生物的呼吸作用

教學(xué)目標(biāo)

一、知識(shí)方面
　　1、使學(xué)生了解呼吸作用的概念
　　2、使學(xué)生掌握有氧呼吸的過程
　　3、使學(xué)生理解有氧呼吸和無氧呼吸的異同
　　4、使學(xué)生理解呼吸作用的意義
　　5、使學(xué)生理解呼吸作用的本質(zhì)
　　6、使學(xué)生理解呼吸作用和光合作用這兩種生物界最重要的兩種生理過程的區(qū)別與聯(lián)系
二、能力方面
　　1、通過分析有氧呼吸的過程，訓(xùn)練學(xué)生分析問題的能力，培養(yǎng)他們良好的思維品質(zhì)。
　　2、通過讓學(xué)生對(duì)比有氧呼吸和無氧呼吸的異同、光合作用和呼吸作用的異同，培養(yǎng)學(xué)生列表比較能力和歸納的能力。
三、情感、態(tài)度、價(jià)值觀方面
　　通過引導(dǎo)學(xué)生討論利用光合作用、呼吸作用的原理，提出使作物增產(chǎn)的措施，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的理解，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心身邊的科學(xué)的意識(shí)，同時(shí)進(jìn)行生命科學(xué)價(jià)值觀的教育。

 

教學(xué)建議

教材分析

　　本節(jié)是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。教材包括、有氧呼吸、無氧呼吸以及呼吸作用的意義等四部分內(nèi)容。
　　1、呼吸作用的概念
　　教材中提及的呼吸的概念基本上和初中生物課本中提到的類似，只是更加強(qiáng)調(diào)發(fā)生的部位在細(xì)胞中，氧化的底物不只是葡萄糖，還有糖類、脂類和蛋白質(zhì)，這部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)呼吸作用原理起到承上啟下的作用。
　　2、有氧呼吸
　　教材首先指出有氧呼吸是高等動(dòng)、植物進(jìn)行呼吸作用的主要形式，通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸。
　　接著教材給出了有氧呼吸的總反應(yīng)式，在此基礎(chǔ)上結(jié)合插圖闡述了有氧呼吸全過程的三個(gè)階段、并且指出了各階段進(jìn)行的場(chǎng)所：
　　第一階段是葡萄糖脫氫，產(chǎn)生還原性氫、丙酮酸和少量的ATP，這個(gè)階段在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中進(jìn)行。
　　第二階段是丙酮酸繼續(xù)脫氫，同時(shí)需要水分子參與反應(yīng)，產(chǎn)生還原性氫、二氧化碳和少量的ATP，這個(gè)階段在線粒體中進(jìn)行。
　　第三階段是前兩階段脫下的氫與氧氣結(jié)合生成水，這一階段產(chǎn)生了大量的ATP，這個(gè)階段也在線粒體中進(jìn)行。
　　3、無氧呼吸
　　教材首先說明生物一般是在無氧條件下能進(jìn)行無氧呼吸，并分別闡述了高等植物細(xì)胞的無氧呼吸及其場(chǎng)所、高等動(dòng)物細(xì)胞的無氧呼吸及其場(chǎng)所。
　　然后教材對(duì)一些高等植物的某些部分在進(jìn)行無氧呼吸時(shí)也可以產(chǎn)生乳酸又做了補(bǔ)充說明；同時(shí)教材還用小號(hào)字對(duì)有氧呼吸的進(jìn)化做了簡(jiǎn)要的介紹。
　　教師在這里應(yīng)補(bǔ)充無氧呼吸與發(fā)酵這一組學(xué)生易混淆的概念。
　　4、有氧呼吸與無氧呼吸的異同
　　教材是以圖表結(jié)合講述的形式，對(duì)有氧呼吸和無氧呼吸的區(qū)別進(jìn)行了比較。
　　5、呼吸作用的意義
　　教材從兩個(gè)方面論述了呼吸作用的意義，其一，為生物體的生命活動(dòng)提供能量；其二，為其他化合物的合成提供能量；在這里教師有必要對(duì)呼吸的意義作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，如：呼吸作用過程中的中間代謝產(chǎn)物是進(jìn)行各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的原料；再如有氧呼吸的出現(xiàn)對(duì)生物進(jìn)化速度所起的巨大推動(dòng)作用等。

