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2019-2020年高一生物 ATP的主要來源 細胞呼吸教案 1、 內(nèi)容及解析 通過對有氧呼吸及無氧呼吸全過程的學習，要能理解有氧呼吸與無氧呼吸的區(qū)別與聯(lián)系。并能知道呼吸作用原理在實際生活當中的運用，能夠列舉呼吸作用原理在實際生活中應用的例子。 2、 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(chǎn)和生活中的應用。 4.進行酵母菌細胞呼吸方式的探究。 三、教學問題診斷 1、教學重點：有氧呼吸的過程及原理。 解決辦法：通過課件或掛圖闡明有氧呼吸的過程及原理。 2、 教學難點： （1） 細胞呼吸的原理及本質。 （2） 探究酵母菌細胞的呼吸方式。 解決方法：精心組織相關實驗，達到預期效果，實踐出真知。 4、 教學過程設計 〖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(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。 〖問題〗以“本節(jié)聚焦”發(fā)問，引起學生的思考注意。 〖板書〗細胞呼吸：是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳戶其他產(chǎn)物，釋放出能量并產(chǎn)生ATP的過程。 學習目標一：細胞呼吸的方式 〖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。 〖提示〗重鉻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變成灰綠色的硫酸鉻。 〖板書〗（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 〖板書〗㈠有氧呼吸 〖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(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行，第一、二階段產(chǎn)生的[H]與O2反應產(chǎn)生H2O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。 酶 〖板書〗 酶 〖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2.31025個ATP轉化為ADP。 〖解釋〗因為1 mol的物質含有6.021023個分子，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。在標準狀態(tài)標準狀態(tài)（是指作用物的質量濃度為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ATP就需要1 161 kJ的能量。每氧化1 mol葡萄糖釋放出來的能量是2 870 kJ，其中只有1 161 kJ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。 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(chǎn)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 C6H12O6 + 2ADP+2Pi→2C2H5OH + 2CO2+2ATP 酶 C6H12O6 + 2ADP+2Pi→2C3H6O3 + 2ATP 從上述反應式可以看出，細胞在有氧呼吸時，吸收O2的量與放出的CO2量相同，而無氧呼吸時不需要O2，但產(chǎn)生CO2。這樣，如果某種生物呼吸時，吸收O2的量與放出CO2的量相同，則該生物只進行有氧呼吸；如果某種生物不吸收O2，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CO2量比吸收的O2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CO2的釋放量與O2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 不 同 點 反應條件 需要O2、酶和適宜的溫度 不需要O2，需要酶和適宜的溫度 呼吸場所 第一階段在細胞質基質中，第二、三階段在線粒體內(nèi) 全過程都在細胞質基質內(nèi) 分解產(chǎn)物 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸 釋放能量 較多，1 mol葡萄釋放能量2870 kJ，其中1161 kJ轉移至ATP中 1 mol葡萄糖釋放能量196．65 kJ(生成乳酸)或222 kJ(生成酒精)，其中均有61．