第三章教材分析
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课件101张PPT。教材教法分析第三章 细胞的代谢细胞的代谢是本模块的核心内容本模块包括
细胞的分子组成
细胞的结构
细胞的代谢
细胞的增殖和分化1.课标要求较高：
课标内容用行为动词“说明”、“解释”、“研究”进行理解性描述，另外考试说明对相应的内容要求到Ⅱ级水平。
这一较高要求与细胞的代谢是本模块的核心内容相一致。
2. 考试说明内容增加了“同化作用和异化作用”但要求较低。与此相关的“化能合成作用、自养型、异养型、需氧型、厌氧型”也有必要拓展。我们可以安排在光合作用过程之后“解释ATP在能量代谢中的作用。”具体认知目标应该包括：
1.简述ATP的分子结构及其结构特点、
2.写出ATP的分子简式、
3.说明ATP与ADP相互转化的结构基础和条件、
4.说出动植物细胞内ATP的形成途径、
5.列举细胞内ATP的利用方式。“说明物质进出细胞的方式。” 具体认知目标：
1．说出渗透过程。
2．说明红细胞吸水与失水的原因。
3．活动：“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原”。能排除观察中各种无关因素的干扰，善于发现问题并积极参与讨论探求新知。能从不同的角度思考、分析、解释观察到的现象，树立实事求是的科学态度。
4．解释植物细胞质壁分离及质壁分离复原现象。
5．说明渗透、被动转运、主动转运。
6．举例说明细胞“胞呑”、“胞吐”的过程。
7.联系生活实际理解研究物质跨膜运输的意义。“说明酶在代谢中的作用。” 具体认知目标： 1．能够解析酶的概念要素，认识酶的来源、作用和化学属性，。
2．描述酶的发现过程，认同像酶发现过程那样，科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的观点。
3．说明酶在细胞代谢中的作用、本质与特性，感受生命活动的复杂性。
4．举例说明酶的专一性和高效性，逐步形成运用所学知识解释日常生活中实际问题的能力。
5．活动：探究酶的专一性。学会对假设中的重要变量下操作性定义，能在教师指导下设计比较可行的实验方案，能对探究的过程和结果进行简单的评估，能写出格式规范的探究报告。
6．活动：探究pH对H2O2酶的影响。学会依据实验目的，操纵和控制自变量，限制和控制无关变量，观察和测量因变量的科学方法，具有较强的控制变量意识。能与同学合作设计比较可行的实验方案。
7．分析酶的催化作用受许多因素的影响。
8.进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。“说明细胞呼吸，探讨其原理的应用。”具体认知目标1.说出细胞呼吸概念的要素
2.说出有氧呼吸过程划分的阶段，每个阶段的发生部位
3.准确描述各个阶段中物质和能量的变化
4.领悟有氧呼吸的概念
5.列举无氧呼吸过程中物质和能量的变化
6.比较无氧呼吸与有氧呼吸过程中的原料、产物、条件和场所，以及物质和能量的变化，领悟无氧呼吸的概念
7.探究酵母菌的呼吸方式，深入理解呼吸作用的意义；用呼吸作用原理解释生产、生活中生物学现象，探讨呼吸作用原理的应用。
1．呼吸作用的氧化还原、电子得失的反应不作要求。
2．氧化型辅酶Ι（NAD+）转化成还原型辅酶Ι（NADH）不作要求。
3．糖酵解、柠檬酸循环、“电子传递链”三个名词概念及“细胞呼吸从糖酵解开始”、“柠檬酸循环”、“电子传递链”、“细胞呼吸是细胞代谢的中心”三部分内容不作要求。
4．乙醇发酵中，从丙酮酸脱羧、还原到乙醇的化学方程式不作要求。
5．小资料：“呼吸速率”“需氧呼吸出现的意义”“酵母菌”及课外读“各种体育运动所花费的能量”提供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体内容。“说明光合作用以及对它的认识过程。” 具体认知目标： 1.在初中生物学的学习过程中，学生已经了解有关光合作用的某些研究过程，如海尔蒙特的柳树实验、普利斯特利的蜡烛、植物和老鼠实验、萨克斯的碘液检测叶内生成淀粉的实验等，初步的习得了光合作用的概念和意义。在此基础上，高中生物应偏重于现代科学技术对光合作用的研究过程，通过对恩吉尔曼的水绵光照实验、希尔反应、鲁宾和卡门的同位素示踪研究氧气来源的实验、卡尔文的同位素示踪研究碳反应过程的实验，以及阿尔农和派克等学者对光反应场所和光能转化过程的实验结果分析，进一步认识光合作用的大体过程和实质。通过阅读光合作用的发现史，不仅能够准确描述光合作用的定义，而且认识光合作用的大体过程；
2. 说出色素的种类、颜色和吸收光谱。
3. 说明光合作用的概念、反应式、阶段、场所、产物，认同同化作用与异化作用、光合作用与呼吸作用、能量代谢和物质代谢之间是辩证的对立统一关系。
阐述光合作用过程中物质和能量的变化，从发生条件、物质转变和能量转移等方面揭示光反应和碳反应的区别和联系；
4. 辨别自养、异养两类生物。“研究影响光合作用速率的环境因素。” 具体认知目标：1. 通过“活动：探究环境因素对光合作用的影响。”学会提出问题、建立假设、下操作性定义、控制变量、数据解释等一般的科学探究方法，能独立设计单因子对照实验方案。
2.说出依据光合作用原理提高光能利用率的可行性措施。
另外： 1.光合作用反应式中氧化还原过程不作要求。
2．“NADH”不作要求。
3．小资料：“树叶的颜色”、“暗反应和碳反应”、、“光合作用临界温度”、“光合作用最适温度”及课外读“光呼吸”、“C4植物”、“光合作用初期研究简史”只提供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体内容。能力目标 1.通过观察植物细胞的质壁分离及复原、提取和分离叶绿体色素等实验，接受生物学基本技能的训练；