教法建議

1、引言
　　因?yàn)楹粑�作用在初中生物課上也是重點(diǎn)學(xué)習(xí)的重要生物學(xué)原理之一，所以學(xué)生對(duì)呼吸作用的最基本的物質(zhì)變化和能量變化還是有基礎(chǔ)的，因此引言可從學(xué)生已有的對(duì)呼吸的理解作為切入點(diǎn)，教師可設(shè)計(jì)問題串檢測(cè)學(xué)生對(duì)呼吸的理解程度，并把引言和教材中的呼吸作用概念合并在一起進(jìn)行教學(xué)。

2、有氧呼吸
　　（1）讓學(xué)生比較初中和高中生物學(xué)課本所給的有氧呼吸的總反應(yīng)方程式，在比較中體會(huì)有氧呼吸的產(chǎn)物與反應(yīng)物都需要水這一事實(shí)。
　�。�2）有氧呼吸的過程
　�、儆醒鹾粑�過程程中的物質(zhì)變化和ATP的產(chǎn)生
　　在引導(dǎo)學(xué)生討論以葡萄糖為底物的有氧呼吸的三個(gè)階段時(shí)，可采用如下教法：教師一邊寫化學(xué)反應(yīng)程式，一邊讓學(xué)生配平反應(yīng)式，同時(shí)參看課本圖解的方法來進(jìn)行教學(xué)。
　　A、第一階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中，一個(gè)分子的葡萄糖分解成兩個(gè)分子的丙酮酸，同時(shí)脫下4個(gè)[H]；在葡萄糖分解的過程中釋放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。
　　B、第二階段：丙酮酸進(jìn)入線粒體的基質(zhì)中，兩分子丙酮酸和6個(gè)水分子中的氫全部脫下，共脫下20個(gè)[H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此過程釋放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。
　　C、第三階段：在線粒體的內(nèi)膜上，前兩階段脫下的共24個(gè)[H]與從外界吸收或葉綠體光合作用產(chǎn)生的6個(gè)O2結(jié)合成水；在此過程中釋放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生大量的ATP。
　　教師可指導(dǎo)學(xué)生把有氧呼吸的三個(gè)階段進(jìn)行表解分析。
　�。�3）有氧呼吸過程中能量變化
　　教師應(yīng)向?qū)W生說明，在有氧呼吸過程中，葡萄糖徹底氧化分解，1mol的葡萄糖在徹底氧化分解以后，共釋放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的能量都有以熱能的形式散失了。
　�。�4）在學(xué)生完全清楚了有氧呼吸的三個(gè)步驟后，教師應(yīng)提一些綜合性的問題，讓學(xué)生在討論過程中，深化對(duì)有氧呼吸過程的理解。
　　為使學(xué)生樹立學(xué)以致用的觀念，同時(shí)也是對(duì)上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，教師還可以提一些利用有氧呼吸原理用于生產(chǎn)實(shí)踐的相關(guān)問題，供學(xué)生討論，同時(shí)加深對(duì)有氧呼吸的理解。比如教師可設(shè)計(jì)這樣的問題：
　　“如果有人向你請(qǐng)教怎么能長(zhǎng)期儲(chǔ)存農(nóng)作物種粒、蔬菜或水果，你能利用學(xué)過的呼吸作用原理，提供一些有價(jià)值的建議或措施嗎？”
　　3、無氧呼吸
　�。�1）無氧呼吸的概念
　　教師可引導(dǎo)學(xué)生討論：“生物體在什么情況下，可能會(huì)供氧不足？”，這樣很自然地有了下一設(shè)問：“在缺氧條件下，生物體如何呼吸呢？”從而引入對(duì)無氧呼吸的學(xué)習(xí)。
　　教師應(yīng)向?qū)W生解釋我們平常所說的呼吸作用實(shí)際上指的有氧呼吸，它是在有氧的條件下進(jìn)行的。無氧呼吸一般是指細(xì)胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過程。這個(gè)過程對(duì)于高等生物稱為無氧呼吸，如果是微生物（如乳酸菌、酵母菌），則習(xí)慣上稱為發(fā)酵。
　　（2）無氧呼吸的過程
　　教師可采用一邊寫化學(xué)方程式，一邊讓學(xué)生配平反應(yīng)式的方法進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析討論高等植物細(xì)胞的無氧呼吸過程及其場(chǎng)所、高等動(dòng)物細(xì)胞的無氧呼吸過程及其場(chǎng)所。最后總結(jié)無氧呼吸的全過程。
　　第一階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中，與有氧呼吸的第一階段完全相同。
　　第二階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解為酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化為乳酸。
　　為使學(xué)生加深對(duì)無氧呼吸的理解，教師可設(shè)計(jì)一些問題供學(xué)生討論。
　　4、有氧呼吸與無氧呼吸的比較
　　有氧呼吸和無氧呼吸從葡萄糖到丙酮酸這一階段完全相同，只是從丙酮酸開始它們分別沿不同的途徑形成不同的產(chǎn)物。
　　教師可引導(dǎo)學(xué)生用表解的形式比較有氧呼吸與無氧呼吸的異同。
　　教師為學(xué)生提供有價(jià)值的，與學(xué)生生活密切相關(guān)的討論話題，以強(qiáng)化對(duì)二者聯(lián)系的理解。如可提問題：
　　①你每天都進(jìn)行很多運(yùn)動(dòng)吧？你是否想過，當(dāng)你進(jìn)行不同形式的運(yùn)動(dòng)時(shí)，你的身體其實(shí)采用不同的方式為你供能呢？
　　②病毒進(jìn)行有氧呼吸還是無氧呼吸？
　　5、有氧呼吸與光合作用的異同
　　教師可引導(dǎo)學(xué)生用表解的形式比較有氧呼吸與光合作用的異同。
　　此時(shí)教師可為學(xué)生提供一些可供討論的與人類生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系的話題來分析，以訓(xùn)練其分析問題的能力。如教師可問：
　　“你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？”
　　6、呼吸作用的意義
　　教師可從下面幾個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生分析呼吸作用的意義
　　（1）為生物體的生命活動(dòng)提供能量；
　　（2）為其他化合物的合成提供能量；
　　（3）呼吸作用過程中的中間代謝產(chǎn)物是進(jìn)行各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的原料，例如，呼吸作用的中間產(chǎn)物丙酮酸，在酶的作用下可迅速轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸、酶、色素、植物激素等各類物質(zhì)�？梢哉f，呼吸作用是生物體內(nèi)各種有機(jī)物相互轉(zhuǎn)化的樞紐，它把生物體的糖代謝、脂類代謝、蛋白質(zhì)代謝等連成了一個(gè)整體。
　�。�4）有氧呼吸的出現(xiàn)對(duì)生物進(jìn)化速度所起的巨大推動(dòng)作用。