08 kJ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 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〗學生思考討論回答，教師提示。 〖提示〗一般來說，如果無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或酒精過多，會對細胞產(chǎn)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(chǎn)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。 學習目標二：細胞呼吸的應用 〖資料分析〗學生思考討論回答，教師提示。 〖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、硫酸銨、氨水）合成為谷氨酸。谷氨酸經(jīng)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(chǎn)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(jīng)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(nèi)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(nèi)有機物的損耗。 學案 5.3ATP的主要來源—細胞呼吸 班級 姓名 制作人：田梅 徐艷芳 黃高 一、學習目標 1.細胞呼吸是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的________，生成________或其他產(chǎn)物，釋放出______并生成ATP的過程。細胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。 2．有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，是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__________，產(chǎn)生__________，同時釋放能量，生成ATP的過程。 3．反應式__________________________________ 4．過程： (1)第一階段：1分子的葡萄糖分解形成2分子的________，產(chǎn)生少量的________，并且釋放出少量能量。這個階段是在__________中進行的。 (2)第二階段：丙酮酸和________徹底分解成__________，并釋放出少量的能量，這個階段是在________進行的。 (3)第三階段：上述兩階段產(chǎn)生的________，經(jīng)過一系列的反應，與________結合而生成水，同時釋放出大量的能量，這個階段是在________進行的。 5．能量釋放：1 mol葡萄糖徹底氧化分解后，可使________kJ左右的能量儲存于ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。 二、問題與例題 1.右圖表示呼吸作用過 程中葡萄糖分解的兩個途徑。酶1、酶2和酶3依次分別存在于(　　) A．線粒體、線粒體和細胞質基質 B．線粒體、細胞質基質和線粒體 C．細胞質基質、線粒體和細胞質基質 D．細胞質基質、細胞質基質和線粒體 2.探究植物呼吸強度的變化規(guī)律，研究者在遮光狀態(tài)下，測得了相同的新鮮菠菜葉在不同溫度和O2含量條件下的CO2釋放量，結果如下表(表中數(shù)據(jù)為相對值)。下列有關分析，錯誤的是(　） A.根據(jù)變化規(guī)律，表中10 ℃、1.0%條件下的數(shù)據(jù)很可能是錯誤的 B．溫度為3 ℃、O2含量為3.0%是貯藏菠菜葉的最佳環(huán)境條件組合 C．O2含量從20.0%升至40.0%時，O2含量限制了呼吸強度的繼續(xù)升高 D．在20 ℃條件下，O2含量從0.1%升高到3.0%的過程中，細胞無氧呼吸逐漸減弱 3、 配餐作業(yè) （1） 基礎題（A組題） 1.比較植物的有氧呼吸與無氧呼吸，正確的是 (　　) A．葡萄糖是有氧呼吸的主要能源物質不是無氧呼吸的主要能源物質 B．CO2是有氧呼吸的產(chǎn)物，不是無氧呼吸的產(chǎn)物 C．有氧呼吸逐步釋放能量，無氧呼吸瞬間釋放能量 D．有氧呼吸產(chǎn)生還原氫，無氧呼吸也能產(chǎn)生還原氫 2.高等植物有氧呼吸和無氧呼吸都能產(chǎn)生CO2，它們分別形成于 (　　) ①細胞質基質　②葉綠體?、酆颂求w?、芫€粒體 A．②④ B．①③④ 3.人體內(nèi)的葡萄糖徹底氧化分解放出的能量中，大部分的直接去向 (　　) A．以熱能形式散失 B．貯存在ATP中 C．貯存在線粒體中 D．供各項生命活動 4.農(nóng)諺說：“鋤土出肥”，這一俗話的道理是 (　　) A．松土可以是根生得快，吸收更多的營養(yǎng)物質 B．松土可以改良土壤 C．松土可以促進根的有氧呼吸，吸收更多的礦質元素 D．