5-3 ATP的主要来源——细胞呼吸（教学案）

5-3 ATP的主要来源——细胞呼吸
一、教材分析及处理思路：
“细胞呼吸”是人教版高中课程标准实验教科书《生物1·分子与细胞》第五章第三节的第二课时内容。学生学习了第一课时后对细胞呼吸的方式有了一定了解，本节介绍了生物异化作用的一个重要过程——细胞呼吸的过程，为学生了解不同生物生命活动的过程奠定了基础。它与前面所学的线粒体的结构和功能、主动运输、ATP、后面要学的光合作用等内容有密切的联系，也为今后学习其他生命活动及规律奠定基础。
细胞呼吸是一个微观的化学反应过程，学生理解起来可能有一定的困难，需要教师借助于多媒体课件等手段把细胞呼吸的过程直观形象地表示出来，帮助学生理解。
高中学生一个显著的特点是求知欲旺盛，自学能力较强，因此可尝试引导学生对细胞呼吸的知识进行归纳总结以及对两种呼吸方式进行比较，提高学生分析总结以及表达的能力。
二、教学目标
1．知识目标
（1）说明有氧呼吸和无氧呼吸的原理和过程。
（2）说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
（3）获得细胞呼吸的概念
2．能力目标
（1）通过分析有氧呼吸的过程，学会分析问题的能力。
（2）通过与同学和老师的讨论活动，学会与人交流，逐步提高自己的语言表达能力。
3．情感目标
（1）在教学中，通过分析有氧呼吸和无氧呼吸的关系，渗透生命活动不断发展变化以及适应的特性，逐步学会自觉地用发展变化的观点，认识生命。
（2）通过联系生产、生活等实际，激发学习生物学的兴趣，养成关心科学技术的发展，关心社会生活的意识和生命科学价值观。
三、教学重点和难点
1．教学重点
有氧呼吸的过程
2．教学难点
细胞呼吸的原理及本质
四、教学策略
1．本节内容安排两个课时，第一课时安排学习
“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的相关内容和细胞呼吸原理的应用，第二课时安排细胞呼吸方式与过程的学习。
2．课堂上用课件介绍
“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的结果，了解酵母菌作为单细胞生物采取何种方式进行细胞呼吸；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物哪些，为后面的展开设立导入点。
3．借助多媒体课件演示帮助学生理解有氧呼吸的过程。
4．引导学生以小组合作的形式尝试自主归纳无氧呼吸的过程及特点。
5．通过比较两种呼吸方式的异同，引导学生自主归纳出有氧呼吸与无氧呼吸的概念，进而概括细胞呼吸的概念。

五、教学过程
〖复习巩固〗
1．细胞中的能源物质有哪些？
2．主要的能源物质是什么？
3．主要的储能物质是什么？
4．直接提供能量的物质是什么？
5．ATP的合成需要哪些条件？
6．其中ATP的合成需要的能量来源有哪些？
问题导入：细胞呼吸的方式？在哪里发生？又是怎样进行的？
〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答，教师提示。
1.两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。
2.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，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。
一、细胞呼吸的方式
〖探究〗用课件介绍或演示“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验结果，学生思考讨论，老师提示。
〖提示〗重铬酸钾可以检测有无酒精存在。这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（两者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。
（通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，细胞呼吸的方式有）
㈠有氧呼吸
㈡无氧呼吸
㈠有氧呼吸
学生阅读课本P93图5－9
思考讨论下列问题：
①有氧呼吸的生成物CO2和H2O分别产生于有氧呼吸的第几阶段？
②有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O 从何而来？
③有氧呼吸过程中哪几个阶段有[H]产生？其去向？
④有氧呼吸过程中哪几个阶段有ATP产生？最多的是哪一个阶段？
⑤有氧呼吸过程中物质变化和能量变化的特点是什么？
⑥C6H12O6能否进入线粒体参与有氧呼吸？

〖讲述〗结合课本P93图5－9使用多媒体课件来讲述有氧呼吸的全过程。
其反应过程包含许多反应步骤，基本可分为三个连续的阶段：
酶
第一阶段：C6H12O6 → 2C3H4O3+ 4[H] +少量能量
酶
第二阶段：2C3H4O3 + 6H2O → 6CO2+ 20[H] +少量能量
酶
第三阶段：24[H]+6O6 →12H2O+大量能量
总反应式：
酶
C6H12O6+ 6H2O+6O6→6CO2+12H2O+能量
细胞通过呼吸把光合作用贮藏在有机物中的能量释放出来，除小部分以热能的形式散失，大部分转移到ATP中，随时提供生命活动的需要。
学生活动：比较有氧呼吸的三个阶段
有氧呼吸 场　所 反应物 产物 释放能量
第一阶段 细胞质的基质 葡萄糖 丙酮酸 [H] 少量
第二阶段 线粒体 丙酮酸 H2O CO2 [H] 少量
第三阶段 线粒体 [H]O2 H2O 大量

