人教版生物必修一5.3 ATP的主要来源──细胞呼吸 教案

5.3
ATP的主要来源──细胞呼吸
一、教材分析
教材地位
本节课位于，人教版普通高中课程标准实验教科书《生物·必修1·分子与细胞》第五章细胞代谢第三节的内容，细胞呼吸是生物体重要的代谢过程。我认为本节课具有承上启下的重要作用，一方面可以帮助学生进一步的理解前面的知识点如：线粒体的功能，
ATP的形成和能量转换路径，主动运输的条件。同时可以为后面学习活细胞的生长、增殖等生命历程打下基础。因此学习细胞呼吸的原理和应用不仅对掌握第五章《细胞的能量供应和利用》有重要意义，而且对模块一的学习也有积极的意义。
教材处理：虽然学生在初中阶段对细胞呼吸有一定的认识，但初三和高一没有开设生物，学生对这个概念已经模糊，与其在一开始直接把概念给学生不如细胞呼吸的概念调整到有氧呼吸和无氧呼吸过程学习后再由学生自主建构，更符合学生的认知规律。
二、确定教学目标
高中生物课程标准对这一节课的要求是：“说明细胞呼吸，探讨其原理的应用。”
相应的活动建议中列入了“探究酵母菌的呼吸方式。”可见课标对本节的知识目标和能力目标的要求是比较高的。根据课标的要求，我认为本节课的教学目标应该确立如下
1.
知识目标
说出线粒体的结构和功能
说明有氧呼吸和无氧呼吸过程
说明有氧呼吸和无氧呼吸异同
获得细胞呼吸的概念
2．能力目标
进行酵母菌呼吸方式的探究
3．情感目标
探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用；24
认同细胞呼吸原理在实践应用中的广泛性3
三．重难点分析
重点：
1.有氧呼吸的过程
之所以确定为重点是因为掌握有氧呼吸的过程是获得是细胞呼吸概念的基础，是理解细胞的能量供应和利用的前提
2.生物实验设计中变量的确定和控制，对比实验的设置之所以确定为重点是因为它是实验设计的核心所在。不能确定变量，不能正确设置对比实验也就无法正确实施生物探究实验C
难点
1.细胞呼吸的原理和本质，因为细胞呼吸是一个微观的化学反应过程。是从更深的理论层次来探讨生命的本质内容，具有较大的抽象性，而且牵涉到许多化学知识。因此对学生而言，细胞呼吸原理的学习一定难度，
2.酵母菌细胞呼吸方式的探究
由于学生对其中的一些原理和产物的检测方法不甚了解所以这个实验有一定的难度。突破这一难点也就落实了本节课的重点2Y
四、学情分析I
初步掌握探究活动的基本方法，但实验设计能力有待提高4
学习主动性不够，多数学生仍然被动接受学习C
在心理上具有独立性，希望通过自己的努力解决问题f
对于抽象的理论知识容易产生疲劳e
五、教学策略o
根据教材的特点和学生情况，我准备用以下方法来达成三维目标，突破重难点。V
创设酿酒的真实情境，促进学生主动学习E
运用实验探究，学习酵母菌的细胞呼吸方式L
列举细胞呼吸原理的应用，解释相关现象k
借助多媒体课件帮助学生理解细胞呼吸的过程。把其抽象的难于理解的瞬时发生的微观变化形象化、动态化，进行模拟展示，这样更易于学生的理解和进一步的探索g
六、教学方法B
探究法、讲述法、实验法/
七、课时安排
2/
八、教学过程V
〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答，教师提示。P
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。x
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。c
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。Q
〖问题〗以“本节聚焦”发问，引起学生的思考注意。=
〖板书〗细胞呼吸：是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳户其他产物，释放出能量并产生ATP的过程。=4587478
一、细胞呼吸的方式
〖探究〗“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，学生思考探究回答，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。
〖板书〗（通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，只做到细胞呼吸的方式有：）
㈠有氧呼吸
㈡无氧呼吸
〖板书〗㈠有氧呼吸
〖讲述〗结合课本图5－9来讲述有氧呼吸的全过程。（适当可补充一些方程式）
有氧呼吸使有机物彻底氧化分解，是生物体高效率地获取能量的反应过程。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，第一阶段是在细胞质的基质中进行，产生丙酮酸和[H]并可释放少量能量；第二阶段在线粒体中进行，丙酮酸和H2O脱[H]产生CO2也可释放少量能量；第三阶段也在线粒体中进行，第一、二阶段产生的[H]与O2反应产生H2O并可释放大量的能量。三个阶段有不同的酶参与催化。
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。
〖板书〗
〖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〗因为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1
161
kJ的能量。每氧化1
mol葡萄糖释放出来的能量是2
870
kJ，其中只有1
161
kJ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，其余的能量则以热能的形式散失或作他用。
〖板书〗㈡无氧呼吸
无氧呼吸是细胞在缺氧的条件下进行的，有机物的氧化分解不彻底，产生的能量较少。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。
C6H12O6
+
2ADP+2Pi→2C2H5OH
+
2CO2+2ATP
C6H12O6
+
2ADP+2Pi→2C3H6O3
+
2ATP
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。
①有氧呼吸与无氧呼吸的关系如下表。
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
较多，1
mol葡萄释放能量2870
kJ，其中1161
kJ转移至ATP中
1
mol葡萄糖释放能量196．65
kJ(生成乳酸)或222
kJ(生成酒精)，其中均有61．08
kJ转移至ATP中
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：
〖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。
〖板书〗二、细胞呼吸的应用
〖资料分析〗学生思考讨论回答，教师提示。
〖提示〗1.
①选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
②酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。
谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠──味精。
③对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。
④水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。
⑤较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。
⑥有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。
2.胖人通过适量的运动，细胞呼吸的速率会加快，细胞内有机物的分解会增加，体重就会下降。应当将蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷凉的地方储藏，这样能够降低细胞呼吸的速率，减少细胞内有机物的损耗。
九、板书设计
（一）、细胞呼吸的方式
1．有氧呼吸
2．无氧呼吸
（二）、有氧呼吸
1、反应式
2、过程
3、概念
十、教学反思
本节课整体把握了教材的重点，对学生难理解的利用多媒体课件进行了较好的解决，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。
酶
酶
酶
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