 

教學(xué)設(shè)計(jì)方案（一）

【課題】 第七節(jié)  生物的呼吸作用

【教學(xué)重點(diǎn)】 有氧呼吸的過程；有氧呼吸和無氧呼吸的異同；呼吸作用的本質(zhì)；呼吸作用和光合作用的區(qū)別與聯(lián)系。

【教學(xué)難點(diǎn)】有氧呼吸過程；無氧呼吸的過程

【課時(shí)安排】2課時(shí)

【教學(xué)手段】掛圖、板圖、多媒體課件

【教學(xué)過程】

第一課時(shí)

1、引言

　　因?yàn)楹粑�作用在初中生物學(xué)課上也是重點(diǎn)學(xué)習(xí)的重要生物學(xué)原理之一，所以學(xué)生對(duì)呼吸作用的最基本的物質(zhì)變化和能量變化還是有基礎(chǔ)的，因此引言可從學(xué)生已有的對(duì)呼吸的理解作為切入點(diǎn)，教師可用下面的問題串檢測(cè)學(xué)生對(duì)呼吸的理解程度：

　　你能寫出呼吸作用的化學(xué)反應(yīng)方程式嗎？

　　呼吸作用的最本質(zhì)的物質(zhì)變化是什么？

　　呼吸作用最本質(zhì)的能量變化是什么？

　　呼吸作用發(fā)生在生物體的哪個(gè)部位？

　　呼吸作用的原料是什么？等等

　　因此，可以把引言和教材中的呼吸作用概念合并在一起進(jìn)行教學(xué)。

2、有氧呼吸

　　（1）讓學(xué)生比較初中和高中生物學(xué)課本所給的的有氧呼吸的總反應(yīng)方程式，在比較中體會(huì)有氧呼吸的產(chǎn)物與反應(yīng)物都需要水這一事實(shí)。