2.通过探究膜透性的模拟实验、探究影响酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式等实验，培养实验和科学探究的能力，以及交流与合作的能力；
3.用表格或图解将物质跨膜运转的几种方式、膜泡运输的几种方式、光反应与碳反应的区别与联系、有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系、 ATP 在细胞内能量转移、贮存和利用中的作用等知识加以比较和归纳，从而培养处理信息的能力；
4.此外，本单元的核心知识点均要求达到“知其然、知其所以然、举一反三”，从而培养理解和应用知识的能力。情感态度与价值观 1.本单元内容是在认识细胞结构的基础上进一步探索各种细胞结构的功能。所以，知识内容在细胞水平上渗透着结构与功能相统一的生物学观点，细胞的结构是其功能的基础，功能是其相应结构的运动形式。例如，细胞膜的结构与其控制物质进出细胞功能相适应；线粒体、叶绿体内的膜系统与其能量转换功能相适应； ATP 和酶的化学结构与生理功能相适应等。
2. 从细胞代谢的角度认同细胞是一个完整、统一、和谐的生命系统，是生命活动的基本单位。
3. 体验科学家研究酶和光合作用的思路和方法。学习重点：
细胞呼吸是本单元的学习重点之一。细胞呼吸是细胞的最基础代谢，细胞呼吸的实质是糖的氧化分解，放出能量供细胞生命活动，因此细胞呼吸是细胞代谢的基础，也是生物体能量代谢的基础代谢；细胞呼吸的过程是一个动态的生理过程，对于细胞呼吸过程的认识利于深化对“细胞代谢是一系列酶促化学反应”的认识；细胞呼吸的过程中涉及到酶的作用、 ATP 的产生等，与本单元前面的知识密切相关，利于对细胞代谢知识的总体把握。学习重点：
光合作用也是本单元的学习重点之一。光合作用是整个生物界最基本的代谢，只有通过光合作用将非生物的物质和能量转变为生物的物质和能量，才有了生物的新陈代谢；在初中学习过光合作用的基础上进一步学习光合作用，有利于学生对光合作用过程（特别是光反应和碳反应）的深入认识，而活动“光合色素的提取和分离”、“环境因素对光合作用的影响”利于学生发展实验操作的基本技能和科学探究能力；光合作用的过程本身也涉及到叶绿体的结构、酶、 ATP 等的知识，与本模块的知识密切相关，利于学生对细胞知识的整体认识和把握。学习难点：
学习难点：细胞呼吸的三个阶段是学习的难点，特别是柠檬酸循环（三羧酸循环）和电子传递链的知识相对抽象，对于高中学生来讲难度很大。光合作用的过程也是学习的难点，光反应和碳反应过程的知识不仅微观、抽象，而且涉及多学科的综合知识，学生不易理解。本单元的两个探究活动，“探究 PH 对过氧化氢酶的影响”、“（探究）环境因素对光合作用的影响” , 不仅涉及到实验方案设计等“推理”问题，还涉及到实验方案实施的“操作”问题，是学习的难点。课时建议（共计15课时） ATP是细胞内能量转移、贮存、和利用的核心物质，素有细胞的“能量通货之称”是细胞内生命活动的直接能源物质腺苷(A)ADP三磷酸腺苷 (ATP)腺嘌呤
核糖~~+水解AMPATPATP结构简式：A—P~P~P加强直观联系实际一、酶的概念活细胞产生的具有催化作用有机物，大多数是蛋白质二、酶的催化原理初态终态过渡态C + O2 = CO2点燃活化能（EA）酶的催化作用—— 降低化学反应的活化能探究1. 过氧化氢的分解实验2H2O2 2H2O + O21. H2O2
2. H2O2
3. H2O2
4. H2O2+ FeCl3 + 鲜马铃薯小块+ 熟马铃薯小块不明显少/慢多/快不明显1234实验结果探究2. 淀粉的分解实验3与 4比说明：
3与 1比说明：
3与 2比说明：实验结果1234淀粉液
+
水淀粉酶
+
水淀粉酶
+
淀粉液淀粉酶
+
蔗糖液淀粉酶具有专一性不是淀粉与本尼迪特试剂发生了颜色反应不是淀粉酶与本尼迪特试剂发生了颜色反应酶的作用机理：中间产物学说
酶的三维构象和作用中心钥匙和锁学说诱导契合学说回眸光合作用的的探究历程1771年，英国普利斯特利（J. Priestly)
1779年，荷兰英格毫斯（J. Ingen - housz)
1845年，德国梅耶（R. Mayer)
1864年，德国萨克斯（J. Von Sachs)
1939年，美国鲁宾(S. Ruben)和卡门(M. Kamen)
1948年，美国卡尔文（M. Calvin)五年后 1648年，海尔蒙特(J.B. van Helmont，比利时)柳树增重80kg
土壤减少0.1kg观点:植物增重主要来自水分不足：没有考虑到空气对光合作用的影响1771年，普里斯特利(J.Priestley, 英国 ）现象：蜡烛
熄灭。现象：蜡烛
持续
燃烧。现象：小鼠
死亡。现象：小鼠
存活。结论：植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。1779年 英格豪斯（J.Ingenhousz,荷兰医生) 除了O2 ，光合作用还能产生那些产物?1864年,萨克斯(J.von Sachs,德国)1880年 恩吉尔曼(美国)现象：分析 ：好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。在没有空气的黑暗环境中 极 细 光 束在没有空气的光亮
环境中 光 CO2+6H2O C6H12O6+6O2 叶绿体 光合作用的过程 1938，鲁宾和卡门(美国)光合作用释放的氧全部来自H2O。 结论叶绿素a （C55H72O5N4Mg）、叶绿素b （C55H70O6N4Mg）、胡萝卜素（C40H56）、叶黄素（C40H56O2） 叶绿素是一种酯，因此不溶于水。通常用含有少量水的有机溶剂如80％的丙酮,或者95%乙醇（加入适量的碳酸钠，以除去乙醇中的水分?)