〖小字部分的问题〗学生思考计算回答，教师提示。
有氧呼吸的能量转换效率大约是40%。这些能量大约可以使2.3×1025个ATP转化为ADP。
〖解释〗1 mol的物质含有6.02×1023个分子，所以，每氧化1 mol的葡萄糖，则生成6 mol的二氧化碳和6 mol的水，并生成38 mol的ATP。在标准状态（是指作用物的质量浓度为1 mol/L、pH为7.0、温度为25 ℃的状态。）下，1 mol ADP形成1 mol ATP，需要30.54 kJ的能量，那么，38个ATP就需要1161 kJ的能量。每氧化1 mol葡萄糖释放出来的能量是2870 kJ，其中只有1161kJ被保留在ATP中，它们可供细胞生命活动利用。这就是说，有氧呼吸的能量转换效率约为40%左右，其余的能量则以热的形式释放。
㈡无氧呼吸
学生小组合作，介绍无氧呼吸的过程，仿照有氧呼吸的示意图，尝试自主绘制无氧呼吸的过程示意图，将其过程直观形象地表示出来。
评价学生的活动，并对学生所总结的内容适当进行补充。
〖板书〗
酶
C6H12O6→2C2H5OH（酒精） + 2CO2+少量能量
酶
C6H12O6→2 C3H6O3（乳酸）+ 少量能量
从上述反应式可以看出，细胞在有氧呼吸时，吸收O2的量与放出的CO2量相同，而无氧呼吸时不需要O2，但产生CO2。这样，如果某种生物呼吸时，吸收O2的量与放出CO2的量相同，则该生物只进行有氧呼吸；如果某种生物不吸收O2，但有CO2释放，则说明该生物只进行无氧呼吸；如果某种生物释放的CO2量比吸收的O2的量多，则说明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。在有氧呼吸与无氧呼吸同时存在时，哪种细胞呼吸占优势，则要从CO2的释放量与O2吸收量的差值来计算。
有氧呼吸与无氧呼吸的异同点：学生讨论并完成下表
有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 反应条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2，需要酶和适宜的温度
呼吸场所 第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内 全过程都在细胞质基质内
分解产物 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸
释放能量 释放能量较多 释放能量少
相同点 其实质都是：分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要
相互联系 第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同，之后在不同条件下，在不同的场所沿不同的途径，在不同的酶作用下形成不同的产物
二、细胞呼吸的概念：
根据上述列表，引导学生自主归纳出有氧呼吸与无氧呼吸、细胞呼吸的概念：
有氧呼吸：细胞在氧的参与下，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。
无氧呼吸：细胞在缺氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物，同时释放出能量生成少量ATP的过程。
微生物的无氧呼吸通常称为发酵，有两种类型：酒精发酵和乳酸发酵。
在归纳有氧呼吸与无氧呼吸概念的基础上，引导学生尝试得出细胞呼吸的概念
细胞呼吸：葡萄糖等有机物在生活细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或其它不彻底的氧化产物，释放出能量并生成ATP的过程。
〖旁栏思考题〗学生思考讨论回答，教师提示。
〖提示〗一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下，随着发酵产物（如酒精）的增多，营养物质的减少以及pH发生变化等的影响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终就会停止。其他的例子如用乳酸杆菌使牛奶发酵形成酸牛奶，最终情况也是这样。
课堂巩固：
课本P96 练习 2

作业：
1、复习今天课堂的内容
2、课本P96 练习
附：板书设计
第3节 ATP的主要来源──细胞呼吸
一、细胞呼吸的方式
㈠有氧呼吸
酶
第一阶段：C6H12O6 → 2C3H4O3+ 4[H] +少量能量
酶
第二阶段：2C3H4O3 + 6H2O → 6CO2+ 20[H] +少量能量
酶
第三阶段：24[H]+6O6 →12H2O+大量能量
总反应式：
酶
C6H12O6+ 6H2O+6O6→6CO2+12H2O+能量
㈡无氧呼吸
酶
C6H12O6 → 2C2H5OH（酒精） + 2CO2+少量能量
酶
C6H12O6 → 2 C3H6O3（乳酸）+ 少量能量
二、细胞呼吸的概念：
1、有氧呼吸：
2、无氧呼吸：
3、细胞呼吸：
课后反思：
本节课整体把握了教材的重点，对学生难理解的难利用多媒体课件也进行了较好的解决，总体上还是相当好的一节课。特别是组织学生进行合作学习，模仿等方式培养学生的学习习惯，同时对如何进行核心概念的教学也作了很好的尝试，为学生细胞呼吸概念图的构建打下了扎实的基础，效果相当不错。
但也存在一些问题，如对有关细胞呼吸过程的分解可能过细，内容偏多偏难，课堂容量偏大，不利于学习较困难学生的掌握，同时教学时间偏紧，不利于学生对问题的深入探讨。从课后学生对知识的掌握情况分析，学生对主要知识掌握较好，但有些内容偏难了点，不利于学习困难学生的学习，但有利于学习程度较高的学生的掌握与拓展，这也说明有时加深教学内容，有利于进行差异化教学，但还要在对全体学生要求的把握层面上下点功夫。