【教學設(shè)計】《ATP的主要來源──細胞呼吸》（人教）

人民教育出版社高中（必修一）暢言教育用心用情服務(wù)教育《ATP的主要來源--細胞呼吸》合肥七中吳哲老師教材分析教材分析本節(jié)內(nèi)容是建立在學習了ATP等有關(guān)知識的基礎(chǔ)上,進一步理解ATP的主要來源—細胞呼吸。通過本節(jié)課學習,掌握細胞呼吸方式極其過程,并能將其原理應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實踐;并為學習其他生命活動奠定基礎(chǔ),是能量代謝一章的重點,也是整個《分子與細胞》的重點。教學目標教學目標【知識與能力目標】1、比較有氧呼吸、無氧呼吸過程中物質(zhì)及能量變化闡明什么是細胞呼吸；2、細胞呼吸在能量代謝中的意義；3、舉例說明細胞呼吸的應(yīng)用。【過程與方法目標】通過酵母菌細胞呼吸方式的探究培養(yǎng)學生動手、觀察、分析現(xiàn)象及分析問題的能力。【情感態(tài)度價值觀目標】1、通過學習細胞呼吸過程,認識物質(zhì)與能量的統(tǒng)一,過程與結(jié)果的統(tǒng)一；2、通過聯(lián)系身邊細胞呼吸的實例,探究細胞呼吸原理在生產(chǎn)、生活實踐中的應(yīng)用認識生物學科的價值。教學重難點教學重難點【教學重點】1、細胞呼吸的概念及意義；2、有氧呼吸、無氧呼吸方式的相同、相異過程中物質(zhì)及能量變化；3、酵母菌細胞呼吸方式的探究?！窘虒W難點】探究酵母菌細胞的呼吸方式課前準備課前準備1、多媒體課件；2、學生課前查閱相關(guān)背景資料，搜集有關(guān)的資料。教學過程教學過程創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課（展示課件3）上一節(jié)我們學習了被譽為細胞能量通貨的物質(zhì)——ATP，ATP分子高能磷酸鍵中能量的主要源就是細胞呼吸，由此可見細胞呼吸對于生物體生命活動的正常進行具有重要的意義，接下來我們就一起來具體的了解一下細胞呼吸。（展示課件3）燃燒，是一種常見的化學反應(yīng)，在日常生活中燃燒的應(yīng)用很廣泛，比如生火做飯、利用燃燒提供的能量產(chǎn)生動力（汽車、早期的火車等）、火力發(fā)電，這里所說的燃燒是一種劇烈的氧化過程，需要消耗氧氣，會產(chǎn)生二氧化碳并釋放大量的能量。其實在我們生物體內(nèi)，也在進行著一種類似于燃燒的過程——細胞呼吸。（展示課件4）【思考】細胞呼吸與體外燃燒的不同？（展示課件5）新課教學細胞呼吸的方式【實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式】首先我們先一起來認識認識我們本次實驗的主角酵母菌，酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。在本次試驗中我們需要探究的是在有氧條件和無氧條件下酵母菌的呼吸情況。（展示課件6）前面我們講到了在無機環(huán)境中的燃燒反應(yīng)需要消耗氧氣并且會產(chǎn)生二氧化碳，那么類似于燃燒過程的細胞呼吸是不是也是如此呢？針對這個問題我們進行了一個探究實驗，這個實驗的主角是——酵母菌，酵母菌其實大家都不陌生（先提問大家知不知道酵母菌在日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用），我們蒸饅頭和釀酒都會利用到它（老面饅頭：就是把一塊面團放在空氣中，目的是讓野生的酵母菌在上面繁殖，做饅頭的時候?qū)⑦@塊面團放在新面團里，而蒸出來饅頭之所以松軟可口就是因為里面的菌母在進行呼吸作用的時候產(chǎn)生了二氧化碳，那么這個過程中需不需要消耗氧氣？）（釀酒的過程其實也利用了酵母菌，但是在這個過程中產(chǎn)生了酒精，同樣的釀酒的時候又有沒有消耗氧氣，除了產(chǎn)生酒精還有沒有產(chǎn)生二氧化碳？），讓學生做出假設(shè)。（展示課件7）相關(guān)問題：（展示課件8）1、實驗的自變量—氧氣的有無2、實驗的因變量—是否有二氧化碳和酒精的生成3、設(shè)置兩個實驗組4、實驗過程中怎么保證酵母菌正常生活？（配置適宜的酵母菌培養(yǎng)液，溫度控制在25℃）5、怎樣鑒定有無二氧化碳和酒精的產(chǎn)生？如何比較產(chǎn)生的二氧化碳的多少？實驗原理：（展示課件9）1、酵母菌是單細胞真菌，屬于兼性厭氧型生物。在有氧和無氧條件下都能生存。2、CO2的檢測（1）CO2使澄清石灰水變渾濁（2）CO2使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃3、酒精的檢測橙色的重酪酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色。細胞呼吸可以分為有氧呼吸和無氧呼吸兩類。實驗裝置：步驟一：配制酵母菌培養(yǎng)液（展示課件10）步驟二：裝置的連接（展示課件11）步驟三：改進裝置（展示課件12）如何利用現(xiàn)有材料創(chuàng)設(shè)無氧條件？（展示課件13）實驗檢測：因變量的檢測順序（展示課件14）實驗結(jié)果：教師（展示課件15）實驗結(jié)論：酵母菌在有氧和無氧的條件下都能進行細胞呼吸，在有氧的條件下產(chǎn)生二氧化碳；在無氧的條件下產(chǎn)生酒精和少量二氧化碳。