之所以要用含有水的有机溶剂提取叶绿素，这是因为叶绿素与蛋白质结合牢，需要经过水解作用才能被提取出来。叶绿素的提取研磨法提取光合色素吸
收
率吸
收
率叶绿体色素的荧光反应【荧光与磷光 】荧光物质分子吸收了特定频率辐射后，由基态跃迁至第一电子激发态（或更高激发态）的任一振动能级，在溶液中这种激发态分子与溶剂分子发生碰撞，以热的形式损失部分能量后，而回到第一电子激发态的最低振动能级（无辐射跃迁）。然后再以辐射形式去活化跃迁到电子基态的任一振动能级，便产生荧光。
叶绿素溶液在透射光下为翠绿色，在辐射光下呈现棕红色，称为荧光现象；荧光出现后，立即中断光源，继续辐射出极微弱的红光，这种光称为磷光，这种现象称为磷光现象。） 对提取的叶绿体色素浓溶液照光，在与入射光垂直的方向上可观察到呈暗红色的荧光。离体叶绿体条件下水的分解实验(希尔反应)【希尔反应（ Hill reaction ） 】是绿色植物的离体叶绿体在光下分解水，放出氧气，同时还原电子受体的反应，它是光合作用光反应中的重要现象。氧化剂 2,6 –二氯酚靛酚是一种蓝色染料，接受电子和 H+ 后被还原成无色，可以直接观察颜色的变化，也可用分光光度计对还原量进行精确测定。光合磷酸化的机理__化学渗透学说 关于光合磷酸化的机理有多种学说，如中间产物学说、变构学说、化学渗透学说等，其中被广泛接受的是化学渗透学说。
化学渗透学说(chemiosmotic theory)由英国的米切尔(Mitchell 1961)提出，该学说假设能量转换和偶联机构具有以下特点：
①由磷脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子的透过具有选择性
②具有氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜
③膜上有偶联电子传递的质子转移系统
④膜上有转移质子的ATP酶
在解释光合磷酸化机理时，该学说强调：光合电子传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子动力(proton motive force,pmf)，并由质子动力推动ＡＴＰ的合成。许多实验都证实了这一学说的正确性。过程(1)光照强度A点含义：没有光，只进行呼吸作用B点含义：CO2吸收等于放出,即光合作用等于呼吸作用,此时没有有机物的积累.光补偿点C点含义：此时光合作用强度达最大值，不再随光照强度增大而增强。原因是受到CO2等因素限制光饱和点在一定光照强度范围内，光合速率随光照强度增强而增大；当达到C强度时，光合速率达到最大；继续增加光照强度，光合速率不再增加。 呼吸作用表观光合作用（净光合作用）真正光合作用（总光合作用）如果植物长期处于B点，没有有机物积累，植物不能生长。(1)光照强度 氧气释放量或二氧化碳吸收量或有机物积累量均可表示净光合强度 (1)光的波长通常在红光、蓝紫下光合作用快，绿光最慢表观光合作用（净光合作用）(1)光照面积真正光合作用（总光合作用）呼吸作用(2)CO2浓度空气中二氧化碳浓度增加会使光合作用加快温室栽培植物时，施用有机肥，可适当提高室内二氧化碳的浓度 (3)温度AB段随温度的升高光合作用速率加强：
B点光合作用速率达到最大；
BC段表示随温度的升高，光合速率快速下降，直至光合作用完全停止。温度可以通过影响酶的活性来影响光合作用，光合作用有最适温度，高于或低于最适温度光合作用强度减弱。
在生产上的应用：温室栽培植物。0510152025303540510152024Time of day (h)A 一天之中，光合作用强度先增加，到中午时有个短暂下降的过程，如图中A点，光合作用速率 光合速率的日变化(3)温度原因是中午温度过高，气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2减少，所以光合速率反而下降。（4）水分：
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象）。
在生产上的应用：预防干旱；适时适量灌溉。
（5）矿质元素：如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分等等 。
在生产上的应用：合理施肥，适时适量地施肥 A.在Ⅲ曲线与时间轴交点c和e时，光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2量相等
B.a点的形成是由夜间的低温造成的
C.在从时间轴上的c点开始合成有机物，到e点有机物的合成终止
D.增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度，CO2浓度和充足的水分供应
CO2浓度例题：右图曲线表示农田中Ⅰ昼夜温度变化；Ⅱ光照强度；Ⅲ植物吸收CO2的变化，请判断下列说法中不正确的是 （ ）。各种因素综合作用明确实验目的分析实验原理提出实验思路设计实验步骤预期实验结果实验变量无关变量反应变量施加干扰随机分组设置对照条件适宜重复实验观察现象测量数值操纵控制捕获设计实验方案的一般过程 探究酵母菌呼吸方式 一、研究问题：探究酵母菌呼吸方式
二、你们小组的研究假设是
（1）酵母菌能进行无氧呼吸 （2）酵母菌能进行有氧呼吸
（3）酵母菌即能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸。
三、验证假设设计的实验方案：
供选择器材：略
思考问题
（1）本实验的自变量、因变量是什么？
（2）怎样控制有氧条件？可否人工充气？怎样确保充入的气体无CO2？怎样控制无氧的条件？可否石蜡密封？
（3）怎样确定是否进行有氧呼吸或无氧呼吸？可否用呼吸作用的产物来鉴定？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？怎样鉴定有无酒精产生？
（4）怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
请用简图和文字表示实验装置和实验步骤
设计一个记录表，记录实验现象或结果。
四、你们小组的实验结论是什么？
五、反思：小组在本次实验中成功和不足之处是什么？
如何改进你们的方案？
你们小组还想继续研究的有关酵母菌的问题是什么？ 学生实验指导 面对问题，进入困惑期，在讨论的基础上不断地尝试，调整，思路渐渐清晰小组1证明了：无氧和有氧情况都可以小组2证明了：无氧和有氧情况都可以（多了一个对照组，更加严谨了）排除无关变量的干扰方法和意识，科学思维的严密性提高 葡萄糖组（对照）
葡萄糖组＋酵母菌（无氧）
葡萄糖组＋酵母菌（有氧）
加NaOH溶液排除空气中CO2对实验的干扰。2课时完成（设计，实验，交流）
学生完全自由
合作的快乐，创新的喜悦，成功的欣慰。
探究pH对过氧化氢酶的影响呈现的探究指南：①探究本实验研究哪两个变量的关系？
②本实验因变量是什么？
③用什么指标衡量酶活性的大小？
④本实验的无关变量有酶的浓度和量，缓冲液的量，过氧化氢溶液的量等，实验中是否需要控制这些无关变量？为什么？如何控制？
⑤实验中是否要考虑酶、缓冲液、过氧化氢溶液混合的先后顺序？为什么？ 学生实验现场把量筒倒扣在水中读数、给读取数据带来较大的困难，会使读取的数据偏大或偏小，从而使实验产生误差。特点：
操作难度极大，实验的成功率低，实验误差大，且实验操作过程占时也很长，给分析实验、交流与反思的时间变得极其有限。为了很好地发挥此实验在培养学生探究能力方面的重要作用，我们对此实验方案进行了改进。实验装置改进不足：连接，滤纸片大小，浸溶时间。优点：误差小了。操作简单了。A滤纸片
A吸一定量缓冲液
B吸一定量H2O2
连接AB
把B中的H2O2注入A中AB反应指标选用什么？
还是1分钟产生气体的量
产生3ml气体量所用时间?
