提问:根据以上的例子,你能解释苹果储藏久了为什么会有酒味吗?
(回答:苹果在储藏过程中进行无氧呼吸产生了酒精,所以闻起来有酒味。)
讲述:一些植物无氧呼吸时可产生酒精,还有一些高等植物的某些器官如马铃薯块茎、甜菜块根等在进行无氧呼吸时可以产生乳酸。
植物体内能进行无氧呼吸,动物体内是否也能进行无氧呼吸呢?
可以,但是高等动物的无氧呼吸只能发生在局部或某些组织、器官。因为,如果动物机体全身缺氧就会导致动物窒息,甚至死亡。动物的无氧呼吸只是局部的暂时现象。比如:高等动物和人体在剧烈运动时,尽管呼吸运动和血液循环都大大加强了,但是仍然不能满足骨骼肌对氧的需要,这时骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸。高等动物和人体的无氧呼吸会产生乳酸,使机体有酸胀的感觉。
有些细菌可以进行乳酸发酵。酸牛奶、泡菜及青贮饲料就是根据这个原理制做的。酵母菌在缺氧的条件下,可以将有机物分解成酒精和二氧化碳。这在酿酒业有着广泛的应用。
提问:这些生物进行无氧呼吸的实例,说明了生物与环境之间存在着什么关系?
(回答:生物进行无氧呼吸,以适应缺氧的环境条件,体现生物对环境的适应性。)
提问:通过上述实例,你能说出无氧呼吸产物有哪些物质吗?
(回答:酒精和二氧化碳或乳酸。)
这些产物是如何产生的呢?我们继续学习无氧呼吸的过程。
讲述:无氧呼吸的全过程,可以分为两个阶段。
第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。这里不在重复。
第二阶段:丙酮酸在不同酶的催化下,分解成酒精和二氧化碳,或者分解成乳酸。每个化学反应都是由不同的酶来催化的。请同学们根据无氧呼吸过程总结无氧呼吸反应式。请一位同将反应式写在黑板上。(提问学生:找出反应物、产物、反应条件、能量变化。教师引导学生完善反应式。)
讲述:无氧呼吸的两个阶段都是在细胞质基质中进行的。
[学生讨论:归纳无氧呼吸概念。从条件、物质变化和能量变化给学生以提示]
(回答:无氧呼吸是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。)
小结:从物质变化角度看:有机物在无氧条件下被分解为不彻底的氧化产物。
从能量变化角度看:由于产物中还贮存着许多能量,所以释放的能量少。如1ml葡萄糖在分解成乳酸后,共放出196.65KJ的能量,其中有61.08KJ的能量储存在ATP中,其余的能量都以热能的形式散失了。与有氧呼吸相比,无氧呼吸释放的能量要少得多。
提问:生物体处于长期缺氧的状态能否生存?为什么?
(回答:不能,因为生物体无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量少得多,不足以维持生物体生命活动所需能量,所以,生物体长期处于缺氧状态,不能生存。)
提问:你能举出生物体长期缺氧不能生存的实例吗?
(回答:略)
通过有氧呼吸和无氧呼吸知识的学习,我们一起来进行比较,请看这张表(幻灯演示比较表。启发,引导学生讨论,填表比较。) 有氧呼吸和无氧呼吸的比较表 类 型
有氧呼吸
无氧呼吸
4 区别
条件
需氧气、酶等
不需氧气、需酶 场所
第一阶段在细胞质基质 第
二、三阶段在线粒体
细胞质基质 产物
H2O、CO2 C2H5OH、CO2 或 C3H6O3 释放能量
较多
较少 联 系
有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段是相同的 实质相同:分解有机物,释放能量
讲述:从生物进化的角度来看:在地球形成的初期,原始的大气中没有氧,那时的微生物适应在无氧的条件下生活,所以这些微生物体内缺乏氧化酶类,至今仍只能在无氧的条件下生活。随着地球上绿色植物的出现,大气中出现了氧,于是也出现了体内具有有氧呼吸酶系统的好氧微生物。可见,有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成的。尽管现今生物体的呼吸形式主要是有氧呼吸,但仍保留有无氧呼吸的能力。生物体的无氧呼吸不但说明生物的适应性,也说明无氧呼吸是一种原始的呼吸类型。
提问:呼吸作用的实质是什么?