　�。�2）有氧呼吸的過程

　�、儆醒鹾粑�過程程中的物質(zhì)變化和ATP的產(chǎn)生

　　在引導(dǎo)學(xué)生討論以葡萄糖為底物的有氧呼吸的三個(gè)階段時(shí)，可采用如下教法：教師一邊寫化學(xué)反應(yīng)程式，一邊讓學(xué)生配平化學(xué)反應(yīng)式，同時(shí)參看課本的圖解的的方法來進(jìn)行教學(xué)。

　　A、第一階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中，一個(gè)分子的葡萄糖分解成兩個(gè)分子的丙酮酸，同時(shí)脫下4個(gè)[H]；在葡萄糖分解的過程中釋放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。

　　B、第二階段：丙酮酸進(jìn)入線粒體的基質(zhì)中，兩分子丙酮酸和6個(gè)水分子中的氫全部脫下，共脫下20個(gè)[H]，丙酮被氧化分解成二氧化碳；在此過程釋放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。

C、第三階段：在線粒體的內(nèi)膜上，前兩階段脫下的共24個(gè)[H]與從外界吸收或葉綠體光合作用產(chǎn)生的6個(gè)O2結(jié)合成水；在此過程中釋放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生大量的ATP。

教師可指導(dǎo)學(xué)生把有氧呼吸的三個(gè)階段進(jìn)行表解分析，如

第一階段

第二階段

第三階段

場(chǎng)所

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

線粒體

線粒體

反應(yīng)物

葡萄糖

丙酮酸和水

還原性氫和氧氣

生成物

丙酮酸和還原性氫

二氧化碳和還原性氫

水

產(chǎn)生ATP數(shù)量

少量（2）

少量（2）

大量（4）

需要ATP數(shù)量

需要（2）

不需要

不需要

氧的關(guān)系

無關(guān)

無關(guān)

有關(guān)

（3）有氧呼吸過程中能量變化

　　教師應(yīng)向?qū)W生說明，在有氧呼吸過程中，葡萄糖徹底氧化分解，1mol的葡萄糖在徹底氧化分解以后，共釋放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的能量都以熱能的形式散失了。

　�。�4）在學(xué)生完全清楚了有氧呼吸的三個(gè)步驟后，教師應(yīng)提一些綜合性的問題，讓學(xué)生在討論過程中，深化對(duì)有氧呼吸過程的理解：

　　①如：教師應(yīng)使學(xué)生明白有機(jī)物在體外氧化（即燃燒）與有機(jī)物在體內(nèi)氧化的化學(xué)本質(zhì)是完全一樣的，但其化學(xué)反應(yīng)的歷程卻是不一樣的，為此可提出這樣的問題：“有人說葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)的氧化就是葡萄糖在體內(nèi)的“燃燒”過程，你認(rèn)為這一說法有道理嗎？”

　　本題涉及到了生物體的另一項(xiàng)極其重要的生理過程，即呼吸作用。首先分析一下葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)的這種生理作用為什么可以叫“燃燒”，我們從對(duì)下表的分析入手，深入了解一下呼吸作用。

　�、谠偃纾阂龑�(dǎo)學(xué)生分析明白有氧呼吸為什么是一個(gè)氧化分解過程，教師可提出這樣問題：“你能分析一下為什么呼吸作用與有機(jī)物的氧化分解是同一個(gè)含義嗎？”

　　氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)實(shí)際上是物質(zhì)得失電子的問題，對(duì)于一個(gè)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，可以有一個(gè)較為簡(jiǎn)單的方法判斷是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)，若一個(gè)有機(jī)化合物去氫或加氧，這個(gè)物質(zhì)就是被氧化了，如果一個(gè)有機(jī)化合物加氫或去氧，這個(gè)物質(zhì)就是被還原了。教學(xué)設(shè)計(jì)方案

第二課時(shí)

1、引言

　　為使學(xué)生樹立學(xué)以致用的觀念，同時(shí)又是對(duì)上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，教 師還可以提一些利用有氧呼吸原理用于人們生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)的問題，供學(xué)生討論，同時(shí)加深對(duì)有氧呼吸的理解。比如教師可設(shè)計(jì)這樣的問題：

　　“如果有人向?qū)W生請(qǐng)教怎么能長(zhǎng)期儲(chǔ)存農(nóng)作物種粒、蔬菜或水果，學(xué)生能利用學(xué)過的呼吸作用原理，提供一些有價(jià)值的建議或措施嗎？”