充满一侧所用时间?
(理论上讲均可,但后者更具可行性,更精确)
创新了利用操作方法，使实验操作更简单，实验误差更小。
成功关键
A吸一定量缓冲液＋2d稀释研磨液（排出气体至一刻度，准确了）
B吸一定量H2O2
连接AB
把B中的H2O2注入A中（保持）
产生一定量（充满一侧）所用时间
具支试管中加入一定量缓冲液＋2d稀释研磨液
吸管中吸一定量H2O2
盖好后加入到具支试管中，开始记时
一定时间产生气体量优点：简单，准确，气体产量读数容易
问题倒吸现象
研磨液稀释，量少学生改进了装置二,胶头滴管改为注射器，避免了用滴管注入过氧化氢溶液时可能造成的倒吸现象；或连接一玻璃管通向量筒的底部。降低了操作的难度
节约了实验操作时间
减小了实验误差
提高了实验效果
问题的设计，帮助学生了解了实验的思维过程，引导学生学会思考、分析问题和解决问题，学会设计实验的思维方式，培养学生的创造性思维，实验的兴趣。而不是照方抓药。学生亲身参加观察、实验，能获得更清晰、印象更深刻的感性认识和个体体验，学生在实验中学会如何确认变量，如何控制变量，如何收集数据?学会设计记录表格，如何减少实验误差等探究能力，在自主解决问题的过程中还表现出很强的创造能力。例1.如右下图所示实验装置， F 、 G 为两个半透膜制成的小袋，内盛有溶液乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管。与 F 相比，G 体积较大。二者置于盛有
液体甲的大容器内，最初两个小玻璃
管内的液面高度相同。已知两种液体
的浓度梯度顺序为甲＞乙。（1）下列各图能显示今后一段时间
F和G所接玻璃管内液面变化的是（ ）A（2）下列各图能表示今后一段时间溶液乙浓度变化的是 （ ）C例1.如右下图所示实验装置， F 、 G 为两个半透膜制成的小袋，内盛有溶液乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管。与 F 相比，G 体积较大。二者置于盛有
液体甲的大容器内，最初两个小玻璃
管内的液面高度相同。已知两种液体
的浓度梯度顺序为甲＞乙。建立数学模型分析实验结果提示：F、G两装置渗透面积不同，但内外浓度差相同，因此单位面积上水的渗透速率相同，不妨假设为某一数值为：K mol/s.mm2 ，并且按半径为R的球形结构分析：失水速率为4∏R2.K，浓度变化为3 K/R（即4∏R2.K/(4/3. ∏R3)=3 K/R ）因此浓度变化与体积呈反比。
有什么启示？细胞体积越小，体表面积与体积的比值越大，越有利于细胞进行物质交换。例2.用完全培养液在相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子浓度，与实验开始时各种离子浓度之比如下图所示：分析实验结果并得出结论？（至少说出5条）？ 例2.用完全培养液在相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子浓度，与实验开始时各种离子浓度之比如下图所示：分析实验结果并得出结论？（至少说出5条）？ 结论：
浓度变化： K+等离子↓；Mg2+、Ca2+↑
植物吸收水分和吸收离子是相对独立的两个过程
吸水与吸收离子的速度不同，细胞吸收K+等离子的速度比吸水快；细胞吸收Mg2+、Ca2+的速度比吸水慢。
同一植物对不同离子的吸收速率不同，即植物对离子的吸收具有选择性。
水稻运输Si的载体多问题串1： 每种离子实验前后浓度变化？判断依据？
若无思路进一步提示：若浓度不变结果如何？从而启发学生分析问题的关键是与100%比较
浓度变化： K+等↓；Mg2+、Ca2+↑
问题串2：浓度变化原因？
（ 可能的回答：细胞吸收K+等离子，释放Mg2+、Ca2+）
提示：细胞除从溶液中吸收离子外，还吸收什么？两者是否为同一过程？判断依据？两个过程的关系是什么？（相对独立）为什么相对独立？（区别：吸收方式；联系）
浓度变化原因：吸水与吸收离子的速度不同，具体而言……
问题串3：前面比较了每种离子实验前后浓度变化，还可以比较什么？
（横向比较： 同一植物对不同离子的吸收速率
纵向比较： 不同植物对同一离子的吸收速率
不同植物对不同离子的吸收速率）
问题串4：比较的结果?(同一植物对不同离子的吸收速率不同)
问题串5：出现上述结果的原因？
（总而言之：载体蛋白的种类和数量有差异，具体而言，同一植物运输不同离子的载体数量不同）
问题串6：出现上述结果的根本原因？（基因的选择性表达）
细胞的分子组成
细胞的结构
细胞的代谢
细胞的增殖和分化1.课标要求较高：
课标内容用行为动词“说明”、“解释”、“研究”进行理解性描述，另外考试说明对相应的内容要求到Ⅱ级水平。
这一较高要求与细胞的代谢是本模块的核心内容相一致。
2. 考试说明内容增加了“同化作用和异化作用”但要求较低。与此相关的“化能合成作用、自养型、异养型、需氧型、厌氧型”也有必要拓展。我们可以安排在光合作用过程之后“解释ATP在能量代谢中的作用。”具体认知目标应该包括：
1.简述ATP的分子结构及其结构特点、
2.写出ATP的分子简式、
3.说明ATP与ADP相互转化的结构基础和条件、
4.说出动植物细胞内ATP的形成途径、
5.列举细胞内ATP的利用方式。“说明物质进出细胞的方式。” 具体认知目标：