(回答:分解有机物,释放能量。)
提问:呼吸作用对生物体本身有什么意义?
(回答:为生物体各项生命活动提供能量。为体内其他化合物的合成提供原料。)
讲述:呼吸作用释放出来的能量,只有储存在ATP中,并且在酶的作用下,才能使ATP水解释放出其中的能量,用于生物体的各项生命活动。如细胞分裂、植株生长、矿质元素的吸收、肌肉收缩、神经冲动的传导等。
在呼吸过程中所产生的一些中间产物,可以成为合成体内一些重要化合物的原料。如:葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨基酸的原料。
《细胞呼吸》教学设计(第一课时)
设计理念
新课程标准倡导对学生能力的培养,因此本节课以探究实验的一般步骤为主线,让学生参与到探究实验的具体过程中来,以掌握探究的一般方法,培养科学的探究精神。通过小组讨论、表达与交流等环节培养学生的合作精神、严谨的思维能力、表达能力等。
一、教学目标
1、进行酵母菌细胞呼吸方式的探究
2、说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同
3、说明细胞呼吸的原理,并探讨其在生产和生活中的应用
二、教学重点和难点
1、教学重点
有氧呼吸的过程及原理
2、教学难点
(1)细胞呼吸的原理和本质 (2)探究酵母菌细胞的呼吸方式
三、教学方法
讨论法、提问法、探究法、讲述法
四、教学过程
一、复习提问,导入新课
提问:细胞生命活动所需的主要能源物质和直接能源物质分别是什么?ATP分子高能磷酸键中的能量主要来源于什么?总结过渡到细胞呼吸概念。
二、实验探究细胞呼吸产物
1、提出问题
提出生活中的问题引导学生描述:家庭如何蒸馒头?如何酿酒?蒸熟的馒头为什么比较松软?酒的主要成分是酒精,它是酵母菌在什么条件下产生的?酒精和二氧化碳是酵母菌在有氧条件下还是无氧条件下产生的?
2、做出假说
学生甲:CO2是酵母菌在有氧条件下产生的,酒精是酵母菌在无氧条件下产生的;学生乙:CO2是酵母菌在无氧条件下产生的,酒精是酵母菌在有氧条件下产生的;学生丙:CO2和酒精都是酵母菌在有氧条件下产生的;学生丁:CO2和酒精都是酵母菌在无氧条件下产生的。
3、设计实验
a.通过提问引导出实验设计思路: (1).本实验的自变量是什么?因变量是什么?设置几个实验组? (2).怎样控制有氧和无氧的条件?
(3).怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活?
(4).怎样鉴定有无酒精产生?怎样鉴定有无CO2产生?如何比较CO2产生的多少?
教学准备
1. 教学目标
1、识记细胞呼吸的概念和类型
2、理解有氧呼吸的概念、总反应式、过程、和图解,各阶段区别和联系。
3、掌握有氧呼吸物质和能量变化。
2. 教学重点/难点
教学重点:
细胞的有氧呼吸过程及原理 。 教学难点:
细胞的有氧呼吸过程。
3. 教学用具
教学课件
4. 标签
教学过程
一、导入新课
生物体生命活动的主要能源物质、直接来源、根本来源各是什么? 把光能转化为高等动物肌肉收缩的机械能需要经历那些过程? 师:赛跑过程中要消耗什么? 生:能量
师:看到能量两个字,让我们想起之前给大家归纳的四大能源,其中,生物体生命活动的主要能源物质是什么?生物体各项生命活动所需能量的直接来源是什么?
生:糖类、ATP 师:这些有机物中的能量不能直接用于生命活动,必须转换成能量通货“ATP”才能直接用于各项生命活动。
师:有机物中稳定的化学能是通过什么生理活动转换成ATP中活跃化学能的? 生:细胞呼吸。 从而引入课题 《细胞呼吸》
二、细胞呼吸的概念
生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物在活细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放能量,生成ATP的总过程,叫做细胞呼吸。(又叫生物氧化) 问题探论:
1.呼吸作用与物质的燃烧有什么异同点? 相同点:都能分解物质,释放能量。
不同点:物质的体外燃烧——高温、反应剧烈、能量迅速全部释放。物质的体内分解
2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗?