　　本題實(shí)際是要學(xué)生來分析如何控制儲(chǔ)存室的環(huán)境因素，即貯藏條件。

　　農(nóng)作物種粒、蔬菜或水果都是有生命的，不斷地進(jìn)行著呼吸作用。如果呼吸速率快，會(huì)引起有機(jī)物的大量消耗，造成儲(chǔ)存量減少而且影響品質(zhì)；呼吸作用放出的水，又會(huì)造成儲(chǔ)存環(huán)境濕度過大；呼吸放出的熱量，會(huì)使儲(chǔ)存環(huán)境溫度升高；高溫、高濕的環(huán)境會(huì)使儲(chǔ)存室中的有害細(xì)菌、霉菌大量滋生繁殖，導(dǎo)致作物種子、蔬菜或水果腐爛變質(zhì)；同時(shí)高溫、高濕的環(huán)境反過來又會(huì)進(jìn)一步加快呼吸作用的速率，造成惡性循環(huán)。

　　因此為了能達(dá)到長(zhǎng)期儲(chǔ)存的目的，人們總是希望儲(chǔ)存物的有氧呼吸或無氧呼吸都減弱一些。大家都知道，呼吸作用是受控狀態(tài)下對(duì)葡萄糖的氧化分解過程，而酶是調(diào)控這一過程的關(guān)鍵因素之一，同時(shí)酶又受到諸多因素的影響。因此，凡能影響呼吸作用過程中酶的各種因素，就必然會(huì)影響呼吸作用的速率。

　　哪些因素會(huì)降低呼吸作用呢？

　　其一是儲(chǔ)存濕度，即作物種子含水量這個(gè)因素。我們知道，當(dāng)生物體中自由水與結(jié)合水的比例升高時(shí)，其代謝速率就會(huì)相應(yīng)增強(qiáng)，因此對(duì)作物種子而言，入庫(kù)前的晾曬是必須的，而且種子含水量要低于一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才準(zhǔn)入庫(kù)。有關(guān)部門規(guī)定的安全水分標(biāo)準(zhǔn)：在長(zhǎng)江下游地區(qū)，小麥種子含水量是12.5%以下，稻谷是14.5%以下；廣東省，稻谷是13.5%以下，因?yàn)槟戏礁邷囟酀�，要求更高一些。�?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，稻谷等種子含水量超過14.5%時(shí)呼吸速率即會(huì)驟然上升。

　　其二是儲(chǔ)存溫度因素。酶活性在一定溫度范圍內(nèi)，是隨著溫度的升高而增強(qiáng)的，因此降低儲(chǔ)存室的溫度也是行之有效的方法之一。

　　其三是氧氣濃度。氧氣是有氧呼吸的原料，二氧化碳是呼吸作用的產(chǎn)物，根據(jù)化學(xué)平衡原理，降低反應(yīng)物濃度或增加產(chǎn)物濃度都會(huì)降低呼吸作用的速率。如番茄儲(chǔ)存過程中可抽去空氣，補(bǔ)充氮?dú)�，把氧濃度調(diào)節(jié)到3-6%左右，這樣，番茄可貯藏1個(gè)月甚至3個(gè)月以上。

　　這里有一個(gè)問題必須提一提，有的同學(xué)認(rèn)為：把氧氣濃度減得越低，呼吸作用速率就越低，這種看法對(duì)嗎？不完全對(duì)，當(dāng)環(huán)境中無氧氣時(shí)，有些植物細(xì)胞可進(jìn)行無氧呼吸，而氧氣的存在可以起到抑制無氧呼吸的作用，因此氧氣應(yīng)調(diào)節(jié)到一個(gè)合適濃度，在這個(gè)濃度下，氧氣濃度無論對(duì)無氧呼吸還是有氧呼吸都可起抑制作用。

　　當(dāng)然，為了長(zhǎng)期儲(chǔ)存作物種粒、蔬菜或水果，還應(yīng)注意防治害蟲、消毒滅菌、保鮮保質(zhì)等諸多問題。

　　綜上，大致歸納出儲(chǔ)存環(huán)境的三點(diǎn)最基本要求是低溫、低濕、低氧。

　　2、無氧呼吸

　�。�1）無氧呼吸的概念

　　教師可引導(dǎo)學(xué)生討論：“生物體在什么情況下，可能會(huì)供氧不足？”，這樣很自然地有了下一設(shè)問：“在缺氧條件下，生物體如何呼吸呢？”。從而引入對(duì)無氧呼吸的學(xué)習(xí)。