1．说出渗透过程。
2．说明红细胞吸水与失水的原因。
3．活动：“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原”。能排除观察中各种无关因素的干扰，善于发现问题并积极参与讨论探求新知。能从不同的角度思考、分析、解释观察到的现象，树立实事求是的科学态度。
4．解释植物细胞质壁分离及质壁分离复原现象。
5．说明渗透、被动转运、主动转运。
6．举例说明细胞“胞呑”、“胞吐”的过程。
7.联系生活实际理解研究物质跨膜运输的意义。“说明酶在代谢中的作用。” 具体认知目标： 1．能够解析酶的概念要素，认识酶的来源、作用和化学属性，。
2．描述酶的发现过程，认同像酶发现过程那样，科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的观点。
3．说明酶在细胞代谢中的作用、本质与特性，感受生命活动的复杂性。
4．举例说明酶的专一性和高效性，逐步形成运用所学知识解释日常生活中实际问题的能力。
5．活动：探究酶的专一性。学会对假设中的重要变量下操作性定义，能在教师指导下设计比较可行的实验方案，能对探究的过程和结果进行简单的评估，能写出格式规范的探究报告。
6．活动：探究pH对H2O2酶的影响。学会依据实验目的，操纵和控制自变量，限制和控制无关变量，观察和测量因变量的科学方法，具有较强的控制变量意识。能与同学合作设计比较可行的实验方案。
7．分析酶的催化作用受许多因素的影响。
8.进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。“说明细胞呼吸，探讨其原理的应用。”具体认知目标1.说出细胞呼吸概念的要素
2.说出有氧呼吸过程划分的阶段，每个阶段的发生部位
3.准确描述各个阶段中物质和能量的变化
4.领悟有氧呼吸的概念
5.列举无氧呼吸过程中物质和能量的变化
6.比较无氧呼吸与有氧呼吸过程中的原料、产物、条件和场所，以及物质和能量的变化，领悟无氧呼吸的概念
7.探究酵母菌的呼吸方式，深入理解呼吸作用的意义；用呼吸作用原理解释生产、生活中生物学现象，探讨呼吸作用原理的应用。
1．呼吸作用的氧化还原、电子得失的反应不作要求。
2．氧化型辅酶Ι（NAD+）转化成还原型辅酶Ι（NADH）不作要求。
3．糖酵解、柠檬酸循环、“电子传递链”三个名词概念及“细胞呼吸从糖酵解开始”、“柠檬酸循环”、“电子传递链”、“细胞呼吸是细胞代谢的中心”三部分内容不作要求。
4．乙醇发酵中，从丙酮酸脱羧、还原到乙醇的化学方程式不作要求。
5．小资料：“呼吸速率”“需氧呼吸出现的意义”“酵母菌”及课外读“各种体育运动所花费的能量”提供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体内容。“说明光合作用以及对它的认识过程。” 具体认知目标： 1.在初中生物学的学习过程中，学生已经了解有关光合作用的某些研究过程，如海尔蒙特的柳树实验、普利斯特利的蜡烛、植物和老鼠实验、萨克斯的碘液检测叶内生成淀粉的实验等，初步的习得了光合作用的概念和意义。在此基础上，高中生物应偏重于现代科学技术对光合作用的研究过程，通过对恩吉尔曼的水绵光照实验、希尔反应、鲁宾和卡门的同位素示踪研究氧气来源的实验、卡尔文的同位素示踪研究碳反应过程的实验，以及阿尔农和派克等学者对光反应场所和光能转化过程的实验结果分析，进一步认识光合作用的大体过程和实质。通过阅读光合作用的发现史，不仅能够准确描述光合作用的定义，而且认识光合作用的大体过程；
2. 说出色素的种类、颜色和吸收光谱。
3. 说明光合作用的概念、反应式、阶段、场所、产物，认同同化作用与异化作用、光合作用与呼吸作用、能量代谢和物质代谢之间是辩证的对立统一关系。
阐述光合作用过程中物质和能量的变化，从发生条件、物质转变和能量转移等方面揭示光反应和碳反应的区别和联系；
4. 辨别自养、异养两类生物。“研究影响光合作用速率的环境因素。” 具体认知目标：1. 通过“活动：探究环境因素对光合作用的影响。”学会提出问题、建立假设、下操作性定义、控制变量、数据解释等一般的科学探究方法，能独立设计单因子对照实验方案。
2.说出依据光合作用原理提高光能利用率的可行性措施。
另外： 1.光合作用反应式中氧化还原过程不作要求。
2．“NADH”不作要求。
3．小资料：“树叶的颜色”、“暗反应和碳反应”、、“光合作用临界温度”、“光合作用最适温度”及课外读“光呼吸”、“C4植物”、“光合作用初期研究简史”只提供学生阅读，不要求学生记忆或掌握具体内容。能力目标 1.通过观察植物细胞的质壁分离及复原、提取和分离叶绿体色素等实验，接受生物学基本技能的训练；
2.通过探究膜透性的模拟实验、探究影响酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式等实验，培养实验和科学探究的能力，以及交流与合作的能力；
3.用表格或图解将物质跨膜运转的几种方式、膜泡运输的几种方式、光反应与碳反应的区别与联系、有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系、 ATP 在细胞内能量转移、贮存和利用中的作用等知识加以比较和归纳，从而培养处理信息的能力；
