)酵工程技術大量生產啤酒。 （3）某同學因10 000米長跑以后，覺得筋疲力盡。 （4）一片果園內的果樹因遭受水淹而正在慢慢萎蔫，并不斷有果樹死去。 （5）農民經常要鋤田，因為這樣可以提高作物的產量。 （6）汽車在飛快地奔馳，同時不斷地消耗著汽油，一些尾氣正從其排氣管中被排出。 師： 上述問題的中心問題是什么？能否從中選出與其他不同的資料？并論述你的依據(jù)。 學生活動：學生自主思考，列出觀點。 生甲：上述問題的中心是能量問題。 生乙：（1）（6）談的是非生物的能量問題，而其他資料談論的是生物體內的能量問題。 生丙：（6）談論的是環(huán)境污染問題。 …… 師： 我們今天選出一個問題來進行討論，我們要討論的問題是生物體內的能量供應問題——細胞呼吸。 師： 我們知道，物質的燃燒需要氧氣，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的是法國化學家拉瓦錫。拉瓦錫還曾經把生物的細胞呼吸比作碳和氫的緩慢燃燒過程。那么，拉瓦錫的這一說法有道理嗎？細胞呼吸能夠像燃料燃燒那樣劇烈嗎？  推進新課 板　書： 一、細胞呼吸產生能量 （一）細胞呼吸與有機物燃燒的不同點 生：不能。 師：為什么？ 學生活動：學生思考、討論。 師： 細胞呼吸不能像燃料燃燒那樣劇烈的原因是多方面的，例如：（1）如同我們生活的環(huán)境一樣，細胞要生活在常溫、常壓下；（2）細胞內的酶促反應需要適宜的溫度，假如呼吸作用像燃料燃燒那樣劇烈的話，會在短時間內釋放大量的能量，而導致溫度急劇升高，從而導致酶變性失去活性；（3）同時也會導致大量的能量浪費，因為細胞內的ADP與ATP的量有限，大量的能量在短時間內釋放，不能及時轉移到ADP內以合成ATP，造成生物體細胞內的能量浪費。 師： 生命活動的直接能源物質是什么？細胞中的主要能源物質是什么？動物細胞內儲存能量的物質是什么？植物細胞內儲存能量的物質是什么？生物體內儲存能量的物質是什么？ 生： 生命活動的直接能源物質是ATP；細胞中的主要能源物質是糖類；動物細胞內儲存能量的物質是糖元；植物細胞內儲存能量的物質是淀粉；生物體內儲存能量的物質是脂肪。 師： 細胞的生命活動離不開能量，許多化學反應都需要耗能，那么糖類等能源物質是怎樣被細胞利用的呢？儲存在這些有機物中的能量是如何轉移到ATP中的呢？ 生： 在細胞中應該有一個類似糖類等能源物質燃燒的過程，可以將糖類等分子中的能量釋放出來，但又不傷及細胞。 板　書： （二）細胞呼吸的定義 師： （1）在生物細胞內，糖類等有機物中儲存的能量是逐步地、緩慢地被釋放出來的，除了一部分以熱量形式向外界釋放以外，還有一部分能量被轉移到ATP中，隨時地被細胞利用于各種生命活動過程。 （2）科學家經過研究發(fā)現(xiàn)，在細胞中的確存在這樣的過程，這就是細胞呼吸。 （3）細胞呼吸主要指糖類、脂質與蛋白質等有機物，在生物活細胞內氧化分解為水和二氧化碳，或者分解為不徹底的氧化產物，同時釋放能量的過程。 （4）細胞呼吸不同于有機物在體外被燃燒氧化的另一個特點，是有機物在細胞內多種酶的催化作用下，被逐步分解，因為能量是被逐步釋放的，因而沒有劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的現(xiàn)象。 師： “細胞呼吸”與我們通常了解的“呼吸運動”是一回事嗎？ 學生活動：回憶人體呼吸的過程，試圖比較“呼吸運動”與“呼吸作用”的不同，并嘗試與他人交流自己的觀點。 師： （1）其實“細胞呼吸”并非我們學習過的“呼吸運動”。我們熟悉的“呼吸運動”也就是所謂的肺通氣，是指人和動物體通過呼吸肌的運動使得胸廓、膈肌收縮或擴張，以改變胸廓容積，最終改變胸廓內的壓強，從而達成與外界進行的氣體交換過程。 （2）而“細胞呼吸”是指糖類、脂質與蛋白質等有機物，在生物活細胞內氧化分解為水和二氧化碳，或者分解為不徹底的氧化產物，同時釋放能量的過程，通常也叫做“呼吸作用”。正是因為所有生物的細胞都具備這一功能，才能保證所有生物正常的生命活動。 （3）“呼吸運動”與“細胞呼吸”的現(xiàn)象和本質是有所區(qū)別的。 師生互動：教師引導學生閱讀文本P61，并嘗試對表格提供的信息進行分析。 生甲： 表格中不同植物組織的細胞呼吸速率是在25 ℃條件下測得的，說明溫度會影響細胞呼吸的速率，可能與溫度影響細胞內呼吸酶的活性有關。 生乙： 說明不同植物細胞呼吸的速率是不同的，可能與不同植物細胞內呼吸酶的種類不同有關。 生丙： 表格中干種子的呼吸作用速率最小，可能與干種子細胞缺乏自由水有關。 …… 板　書： （三）細胞呼吸的實質 課件展示： （1）在一個氧氣充足的公園里，一個游園者正在慢慢散步，此時，該游園者體內的細胞利用氧將糖類等有機物氧化分解，產生二氧化碳與水，同時產生能量。 （2）一個優(yōu)秀的中跑選手，在較短時間內跑完了400 m，此時，他體內細胞中的糖類等有機物在無氧條件下，被分解成為乳酸，同時產生能量。 （3）放置較長時間的蘋果，散發(fā)出一股濃濃的酒香，我們發(fā)現(xiàn)蘋果內的糖類被分解成為了酒精，在這個過程中，也產生了一些能量。 師： 細胞呼吸一定需要氧氣嗎？氣體的交換是細胞呼吸的本質嗎？假如不是，那么細胞呼吸的實質又是什么呢？ 生： 細胞呼吸不一定需要氧氣，如骨骼肌細胞在有氧與無氧條件下都可以進行細胞呼吸；因此，氣體的交換并非是細胞呼吸的本質；細胞呼吸的實質是有機物的氧化分解，能量的釋放和利用。 師： （1）有機物在體外燃燒時，其中儲存的能量是一次性全部釋放出來的，并且以光和熱的形式表現(xiàn)出來。這就相當于放在高處的大石塊，由于本身的重量和所在的高度具有了很大的勢能。若石塊從高處直接落下來，勢能會迅速地轉變成動能釋放出來，產生強大的沖擊力。而細胞的生命過程所需的能量需要不斷地釋放出來，需要隨時補充給細胞。這就像放在高處的石塊必須經過許多臺階緩緩滾動到最底層，將能量一點點釋放出來一樣，只有這樣釋放出來的能量才能被有效地、充分地利用。發(fā)生在細胞內的細胞呼吸無論是在有氧條件下還是在無氧條件下，其過程的進行均是如此。 （2）細胞呼吸是一個由多種酶參與催化，多步驟的過程。細胞呼吸通常是在有氧的情況下進行的，但是某些細胞也可以在無氧的環(huán)境下進行呼吸。在有氧條件下，細胞中的有機物會徹底氧化分解成為無機物，自然會放出有機物中全部的能量。無氧條件下，細胞中的有機物降解成為其他的相對簡單的有機物，釋放出一部分能量。 （3）總之，通過有機物的氧化分解，釋放能量，被細胞利用，生命過程得以正常進行，這便是細胞呼吸的實質所在。 師：那么，你能否根據(jù)細胞呼吸的本質，來推斷有氧條件下細胞呼吸的化學變化呢？ 學生活動：嘗試構建細胞有氧呼吸的模型，即：有機物+ O2━━ CO2+H2O+能量。 師：下列細胞中，哪些細胞能進行細胞呼吸？你的依據(jù)是什么？ 課件展示： ①導管細胞；②哺乳動物的紅細胞；③人體的神經元；④造血干細胞；⑤骨骼肌細胞；⑥綠色植物的葉肉細胞；⑦酵母菌；⑧死亡的口腔上皮細胞；⑨大豆種子細胞。 生： 其中，哺乳動物的紅細胞、人體的神經元、造血干細胞、骨骼肌細胞、綠色植物的葉肉細胞、酵母菌、大豆種子細胞能進行細胞呼吸；因為這些細胞都是活細胞，活細胞生命活動需要能量，而通過細胞呼吸可以分解有機物釋放能量，其中一部分能量轉移到ATP中被用于生命活動。大豆種子的代謝速率很低，但是大豆種子細胞仍然具有活力，因而大豆種子細胞仍進行細胞呼吸，為大豆種子的生命活動提供能量。而導管細胞、死亡的口腔上皮細胞均為死細胞，不具有與代謝相關的酶，因而不能進行細胞呼吸。 