　　教師應(yīng)向?qū)W生解釋我們平常所說的呼吸作用實(shí)際上指的有氧呼吸，它是在有氧的條件下進(jìn)行的。無氧呼吸一般是指細(xì)胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過程。這個(gè)過程對(duì)于高等生物稱為無氧呼吸，如果是微生物（如乳酸菌、酵母菌），則習(xí)慣上稱為發(fā)酵。細(xì)胞內(nèi)無氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

　�。�2）無氧呼吸的過程

　　教師可采用一邊寫化學(xué)方程式，一邊讓學(xué)生配平反應(yīng)式的方法進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析討論高等植物細(xì)胞的無氧呼吸過程及其場(chǎng)所、高等動(dòng)物細(xì)胞的無氧呼吸過程及其場(chǎng)所。

　　最后總結(jié)無氧呼吸的全過程

　　第一階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中，與有氧呼吸的第一階段完全相同。

　　第二階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解為酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化為乳酸。

　　對(duì)基礎(chǔ)較好的班，可適當(dāng)補(bǔ)充無氧呼吸進(jìn)化到有氧呼吸的歷程：在遠(yuǎn)古時(shí)期，地球的大氣中沒有氧氣，那時(shí)微生物的呼吸都是無氧呼吸。隨著大氣中出現(xiàn)了氧氣，細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)了有氧呼吸的酶類，在無氧呼吸的基礎(chǔ)上發(fā)展出有氧呼吸。由于有氧呼吸比無氧呼吸產(chǎn)生更多的ATP，為生物體提供更多的可做功的自由能，有氧呼吸逐漸成為絕大多數(shù)生物的主要呼吸形式。有些生物的無氧呼吸的能力一直保留到現(xiàn)在，使這些生物體或部分器官組織在缺氧條件下仍可提供生命活動(dòng)所需的能量，這充分體現(xiàn)了在分子水平同樣有著生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)現(xiàn)象。

　　為使學(xué)生加深對(duì)無氧呼吸的理解，教師可設(shè)計(jì)一些問題供學(xué)生討論：

　　①無氧呼吸的產(chǎn)物有酒精或乳酸，其產(chǎn)物的差異由什么決定的？

　�、跒槭裁礋o氧呼吸釋放出的能量比有氧呼吸要少得多？

　　在無氧呼吸中，葡萄糖并不是完全的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生酒精和乳酸的過程中還有還原反應(yīng)，因此產(chǎn)生的是不徹底的氧化產(chǎn)物，分解時(shí)所釋放出的能量比有氧呼吸釋放出就少得多。例如，1mol葡萄糖在分解成乳酸后，共釋放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量含有存在ATP中，其余的能量都以熱能的形式散失了。

　�、勰苓M(jìn)行有氧呼吸的生物，如酵母菌，在缺氧情況下進(jìn)行無氧呼吸，為什么在有氧氣存在的條件下，無氧呼吸會(huì)受到抑制？

　　但由于缺氧，葡萄糖不能徹底分解，產(chǎn)生的酒精或乳酸等分解不徹底的產(chǎn)物中還儲(chǔ)存著許多能量，所以釋放出的能量較少，如果長(zhǎng)期缺氧就難以維持正常的生命活動(dòng)；同時(shí)無氧呼吸產(chǎn)生的酒精或乳酸對(duì)生物體也有一定的毒害作用，因此能進(jìn)行有氧呼吸的生物不能忍受長(zhǎng)時(shí)間的無氧呼吸。

　�、転槭裁唇湍妇�由無氧呼吸轉(zhuǎn)為有氧呼吸后，其葡萄糖的消耗量會(huì)大大降低（即所謂的巴斯德效應(yīng)）？

　�、菽隳茉谏�活實(shí)際中列舉出實(shí)例來說明在酒精或乳酸中還儲(chǔ)存著能量嗎？

　　3、有氧呼吸與無氧呼吸的比較

　　有氧呼吸和無氧呼吸從葡萄糖到丙酮酸這一階段完全相同，只是從丙酮酸開始它們分別沿不同的途徑形成不同的產(chǎn)物。

　　教師可引導(dǎo)學(xué)生用表解的形式比較有氧呼吸與無氧呼吸的異同

項(xiàng)目

有氧呼吸

無氧呼吸

呼吸場(chǎng)所

第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，第二、三階段在線粒體

全過程均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

是否需氧

第一、二階段不需要氧氣，第三階段需要氧氣

全過程均不需要氧氣

氧化分解是否徹底

徹底

不徹底

氧化產(chǎn)物

二氧化碳和水

有小分子有機(jī)物存在于最終氧化產(chǎn)物中，如酒精或乳酸

能量釋放

釋放出大量能量

釋放出少量能量

產(chǎn)生ATP數(shù)目

1mol葡萄糖可產(chǎn)生36或38molATP

1mol葡萄糖可產(chǎn)生2molATP

是否需酶

需要酶

需要酶

化學(xué)本質(zhì)