4.此外，本单元的核心知识点均要求达到“知其然、知其所以然、举一反三”，从而培养理解和应用知识的能力。情感态度与价值观 1.本单元内容是在认识细胞结构的基础上进一步探索各种细胞结构的功能。所以，知识内容在细胞水平上渗透着结构与功能相统一的生物学观点，细胞的结构是其功能的基础，功能是其相应结构的运动形式。例如，细胞膜的结构与其控制物质进出细胞功能相适应；线粒体、叶绿体内的膜系统与其能量转换功能相适应； ATP 和酶的化学结构与生理功能相适应等。
2. 从细胞代谢的角度认同细胞是一个完整、统一、和谐的生命系统，是生命活动的基本单位。
3. 体验科学家研究酶和光合作用的思路和方法。学习重点：
细胞呼吸是本单元的学习重点之一。细胞呼吸是细胞的最基础代谢，细胞呼吸的实质是糖的氧化分解，放出能量供细胞生命活动，因此细胞呼吸是细胞代谢的基础，也是生物体能量代谢的基础代谢；细胞呼吸的过程是一个动态的生理过程，对于细胞呼吸过程的认识利于深化对“细胞代谢是一系列酶促化学反应”的认识；细胞呼吸的过程中涉及到酶的作用、 ATP 的产生等，与本单元前面的知识密切相关，利于对细胞代谢知识的总体把握。学习重点：
光合作用也是本单元的学习重点之一。光合作用是整个生物界最基本的代谢，只有通过光合作用将非生物的物质和能量转变为生物的物质和能量，才有了生物的新陈代谢；在初中学习过光合作用的基础上进一步学习光合作用，有利于学生对光合作用过程（特别是光反应和碳反应）的深入认识，而活动“光合色素的提取和分离”、“环境因素对光合作用的影响”利于学生发展实验操作的基本技能和科学探究能力；光合作用的过程本身也涉及到叶绿体的结构、酶、 ATP 等的知识，与本模块的知识密切相关，利于学生对细胞知识的整体认识和把握。学习难点：
学习难点：细胞呼吸的三个阶段是学习的难点，特别是柠檬酸循环（三羧酸循环）和电子传递链的知识相对抽象，对于高中学生来讲难度很大。光合作用的过程也是学习的难点，光反应和碳反应过程的知识不仅微观、抽象，而且涉及多学科的综合知识，学生不易理解。本单元的两个探究活动，“探究 PH 对过氧化氢酶的影响”、“（探究）环境因素对光合作用的影响” , 不仅涉及到实验方案设计等“推理”问题，还涉及到实验方案实施的“操作”问题，是学习的难点。课时建议（共计15课时） ATP是细胞内能量转移、贮存、和利用的核心物质，素有细胞的“能量通货之称”是细胞内生命活动的直接能源物质腺苷(A)ADP三磷酸腺苷 (ATP)腺嘌呤
核糖~~+水解AMPATPATP结构简式：A—P~P~P加强直观联系实际一、酶的概念活细胞产生的具有催化作用有机物，大多数是蛋白质二、酶的催化原理初态终态过渡态C + O2 = CO2点燃活化能（EA）酶的催化作用—— 降低化学反应的活化能探究1. 过氧化氢的分解实验2H2O2 2H2O + O21. H2O2
2. H2O2
3. H2O2
4. H2O2+ FeCl3 + 鲜马铃薯小块+ 熟马铃薯小块不明显少/慢多/快不明显1234实验结果探究2. 淀粉的分解实验3与 4比说明：
3与 1比说明：
3与 2比说明：实验结果1234淀粉液
+
水淀粉酶
+
水淀粉酶
+
淀粉液淀粉酶
+
蔗糖液淀粉酶具有专一性不是淀粉与本尼迪特试剂发生了颜色反应不是淀粉酶与本尼迪特试剂发生了颜色反应酶的作用机理：中间产物学说
酶的三维构象和作用中心钥匙和锁学说诱导契合学说回眸光合作用的的探究历程1771年，英国普利斯特利（J. Priestly)
1779年，荷兰英格毫斯（J. Ingen - housz)
1845年，德国梅耶（R. Mayer)
1864年，德国萨克斯（J. Von Sachs)
1939年，美国鲁宾(S. Ruben)和卡门(M. Kamen)
1948年，美国卡尔文（M. Calvin)五年后 1648年，海尔蒙特(J.B. van Helmont，比利时)柳树增重80kg
土壤减少0.1kg观点:植物增重主要来自水分不足：没有考虑到空气对光合作用的影响1771年，普里斯特利(J.Priestley, 英国 ）现象：蜡烛
熄灭。现象：蜡烛
持续
燃烧。现象：小鼠
死亡。现象：小鼠
存活。结论：植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。1779年 英格豪斯（J.Ingenhousz,荷兰医生) 除了O2 ，光合作用还能产生那些产物?1864年,萨克斯(J.von Sachs,德国)1880年 恩吉尔曼(美国)现象：分析 ：好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。在没有空气的黑暗环境中 极 细 光 束在没有空气的光亮
环境中 光 CO2+6H2O C6H12O6+6O2 叶绿体 光合作用的过程 1938，鲁宾和卡门(美国)光合作用释放的氧全部来自H2O。 结论叶绿素a （C55H72O5N4Mg）、叶绿素b （C55H70O6N4Mg）、胡萝卜素（C40H56）、叶黄素（C40H56O2） 叶绿素是一种酯，因此不溶于水。通常用含有少量水的有机溶剂如80％的丙酮,或者95%乙醇（加入适量的碳酸钠，以除去乙醇中的水分?)