不能。否则,组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解,能量会迅速地全部释放出来,细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。 3.在无氧条件下,细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗? 4.呼吸作用和呼吸有什么不同?
三、细胞呼吸的方式
(一)探究酵母菌呼吸的方式
酵母菌是一种单细胞真菌,属真核生物。在有氧气和无氧气的条件下都能生存,属于 兼性厌氧型生物。通过定性测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物,可以确定酵母菌细胞呼吸的方式。 实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验材料—酵母菌:单细胞真菌属真核生物, 酵母菌是异养兼性厌氧型生物,培养时必须提供有机物 实验原理: 酵母菌通过细胞呼吸可产生二氧化碳。澄清石灰水和或溴麝香草酚蓝水溶液可用于检测CO2。酵母菌通过细胞呼吸可产生酒精。重铬酸钾在酸性条件下,可用于检测酒精 探究实验步骤:
提出问题:酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精? 酵母菌在不同条件下产生的CO2是否一样多? 实验假设:酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精 酵母菌在有氧条件下产生的CO2比无氧条件多 实验方案设计:
自变量:控制有氧和无氧的条件,通气或密封瓶口放置一段时间是否有酒精产生的?——酸性条件下酒精与重铬酸钾溶液进行反应是否有CO2产生?——通入石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液。
比较CO2多少的方法——石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液颜色变化时间 无关变量:保证酵母菌在整个实验过程中正常生活的方法——葡萄糖溶液培养、适宜的温度、pH、空气 第一步:配制酵母菌培养液。
第二步:用A、B两个锥形瓶装入配制好的等量酵母菌培养液。 第三步:按图装置连接。
进行实验:有氧装置中,第三个锥形瓶:石灰水混浊程度高,溴麝香草酚蓝变色时间短
酵母菌滤液:加入重铬酸钾,颜色仍为橙色
无氧装置中,第二个锥形瓶:石灰水混浊程度低,溴麝香草酚蓝变色时间长 酵母菌滤液:加入重铬酸钾,颜色变为灰绿色 实验结论:
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2,在无氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2
(二)、细胞呼吸的方式:有氧呼吸、无氧呼吸
1、有氧呼吸
(1)主要场所:线粒体
(2)、概念:有氧呼吸是细胞在有氧的条件下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成许多ATP的过程。
师:首先我们来讨论有氧呼吸,请同学们仔细阅读P71图4-25细胞呼吸,讨论 下列问题:
(3)有氧呼吸特点:有氧参加,有机物彻底氧化,释放大量能量,主要在线粒体中进行
(4)总方式程:C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量(2870kJ) (5)详细过程:有氧呼吸过程主要包括三个阶段(以葡萄糖为例)
①(细胞质基质中) 1mol葡萄糖分解形成2 mol丙酮酸,同时产生少量的[H]和少
量的ATP—酶—2 mol。
C6H12O6 → 2C3H4O3+4 [H]+ATP(少)
②(线粒体基质) 丙酮酸进一步分解成CO2和[H],同时产生少量的ATP—酶—2 mol,部分水也参与了反应。 2C3H4O3+6H2O→6CO2+2O[H]+ATP(少)
③(线粒体内膜) 一系列反应产生的[H],在线粒体中和氧气结合,在产生水的同时形成大量的ATP—酶—34mol。 24[H]+6O2→12H2O+能量
(5)放能特点:呼吸作用释放能量的速度较慢,而且是逐步释放,适合细胞利用。释放出来的能量,一部分转变为热能散失掉,一部分以ATP形式储存在细胞中。11mol葡萄糖,放能2870KJ,其中1161KJ贮存于ATP形成38个ATP,效率40%,产热1709KJ,最后以热量形式散失。 有氧呼吸是高等动植物呼吸的主要形式,因此通常所说的细胞呼吸就是指有氧呼吸。但是要注意细胞呼吸还有无氧呼吸的形式。酿酒是是运用到微生物的无氧呼吸。现在我们参照有氧呼吸,就能更容易学习无氧呼吸。
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