氧化分解有機(jī)物，釋放能量

氧化分解有機(jī)物，釋放能量

　教師為學(xué)生提供有價(jià)值的，與學(xué)生生活密切相關(guān)的討論話題，以強(qiáng)化對(duì)二者聯(lián)系的理解。如可提問題：

　�、倌忝刻於歼M(jìn)行很多運(yùn)動(dòng)吧？你是否想過，當(dāng)你進(jìn)行不同形式的運(yùn)動(dòng)時(shí)，你的身體其實(shí)采用不同的方式為你供能呢？

　　這個(gè)問題涉及了人體不同運(yùn)動(dòng)所利用的能源物質(zhì)和產(chǎn)能方式的問題。

　　糖類、脂肪、蛋白質(zhì)都可以提供能量，但糖類是體育活動(dòng)的主要能源。

　　我們先以運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練為例：

　　運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練所消耗的絕大數(shù)能量來源于葡萄糖和糖元。在任何運(yùn)動(dòng)的最初半個(gè)小時(shí)內(nèi)，能量的主要來源都是肌肉中的糖元。肌肉通常能儲(chǔ)存大約275克糖元，足以供給90分鐘以內(nèi)運(yùn)動(dòng)所需要的“燃料”；90-120分鐘的持續(xù)運(yùn)動(dòng)之后，糖元的儲(chǔ)存量減小，而肌肉則開始利用血糖中的能量。儲(chǔ)存的糖元一旦被用光，運(yùn)動(dòng)員就精疲力竭。

　　儲(chǔ)存在皮下和肌肉中的脂肪雖然儲(chǔ)存的能量多，但不如糖類的能量那樣易被利用，在運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)30分鐘后才會(huì)有較多的脂肪被轉(zhuǎn)化為能量。脂肪的利用量越多，消耗的糖元就越少。因?yàn)樘窃�的�?chǔ)存量是有限的，而脂肪的儲(chǔ)存量相對(duì)豐富，所以對(duì)于持久的運(yùn)動(dòng)來說，脂肪是更好的能源，但它不能像糖類那樣可迅速地轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰�，而且需要更多的氧氣去氧化它�?

　　人們長(zhǎng)期以來誤認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員最重要的養(yǎng)分是蛋白質(zhì)，如古代的運(yùn)動(dòng)員強(qiáng)調(diào)高蛋白飲食，但實(shí)際上人體只有在饑餓或極度營(yíng)養(yǎng)不良時(shí)才使用蛋白質(zhì)作為直接的能源，所以蛋白質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的能量需要起不到太大的作用。

　　再說說你吧。

　　你的身體可根據(jù)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間和頻繁程度而利用不同量的糖類和脂肪。

　　而且你的運(yùn)動(dòng)有可能是厭氧的，也有可能是需氧的。厭氧運(yùn)動(dòng)一般是高強(qiáng)度、短時(shí)間的，這時(shí)肌肉不能及時(shí)獲得其所需要的全部氧氣，這類運(yùn)動(dòng)包括200-400米短跑、50米游泳、舉重、足球、籃球、排球等，這些運(yùn)動(dòng)需要在短時(shí)間內(nèi)迅速爆發(fā)性地提供大量能量。在厭氧運(yùn)動(dòng)中人體主要是利用糖元，雖然每次爆發(fā)運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，但多次累積的結(jié)果也會(huì)導(dǎo)致糖元的耗盡。

　　需氧運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度方面一般是低等到中等程度的，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，例如馬拉松賽跑、長(zhǎng)距離游泳或騎自行車、慢跑等。在這些運(yùn)動(dòng)中，肌肉細(xì)胞能夠獲得它們所需要的絕大部分氧氣，能源物質(zhì)大約70%來自于糖元，其余來自于脂肪。