師：那么細胞呼吸究竟是如何進行的呢？ 　板　書： 二、細胞呼吸的過程 （一）有氧呼吸 師： 細胞的有氧呼吸是細胞呼吸的主要類型，是生活細胞在氧氣的參與下，把某些有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，同時釋放能量的過程。 師： 細胞呼吸是否一定要以糖類作為呼吸底物？可以以脂肪或蛋白質作為底物嗎？為什么？ 生： 細胞呼吸不一定要以糖類作為呼吸底物；可以以脂肪或蛋白質作為呼吸底物，因為脂肪與蛋白質等其他的有機物（如乳酸、丙酮酸等）中也具有能量。 師： 假如人體的骨骼肌細胞內以葡萄糖作為呼吸底物為例，進行有氧呼吸，那么其具體過程是怎樣的？能否從有氧呼吸的場所、條件、原料、過程、產物以及產物去向來闡述細胞有氧呼吸的整個過程。 課件展示： （1）通過展示骨骼肌細胞顯微結構、線粒體亞顯微立體結構、有氧呼吸第一、第二、第三階段反應動畫等情景，把學生帶入真實場景，使學生學習興趣高漲，并產生探究欲望。 （2）在對有氧呼吸中的物質轉變、能量轉化一步步推理、分析討論后，再采用多媒體技術對有氧呼吸全過程進行剖析講解，以有氧呼吸中的物質轉變與能量轉化為兩條主線，以同位素示蹤技術為研究手段；以有氧呼吸第一、第二、第三階段的反應為時間先后順序，以細胞質基質、線粒體為空間先后順序，系統(tǒng)地分析葡萄糖分解形成丙酮酸、丙酮酸氧化、還原態(tài)氫（［H］）的氧化等生理過程。從細胞是一個統(tǒng)一整體的概念出發(fā)，提出了控制有氧呼吸過程的信息流的概念；從能量轉化與守恒的角度出發(fā)，讓學生探究儲存在有機物中的能量如何釋放，其中一部分能量是如何被逐步轉移進入ATP的。在總結討論階段，可利用多媒體技術中的箭頭指向物體表面是閃爍的效果，幫助學生提高對有氧呼吸第一、第二、第三階段反應的場所、條件、原料、過程、產物以及產物去向等關鍵知識的理解。 學生活動：結合多媒體提供的信息，閱讀文本P62中“有氧呼吸的過程”的圖群，思考有氧呼吸第一、第二、第三反應階段反應的場所、條件、原料、過程、產物以及產物去向。 師： 細胞的有氧呼吸，假如以反應場所來看，發(fā)生于細胞的哪些部位？主要部位是什么？為什么？ 生： 細胞的有氧呼吸，發(fā)生于細胞質基質和線粒體；主要部位是線粒體；因為線粒體是細胞有氧呼吸的主要場所；高等生物細胞的有氧呼吸酶分布在線粒體中（只有類似硝化細菌的原核需氧型生物的有氧呼吸酶分布于細胞膜上）。 師： 假如從反應的步驟來看，細胞的有氧呼吸主要可以分為幾個階段？分別是哪幾個階段？每一個階段的反應場所、條件、原料、過程、產物以及產物去向是怎樣的？ 生： 細胞的有氧呼吸主要可以分為三個階段；第一階段是葡萄糖在細胞質基質中被分解形成丙酮酸（糖酵解）階段；第二階段是丙酮酸在線粒體中被分解階段；第三階段是［H］和氧結合生成水，釋放大量能量的階段。（見右圖） （圖中的①②③表示有氧呼吸過程的三個階段） 有氧呼吸過程的圖解 　1.有氧呼吸的第一階段（葡萄糖在細胞質基質中被分解形成丙酮酸） 師： 那么，你能否說出有氧呼吸第一階段的反應場所、條件、原料、過程、產物以及產物去向呢？ 生甲：反應部位是細胞質基質。 生乙：反應條件是細胞質基質的呼吸酶、ADP+Pi、適宜的溫度與pH。 生丙：反應底物是葡萄糖（呼吸底物）。 生?。?反應過程是在酶催化下葡萄糖分解為丙酮酸。即：葡萄糖2丙酮酸+4［H］+能量（少量）（C6H12O62C3H4O3+4［H］+能量） 生戊：反應產物是丙酮酸、少量［H］和少量ATP（注：第一階段釋放少量能量，其中一部分能量以熱量形式散失，另一部分能量轉移到ATP中，可形成2ATP）。 生己： 產物中，丙酮酸、［H］將被運入線粒體，而ATP可直接用于各項生命活動。 