松土可以提高土壤的含水量，有利于根的吸收作用 5.葡萄糖是細胞進行有氧呼吸最常利用的物質。將一只實驗小鼠放入含有放射性18O2氣體的容器中，18O2進入細胞后，最先出現(xiàn)的放射性化合物是 (　　) A．丙酮酸 B．乳酸 C．二氧化碳 D．水 （2） 鞏固題（B組題） 6.以下圖解表示某綠色植物細胞內(nèi)部分物質的代謝過程，相關敘述正確的是 (　　) A．圖解中的①、②兩物質依次是H2O和O2 B．圖解中(一)、(二)兩階段產(chǎn)生[H]的場所都是線粒體 C．圖解中(三)階段產(chǎn)生的水中的氫最終都來自葡萄糖 D．1分子丙酮酸經(jīng)過(二)、(三)兩階段可產(chǎn)生6分子水 7.如下圖所示為某植物幼根的細胞呼吸過程中，O2的吸收量和CO2的釋放量隨環(huán)境中O2濃度的變化而變化的曲線，其中線段XY＝YZ，則在氧濃度為a時 (　　) A．有氧呼吸比無氧呼吸消耗的有機物多 B．有氧呼吸與無氧呼吸釋放的能量相等 C．有氧呼吸比無氧呼吸釋放的能量多 D．有氧呼吸比無氧呼吸釋放的二氧化碳多 （3） 提高題（C組題） 8.有一瓶混合酵母菌和葡萄糖的培養(yǎng)液，當通入不同濃度的氧氣時，其產(chǎn)生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。下列敘述中錯誤的是(　　) 氧濃度(%) a b c d 產(chǎn)生CO2的量(mol) 9 12.5 15 30 產(chǎn)生酒精的量(mol) 9 6.5 6 0 A.氧濃度為b時，經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為6 mol B．氧濃度為d時只進行有氧呼吸 C．氧濃度為c時，消耗葡萄糖有50%通過酒精發(fā)酵 D．a(chǎn)值約為0 9.請據(jù)圖回答，經(jīng)數(shù)小時后，U型管A、B兩處的液面 會出現(xiàn)下列哪種情況(實驗裝置足以維持實驗過程中小白 鼠的生命活動，瓶口密封，忽略水蒸氣和溫度變化對實 驗結果的影響) (　　) A．A處上升，B處下降 B．A、B兩處都下降 C．A處下降，B處上升 D．A、B兩處都不變 10.細胞呼吸原理在生活和生產(chǎn)中有廣泛的應用，為了探究植物體的呼吸作用強度，研究人員進行了如下實驗： (1)如右圖是一種測定發(fā)芽玉米種子呼吸作用強度的 密封裝置(U形刻度管內(nèi)裝有有色液體，用作檢壓計)。 向廣口瓶中一側放入盛有高濃度NaOH溶液的小燒杯， 另一側放入發(fā)芽玉米種子。將整個裝置置于25 ℃恒 溫環(huán)境中，打開A、B開關，通入O2，待U形管兩 側液柱平衡后，關閉A、B。一段時間后，U形管兩 側液柱出現(xiàn)高度差。 ①U形管兩側液柱高度的變化量表示__________________________________________。 ②為了保證實驗結果準確嚴密，還需要設計對照實驗，對照組如何設計？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)下表是在不同的溫度和不同氧含量的條件下，測定的一定大小的新鮮菠菜葉二氧化碳釋放量(表中為相對值)，請分析回答下列問題： O2 CO2 溫度 0.1% 1.0% 3.0% 10.0% 20.0% 40.0% 3℃ 6.2 3.6 1.2 4.4 5.4 5.4 10℃ 31.2 53.7 5.9 21.5 33.6 32.6 20℃ 46.4 35.2 6.4 38.9 65.6 67.2 30℃ 59.8 21.4 8.8 56.6 100 100 40℃ 48.2 17.3 7.1 42.4 74.2 73.6 ①為了能使實驗數(shù)據(jù)真實地反映出呼吸強度的變化規(guī)律，在實驗時，應特別注意的是什么？ ________________________________________________________________________。 ②研究人員在對數(shù)據(jù)分析時，發(fā)現(xiàn)在溫度、氧含量分別為　　　　的條件下所測數(shù)據(jù)最可能是錯誤的。 ③圖中數(shù)據(jù)反映出當氧含量從20.0%上升到40.0%時，植物的呼吸強度一般　　　　，其原因是__________________________________________________________________。 ④由表中數(shù)據(jù)分析，蔬菜長期貯藏的最佳環(huán)境條件是　　　　　　，此條件下植物細胞內(nèi)二氧化碳的產(chǎn)生場所是____________________________________________________。 ⑤分析表中數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)植物呼吸作用強度的變化規(guī)律是________________________________________________________________________。