之所以要用含有水的有机溶剂提取叶绿素，这是因为叶绿素与蛋白质结合牢，需要经过水解作用才能被提取出来。叶绿素的提取研磨法提取光合色素吸
收
率吸
收
率叶绿体色素的荧光反应【荧光与磷光 】荧光物质分子吸收了特定频率辐射后，由基态跃迁至第一电子激发态（或更高激发态）的任一振动能级，在溶液中这种激发态分子与溶剂分子发生碰撞，以热的形式损失部分能量后，而回到第一电子激发态的最低振动能级（无辐射跃迁）。然后再以辐射形式去活化跃迁到电子基态的任一振动能级，便产生荧光。
叶绿素溶液在透射光下为翠绿色，在辐射光下呈现棕红色，称为荧光现象；荧光出现后，立即中断光源，继续辐射出极微弱的红光，这种光称为磷光，这种现象称为磷光现象。） 对提取的叶绿体色素浓溶液照光，在与入射光垂直的方向上可观察到呈暗红色的荧光。离体叶绿体条件下水的分解实验(希尔反应)【希尔反应（ Hill reaction ） 】是绿色植物的离体叶绿体在光下分解水，放出氧气，同时还原电子受体的反应，它是光合作用光反应中的重要现象。氧化剂 2,6 –二氯酚靛酚是一种蓝色染料，接受电子和 H+ 后被还原成无色，可以直接观察颜色的变化，也可用分光光度计对还原量进行精确测定。光合磷酸化的机理__化学渗透学说 关于光合磷酸化的机理有多种学说，如中间产物学说、变构学说、化学渗透学说等，其中被广泛接受的是化学渗透学说。
化学渗透学说(chemiosmotic theory)由英国的米切尔(Mitchell 1961)提出，该学说假设能量转换和偶联机构具有以下特点：
①由磷脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子的透过具有选择性
②具有氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜
③膜上有偶联电子传递的质子转移系统
④膜上有转移质子的ATP酶
在解释光合磷酸化机理时，该学说强调：光合电子传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子动力(proton motive force,pmf)，并由质子动力推动ＡＴＰ的合成。许多实验都证实了这一学说的正确性。过程(1)光照强度A点含义：没有光，只进行呼吸作用B点含义：CO2吸收等于放出,即光合作用等于呼吸作用,此时没有有机物的积累.光补偿点C点含义：此时光合作用强度达最大值，不再随光照强度增大而增强。原因是受到CO2等因素限制光饱和点在一定光照强度范围内，光合速率随光照强度增强而增大；当达到C强度时，光合速率达到最大；继续增加光照强度，光合速率不再增加。 呼吸作用表观光合作用（净光合作用）真正光合作用（总光合作用）如果植物长期处于B点，没有有机物积累，植物不能生长。(1)光照强度 氧气释放量或二氧化碳吸收量或有机物积累量均可表示净光合强度 (1)光的波长通常在红光、蓝紫下光合作用快，绿光最慢表观光合作用（净光合作用）(1)光照面积真正光合作用（总光合作用）呼吸作用(2)CO2浓度空气中二氧化碳浓度增加会使光合作用加快温室栽培植物时，施用有机肥，可适当提高室内二氧化碳的浓度 (3)温度AB段随温度的升高光合作用速率加强：
B点光合作用速率达到最大；
BC段表示随温度的升高，光合速率快速下降，直至光合作用完全停止。温度可以通过影响酶的活性来影响光合作用，光合作用有最适温度，高于或低于最适温度光合作用强度减弱。
在生产上的应用：温室栽培植物。0510152025303540510152024Time of day (h)A 一天之中，光合作用强度先增加，到中午时有个短暂下降的过程，如图中A点，光合作用速率 光合速率的日变化(3)温度原因是中午温度过高，气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2减少，所以光合速率反而下降。（4）水分：
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象）。
在生产上的应用：预防干旱；适时适量灌溉。
（5）矿质元素：如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分等等 。
在生产上的应用：合理施肥，适时适量地施肥 A.在Ⅲ曲线与时间轴交点c和e时，光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2量相等
B.a点的形成是由夜间的低温造成的
C.在从时间轴上的c点开始合成有机物，到e点有机物的合成终止
D.增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度，CO2浓度和充足的水分供应
CO2浓度例题：右图曲线表示农田中Ⅰ昼夜温度变化；Ⅱ光照强度；Ⅲ植物吸收CO2的变化，请判断下列说法中不正确的是 （ ）。各种因素综合作用明确实验目的分析实验原理提出实验思路设计实验步骤预期实验结果实验变量无关变量反应变量施加干扰随机分组设置对照条件适宜重复实验观察现象测量数值操纵控制捕获设计实验方案的一般过程 探究酵母菌呼吸方式 一、研究问题：探究酵母菌呼吸方式
二、你们小组的研究假设是
（1）酵母菌能进行无氧呼吸 （2）酵母菌能进行有氧呼吸
（3）酵母菌即能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸。
三、验证假设设计的实验方案：
供选择器材：略
思考问题
（1）本实验的自变量、因变量是什么？
（2）怎样控制有氧条件？可否人工充气？怎样确保充入的气体无CO2？怎样控制无氧的条件？可否石蜡密封？
（3）怎样确定是否进行有氧呼吸或无氧呼吸？可否用呼吸作用的产物来鉴定？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？怎样鉴定有无酒精产生？
（4）怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
请用简图和文字表示实验装置和实验步骤
设计一个记录表，记录实验现象或结果。
四、你们小组的实验结论是什么？
五、反思：小组在本次实验中成功和不足之处是什么？
如何改进你们的方案？
你们小组还想继续研究的有关酵母菌的问题是什么？ 学生实验指导 面对问题，进入困惑期，在讨论的基础上不断地尝试，调整，思路渐渐清晰小组1证明了：无氧和有氧情况都可以小组2证明了：无氧和有氧情况都可以（多了一个对照组，更加严谨了）排除无关变量的干扰方法和意识，科学思维的严密性提高 葡萄糖组（对照）
葡萄糖组＋酵母菌（无氧）
葡萄糖组＋酵母菌（有氧）
加NaOH溶液排除空气中CO2对实验的干扰。2课时完成（设计，实验，交流）
学生完全自由
合作的快乐，创新的喜悦，成功的欣慰。
探究pH对过氧化氢酶的影响呈现的探究指南：①探究本实验研究哪两个变量的关系？
②本实验因变量是什么？
③用什么指标衡量酶活性的大小？
④本实验的无关变量有酶的浓度和量，缓冲液的量，过氧化氢溶液的量等，实验中是否需要控制这些无关变量？为什么？如何控制？
⑤实验中是否要考虑酶、缓冲液、过氧化氢溶液混合的先后顺序？为什么？ 学生实验现场把量筒倒扣在水中读数、给读取数据带来较大的困难，会使读取的数据偏大或偏小，从而使实验产生误差。特点：
操作难度极大，实验的成功率低，实验误差大，且实验操作过程占时也很长，给分析实验、交流与反思的时间变得极其有限。为了很好地发挥此实验在培养学生探究能力方面的重要作用，我们对此实验方案进行了改进。实验装置改进不足：连接，滤纸片大小，浸溶时间。优点：误差小了。操作简单了。A滤纸片
A吸一定量缓冲液
B吸一定量H2O2
连接AB
把B中的H2O2注入A中AB反应指标选用什么？
还是1分钟产生气体的量
产生3ml气体量所用时间?