（展示課件16）（二）有氧呼吸（展示課件19）對于絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，有氧呼吸的主要場所是在線粒體，接下來我們先一起來復(fù)習一下線粒體的相關(guān)結(jié)構(gòu)：線粒體具有內(nèi)外兩層膜，內(nèi)膜的某些部位向內(nèi)折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加；嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質(zhì)，線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有多種與呼吸作用有關(guān)的酶；活細胞中的線粒體可以向代謝比較旺盛的地方運動。有氧呼吸的過程十分復(fù)雜，可以概括的分為三個階段，每個階段的反應(yīng)都有相應(yīng)的酶催化，提問：第一個階段發(fā)生的物質(zhì)變化是什么？（一分子的葡萄糖分解成兩分子的丙酮酸，在分解的過程中產(chǎn)生少量的[H]和少量的ATP），這個階段的能量變化是怎樣的？（釋放出少量的能量），這個階段的反應(yīng)在什么地方進行？（細胞質(zhì)基質(zhì)中）；第二階段：在線粒體基質(zhì)中，丙酮酸在水的參與下，徹底分解為二氧化碳和[H]，產(chǎn)生少量的ATP，釋放出少量的能量；第三階段：在線粒體內(nèi)膜上，前兩個階段產(chǎn)生的[H]，與氧結(jié)合生成水，釋放出大量的能量。（展示課件20）在了解有氧呼吸三個階段的具體過程之后，讓同學們書寫有氧呼吸的總方程式：（展示課件20）注：參與三個階段的酶不相同水是在第二個階段參與進去的氧氣是在第三個階段參與進去的請學生們看書本，總結(jié)有氧呼吸的概念：有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。（三）無氧呼吸除了酵母菌，馬鈴薯塊莖、蘋果果實等植物器官的細胞，動物骨骼肌的肌細胞等也可以在缺氧的條件下進行無氧呼吸，例如蘋果放久的會出現(xiàn)酒精味，就是無氧呼吸產(chǎn)生了酒精。（展示課件21）無氧呼吸：大多數(shù)植物細胞（根細胞）——酒精+二氧化碳馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚——乳酸動物細胞——乳酸微生物：乳酸菌——乳酸酵母菌——酒精+二氧化碳（酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸也叫發(fā)酵）對比有氧呼吸的過程，讓學生自學無氧呼吸的全過程：無氧呼吸分為幾個階段？各階段的反應(yīng)分別在什么場所進行？各個階段都發(fā)生了哪些物質(zhì)變化？各個階段的能量變化是怎樣的？跟有氧呼吸相比較有哪些異同（呼吸場所、是否需氧、分解產(chǎn)物、釋放能量的多少）？（展示課件22、23）學生看書本總結(jié)歸納出無氧呼吸的定義：是指細胞在無氧的條件下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物氧化分解，產(chǎn)生酒精和二氧化碳或者轉(zhuǎn)化成乳酸，釋放少量能量，生成少量ATP的過程。細胞呼吸原理的應(yīng)用（展示課件24）1、在釀酒業(yè)上的應(yīng)用：先通氣，讓酵母菌進行有氧呼吸，使其數(shù)量增加；然后隔絕空氣，使其發(fā)酵，產(chǎn)生酒精。2、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上：中耕松土，促進根系的有氧呼吸，有利于根系的生長及對礦質(zhì)離子的吸收。3、在醫(yī)學上：利用氧氣抑制破傷風等厭氧型細菌的繁殖。4、在物質(zhì)的儲存時：控制氧氣的濃度，抑制其呼吸作用，減少有機物的消耗。細胞呼吸要消耗有機物，使有機物積累減少因此，對糧食儲藏和果蔬保鮮來說，又要設(shè)法降低細胞的呼吸強度，盡可能減少有機物的消耗等。糧食儲藏:低溫，低氧，干燥果蔬保鮮：低溫，低氧，低濕【與生活的聯(lián)系】我們購買罐頭食品時發(fā)現(xiàn)有這樣的說明：若真空安全鈕鼓起請勿購買。請問這是什么原因？（展示課件25）這說明罐頭食品在生產(chǎn)時滅菌不徹底，微生物在無氧條件下發(fā)生無氧呼吸產(chǎn)生了CO2使真空安全鈕鼓起說明食物可能變質(zhì)。（五）補充：影響細胞呼吸的因素1、內(nèi)因（展示課件26）：不同種類的植物呼吸速率不同，旱生植物＜水生植物、陰生植物＜陽生植物。同一植物的不同生長發(fā)育時期的呼吸速率不同，如幼苗期、開花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。同一植物不同器官呼吸速率不同，生殖器官＞營養(yǎng)器官2、外因（展示課件27）：（1）溫度通過影響呼吸酶活性來影響呼吸強度。（2）O2濃度：在一定范圍內(nèi)，隨著O2增加，有氧呼吸強度增加，但O2濃度達到一定值