2018-2019學(xué)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(xué)目標(biāo) 與知識點 1、說明細胞呼吸的本質(zhì),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(xué)習(xí),提高圖表分析能力以及運用恰當(dāng)?shù)纳飳W(xué)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(xué)習(xí)過程中的合作與交往,培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識與交往的態(tài)度。 教學(xué)重點、 難點分析及 教法設(shè)計 【教學(xué)重點】 1、細胞呼吸的本質(zhì)。 2、有氧呼吸的過程。 【教學(xué)難點】 有氧呼吸的過程。 【教學(xué)媒體】PPT課件 【教學(xué)方法】問題導(dǎo)學(xué)、小組合作及啟發(fā)點撥相結(jié)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(zhì)是什么?在活細胞中,哪些物質(zhì)能夠氧化分解產(chǎn)生能量?作為能源物質(zhì),糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)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(chǎn)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(yīng)式怎樣?1mol葡萄糖經(jīng)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(dǎo)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(chǎn)企業(yè),利用發(fā)酵工程技術(shù)大量生產(chǎn)啤酒。 (3)某同學(xué)因10 000米長跑以后,覺得筋疲力盡。 (4)一片果園內(nèi)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(nóng)民經(jīng)常要鋤田,因為這樣可以提高作物的產(chǎn)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(xué)生活動:學(xué)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?wù)摰氖巧矬w內(nèi)的能量問題。 生丙:(6)談?wù)摰氖黔h(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(nèi)的能量供應(yīng)問題——細胞呼吸。 師: 我們知道,物質(zhì)的燃燒需要氧氣,發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的是法國化學(xué)家拉瓦錫。拉瓦錫還曾經(jīng)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(chǎn)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(xué)生活動:學(xué)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(nèi)的酶促反應(yīng)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(nèi)釋放大量的能量,而導(dǎo)致溫度急劇升高,從而導(dǎo)致酶變性失去活性;(3)同時也會導(dǎo)致大量的能量浪費,因為細胞內(nèi)的ADP與ATP的量有限,大量的能量在短時間內(nèi)釋放,不能及時轉(zhuǎn)移到ADP內(nèi)以合成ATP,造成生物體細胞內(nèi)的能量浪費。 師: 生命活動的直接能源物質(zhì)是什么?細胞中的主要能源物質(zhì)是什么?動物細胞內(nèi)儲存能量的物質(zhì)是什么?植物細胞內(nèi)儲存能量的物質(zhì)是什么?生物體內(nèi)儲存能量的物質(zhì)是什么? 生: 生命活動的直接能源物質(zhì)是ATP;細胞中的主要能源物質(zhì)是糖類;動物細胞內(nèi)儲存能量的物質(zhì)是糖元;植物細胞內(nèi)儲存能量的物質(zhì)是淀粉;生物體內(nèi)儲存能量的物質(zhì)是脂肪。 師: 細胞的生命活動離不開能量,許多化學(xué)反應(yīng)都需要耗能,那么糖類等能源物質(zhì)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(zhuǎn)移到ATP中的呢? 生: 在細胞中應(yīng)該有一個類似糖類等能源物質(zhì)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(nèi),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(zhuǎn)移到ATP中,隨時地被細胞利用于各種生命活動過程。 (2)科學(xué)家經(jīng)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(zhì)與蛋白質(zhì)等有機物,在生物活細胞內(nèi)氧化分解為水和二氧化碳,或者分解為不徹底的氧化產(chǎn)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(nèi)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(xué)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(xué)習(xí)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(nèi)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(zhì)與蛋白質(zhì)等有機物,在生物活細胞內(nèi)氧化分解為水和二氧化碳,或者分解為不徹底的氧化產(chǎn)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(zhì)是有所區(qū)別的。 師生互動:教師引導(dǎo)學(xué)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(nèi)呼吸酶的活性有關(guān)。 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(nèi)呼吸酶的種類不同有關(guān)。 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(guān)。 …… 板 書: (三)細胞呼吸的實質(zhì) 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(nèi)的細胞利用氧將糖類等有機物氧化分解,產(chǎn)生二氧化碳與水,同時產(chǎn)生能量。 (2)一個優(yōu)秀的中跑選手,在較短時間內(nèi)跑完了400 m,此時,他體內(nèi)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(chǎn)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(nèi)的糖類被分解成為了酒精,在這個過程中,也產(chǎn)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(zhì)嗎?假如不是,那么細胞呼吸的實質(zhì)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(zhì);細胞呼吸的實質(zhì)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(dāng)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(zhuǎn)變成動能釋放出來,產(chǎn)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(jīng)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(nèi)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(zhì)所在。 師:那么,你能否根據(jù)細胞呼吸的本質(zhì),來推斷有氧條件下細胞呼吸的化學(xué)變化呢? 