充满一侧所用时间?
(理论上讲均可,但后者更具可行性,更精确)
创新了利用操作方法，使实验操作更简单，实验误差更小。
成功关键
A吸一定量缓冲液＋2d稀释研磨液（排出气体至一刻度，准确了）
B吸一定量H2O2
连接AB
把B中的H2O2注入A中（保持）
产生一定量（充满一侧）所用时间
具支试管中加入一定量缓冲液＋2d稀释研磨液
吸管中吸一定量H2O2
盖好后加入到具支试管中，开始记时
一定时间产生气体量优点：简单，准确，气体产量读数容易
问题倒吸现象
研磨液稀释，量少学生改进了装置二,胶头滴管改为注射器，避免了用滴管注入过氧化氢溶液时可能造成的倒吸现象；或连接一玻璃管通向量筒的底部。降低了操作的难度
节约了实验操作时间
减小了实验误差
提高了实验效果
问题的设计，帮助学生了解了实验的思维过程，引导学生学会思考、分析问题和解决问题，学会设计实验的思维方式，培养学生的创造性思维，实验的兴趣。而不是照方抓药。学生亲身参加观察、实验，能获得更清晰、印象更深刻的感性认识和个体体验，学生在实验中学会如何确认变量，如何控制变量，如何收集数据?学会设计记录表格，如何减少实验误差等探究能力，在自主解决问题的过程中还表现出很强的创造能力。例1.如右下图所示实验装置， F 、 G 为两个半透膜制成的小袋，内盛有溶液乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管。与 F 相比，G 体积较大。二者置于盛有
液体甲的大容器内，最初两个小玻璃
管内的液面高度相同。已知两种液体
的浓度梯度顺序为甲＞乙。（1）下列各图能显示今后一段时间
F和G所接玻璃管内液面变化的是（ ）A（2）下列各图能表示今后一段时间溶液乙浓度变化的是 （ ）C例1.如右下图所示实验装置， F 、 G 为两个半透膜制成的小袋，内盛有溶液乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管。与 F 相比，G 体积较大。二者置于盛有
液体甲的大容器内，最初两个小玻璃
管内的液面高度相同。已知两种液体
的浓度梯度顺序为甲＞乙。建立数学模型分析实验结果提示：F、G两装置渗透面积不同，但内外浓度差相同，因此单位面积上水的渗透速率相同，不妨假设为某一数值为：K mol/s.mm2 ，并且按半径为R的球形结构分析：失水速率为4∏R2.K，浓度变化为3 K/R（即4∏R2.K/(4/3. ∏R3)=3 K/R ）因此浓度变化与体积呈反比。
有什么启示？细胞体积越小，体表面积与体积的比值越大，越有利于细胞进行物质交换。例2.用完全培养液在相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子浓度，与实验开始时各种离子浓度之比如下图所示：分析实验结果并得出结论？（至少说出5条）？ 例2.用完全培养液在相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子浓度，与实验开始时各种离子浓度之比如下图所示：分析实验结果并得出结论？（至少说出5条）？ 结论：
浓度变化： K+等离子↓；Mg2+、Ca2+↑
植物吸收水分和吸收离子是相对独立的两个过程
吸水与吸收离子的速度不同，细胞吸收K+等离子的速度比吸水快；细胞吸收Mg2+、Ca2+的速度比吸水慢。
同一植物对不同离子的吸收速率不同，即植物对离子的吸收具有选择性。
水稻运输Si的载体多问题串1： 每种离子实验前后浓度变化？判断依据？
若无思路进一步提示：若浓度不变结果如何？从而启发学生分析问题的关键是与100%比较
浓度变化： K+等↓；Mg2+、Ca2+↑
问题串2：浓度变化原因？
（ 可能的回答：细胞吸收K+等离子，释放Mg2+、Ca2+）
提示：细胞除从溶液中吸收离子外，还吸收什么？两者是否为同一过程？判断依据？两个过程的关系是什么？（相对独立）为什么相对独立？（区别：吸收方式；联系）
浓度变化原因：吸水与吸收离子的速度不同，具体而言……
问题串3：前面比较了每种离子实验前后浓度变化，还可以比较什么？
（横向比较： 同一植物对不同离子的吸收速率
纵向比较： 不同植物对同一离子的吸收速率
不同植物对不同离子的吸收速率）
问题串4：比较的结果?(同一植物对不同离子的吸收速率不同)
问题串5：出现上述结果的原因？
（总而言之：载体蛋白的种类和数量有差异，具体而言，同一植物运输不同离子的载体数量不同）
问题串6：出现上述结果的根本原因？（基因的选择性表达）