師： 那么，你能否說出有氧呼吸第二階段反應的場所、條件、原料、過程、產物以及產物去向呢？ 2.有氧呼吸的第二階段(丙酮酸在線粒體中被分解形成二氧化碳和［H］) 生： 有氧呼吸的第二階段反應 （1）場所是線粒體的基質。 （2）條件是線粒體內的有氧呼吸酶系統(tǒng)、ADP+Pi、適宜的溫度與pH。 （3）反應底物是丙酮酸和H2O。 （4）反應過程是在線粒體有氧呼吸酶系統(tǒng)的催化下，丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和［H］。即2丙酮酸+6H2O 20［H］+6CO2能量（少量）（2 C3H4O3+6H2O 6CO2+20［H］+能量）。 （5）反應的產物有CO2、［H］、少量ATP（注：第二階段也釋放少量能量，其中一部分能量以熱量形式散失，另一部分能量轉移到ATP中，可再形成2ATP）。 （6）產物中，CO2離開線粒體，可以通過自由擴散出細胞膜，再通過血液循環(huán)至肺泡，最終通過氣體交換而排出體外；在植物細胞內，則可以通過氣孔進入大氣，或進入葉綠體參與光合作用；［H］繼續(xù)參與有氧呼吸的第三階段反應；ATP直接用于各項生命活動。 學生活動：學生在教師的指導下自主分析有氧呼吸第三階段的反應場所、條件、原料、過程、產物以及產物去向。 3.有氧呼吸的第三階段（［H］和氧結合生成水，釋放大量能量的階段） （1）發(fā)生部位：細胞線粒體內膜上。 （2）條件：線粒體內的有氧呼吸酶系統(tǒng)、ADP+Pi、適宜的溫度、pH與O2。 （3）反應底物：［H］和氧。 （4）反應過程：在線粒體內有氧呼吸酶的催化下，前兩階段釋放的［H］和O2結合生成水，同時釋放大量能量，一部分能量以熱量形式散失，另一部分形成34個ATP。即： 24［H］+6O2 12H2O+能量（大量）。 （5）產物：水和34個ATP。 （6）產物去向：ATP直接用于各項生命活動；而水亦可參與其他的生命活動（如繼續(xù)參與細胞呼吸、蛋白質水解等，在植物體內還可參加光合作用等生命活動）。 師：能否根據(jù)上述三個階段推出有氧呼吸總反應式？ 生： C6H12O6 2C3H4O3+4［H］+能量（少量） 2C3H4O3+6H2O 6CO2+20［H］+能量（少量） 有氧呼吸總反應式：C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量（大量） （注：以C6H12O6為例，其他有機物也可以通過細胞呼吸） 課堂小結 師：能否對有氧呼吸的第一、第二、第三階段進行列表分析？（教師利用多媒體呈示以下表格） 比較 項目 有氧呼吸 第一階段 有氧呼吸 第二階段 有氧呼吸 第三階段 發(fā)生部位 條件 反應底物 反應過程 產物 產物去向 　學生活動：根據(jù)表格自主分析、比較。 師： 細胞有氧呼吸時，假如以C6H12O6作為底物，共釋放2 870 kJ的能量，可以形成38個ATP。每形成一個ATP可以儲存多少能量？細胞有氧呼吸的產能效率是多少？已知內燃機的產能效率是15%～25%，二者相比，誰的產能率更高？ 生： 每形成一個ATP可以儲存30.54 kJ能量；細胞有氧呼吸的產能效率高于內燃機的產能效率，高達40%。 【布置作業(yè)】認真復習本課所授內容，完成《學習與評價》中的相應練習。 【板書設計】 第三節(jié)　細胞呼吸 一、細胞呼吸產生能量 （一）細胞呼吸與有機物燃燒的不同點 （二）細胞呼吸的定義 （三）細胞呼吸的實質 二、細胞呼吸的過程 （一）有氧呼吸 1. 有氧呼吸的第一階段（葡萄糖在細胞質基質中被分解形成丙酮酸） 2. 有氧呼吸的第二階段(丙酮酸在線粒體中被分解形成二氧化碳和［H］) 3. 有氧呼吸的第三階段（［H］和氧結合生成水，釋放大量能量的階段） 教學反思