學(xué)生活動:嘗試構(gòu)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(dǎo)管細胞;②哺乳動物的紅細胞;③人體的神經(jīng)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(jīng)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(zhuǎn)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(dǎo)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(guān)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)作為呼吸底物,因為脂肪與蛋白質(zhì)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(nèi)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(chǎn)物以及產(chǎn)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(jié)構(gòu)、線粒體亞顯微立體結(jié)構(gòu)、有氧呼吸第一、第二、第三階段反應(yīng)動畫等情景,把學(xué)生帶入真實場景,使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高漲,并產(chǎn)生探究欲望。 (2)在對有氧呼吸中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變、能量轉(zhuǎn)化一步步推理、分析討論后,再采用多媒體技術(shù)對有氧呼吸全過程進行剖析講解,以有氧呼吸中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變與能量轉(zhuǎn)化為兩條主線,以同位素示蹤技術(shù)為研究手段;以有氧呼吸第一、第二、第三階段的反應(yīng)為時間先后順序,以細胞質(zhì)基質(zhì)、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(zhuǎn)化與守恒的角度出發(fā),讓學(xué)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(zhuǎn)移進入ATP的。在總結(jié)討論階段,可利用多媒體技術(shù)中的箭頭指向物體表面是閃爍的效果,幫助學(xué)生提高對有氧呼吸第一、第二、第三階段反應(yīng)的場所、條件、原料、過程、產(chǎn)物以及產(chǎn)物去向等關(guān)鍵知識的理解。 學(xué)生活動:結(jié)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(yīng)階段反應(yīng)的場所、條件、原料、過程、產(chǎn)物以及產(chǎn)物去向。 師: 細胞的有氧呼吸,假如以反應(yīng)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(zhì)基質(zhì)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(yīng)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(yīng)場所、條件、原料、過程、產(chǎn)物以及產(chǎn)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(zhì)基質(zhì)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(jié)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(zhì)基質(zhì)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(yīng)場所、條件、原料、過程、產(chǎn)物以及產(chǎn)物去向呢? 生甲:反應(yīng)部位是細胞質(zhì)基質(zhì)。 生乙:反應(yīng)條件是細胞質(zhì)基質(zhì)的呼吸酶、ADP+Pi、適宜的溫度與pH。 生丙:反應(yīng)底物是葡萄糖(呼吸底物)。 生?。?反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)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(zhuǎn)移到ATP中,可形成2ATP)。 生己: 產(chǎn)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(yīng)的場所、條件、原料、過程、產(chǎn)物以及產(chǎn)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(yīng) (1)場所是線粒體的基質(zhì)。 (2)條件是線粒體內(nèi)的有氧呼吸酶系統(tǒng)、ADP+Pi、適宜的溫度與pH。 (3)反應(yīng)底物是丙酮酸和H2O。 (4)反應(yīng)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(yīng)的產(chǎn)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(zhuǎn)移到ATP中,可再形成2ATP)。 (6)產(chǎn)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(nèi),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(yīng);ATP直接用于各項生命活動。 學(xué)生活動:學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自主分析有氧呼吸第三階段的反應(yīng)場所、條件、原料、過程、產(chǎn)物以及產(chǎn)物去向。 3.有氧呼吸的第三階段([H]和氧結(jié)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(nèi)膜上。 (2)條件:線粒體內(nèi)的有氧呼吸酶系統(tǒng)、ADP+Pi、適宜的溫度、pH與O2。 (3)反應(yīng)底物:[H]和氧。 (4)反應(yīng)過程:在線粒體內(nèi)有氧呼吸酶的催化下,前兩階段釋放的[H]和O2結(jié)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(chǎn)物:水和34個ATP。 (6)產(chǎn)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(zhì)水解等,在植物體內(nèi)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(yīng)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(yīng)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(jié) 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(yīng)底物 反應(yīng)過程 產(chǎn)物 產(chǎn)物去向 學(xué)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(chǎn)能效率是多少?已知內(nèi)燃機的產(chǎn)能效率是15%~25%,二者相比,誰的產(chǎn)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(chǎn)能效率高于內(nèi)燃機的產(chǎn)能效率,高達40%。 【布置作業(yè)】認真復(fù)習(xí)本課所授內(nèi)容,完成《學(xué)習(xí)與評價》中的相應(yīng)練習(xí)。 【板書設(shè)計】 第三節(jié) 細胞呼吸 一、細胞呼吸產(chǎn)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(zhì) 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(zhì)基質(zhì)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(jié)合生成水,釋放大量能量的階段) 教學(xué)反思- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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