　　通過上面的分析學(xué)生可能已經(jīng)知道，生物體產(chǎn)生ATP的方式大致有三：有氧呼吸（大量）、無氧呼吸（少量）及磷酸肌酸中能量的轉(zhuǎn)移（少）。在不同的生理狀態(tài)下，主要通過何種途徑形成ATP，就需要理解有氧呼吸、無氧呼吸、磷酸肌酸的反應(yīng)產(chǎn)物及供能的特點(diǎn)。

　　當(dāng)你進(jìn)行長(zhǎng)跑時(shí)（比如說5000跑或10000米跑，要提問學(xué)生是否跑過），此時(shí)為需氧運(yùn)動(dòng)，此過程中供能的主要方式是有氧呼吸；

　　當(dāng)你進(jìn)行200米跑時(shí)為厭氧運(yùn)動(dòng)，此過程中主要的供能方式是無氧呼吸，而人體糖類物質(zhì)無氧呼吸產(chǎn)物是乳酸，因此血液中乳酸含量顯著增加；

　　當(dāng)你進(jìn)行100米跑時(shí)情況較為特殊，此過程特點(diǎn)是在非常短的時(shí)間內(nèi)從靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到高速狀態(tài)，需要消耗大量的能量，但此時(shí)有氧呼吸，甚至于無氧呼吸都沒有及時(shí)被調(diào)動(dòng)起來，以適應(yīng)這種高能量需求，怎么辦呢？原來此時(shí)ATP的合成完全依靠體內(nèi)高能化合物磷酸肌酸的能量轉(zhuǎn)移。當(dāng)磷酸肌酸分解為肌酸和磷酸時(shí)，能釋放出大量的能量迅速形成ATP，供機(jī)體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)能量的需求。要注意由磷酸肌酸轉(zhuǎn)移到ATP的能量是非常有限的，不能維持較長(zhǎng)的時(shí)間。

　　學(xué)生會(huì)有這樣的常識(shí)，就是當(dāng)自己劇烈運(yùn)動(dòng)（如400米跑）后，機(jī)體已不處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，還會(huì)持續(xù)劇烈呼吸一段時(shí)間？剛才提到過，人體在厭氧運(yùn)動(dòng)時(shí)，無氧呼吸占優(yōu)勢(shì)，人體在需氧運(yùn)動(dòng)時(shí)，有氧呼吸占優(yōu)勢(shì)，其實(shí)只要人處于劇烈運(yùn)動(dòng)中，不論是厭氧運(yùn)動(dòng)還是需氧運(yùn)動(dòng)，都會(huì)有無氧呼吸存在，而細(xì)胞的無氧呼吸都會(huì)有糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乳酸，這是人體細(xì)胞尤其是肌肉細(xì)胞處于缺氧狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生ATP的一種應(yīng)急手段。由于乳酸可在肝臟再轉(zhuǎn)化為丙酮酸，進(jìn)而在有氧條件下被徹底氧化為二氧化碳和水，而把乳酸間接氧化為二氧化碳和水的過程中需要大量氧氣。因此，劇烈運(yùn)動(dòng)后的一段時(shí)間的深呼吸實(shí)際上是使人體攝入更多的氧氣，以抵償在運(yùn)動(dòng)時(shí)氧氣的虧欠，所以有一個(gè)有趣的名字來說明此種現(xiàn)象，叫“還氧債”。

　�、诓《具M(jìn)行有氧呼吸還是無氧呼吸？

　　正確的答案是：病毒既不進(jìn)行有氧呼吸，也不進(jìn)行無氧呼吸。那么病毒進(jìn)行各種生命活動(dòng)的能量，即ATP從何而來呢？原來，病毒是一種非常特殊的生命體，它所需的ATP、合成蛋白質(zhì)所需的氨基酸，復(fù)制、轉(zhuǎn)錄所需的核苷酸等物質(zhì)全部是從宿主細(xì)胞（即病毒所寄生的活細(xì)胞）中獲得。所以說，病毒只能生活在活細(xì)胞中，一旦離開了活細(xì)胞，病毒不表現(xiàn)出任何生命現(xiàn)象。

　　4、有氧呼吸與光合作用的異同

　　教師可引導(dǎo)學(xué)生用表解的形式比較有氧呼吸與光合作用的異同

比較項(xiàng)目

光合作用

有氧呼吸

區(qū)

別

反應(yīng)部位

光反應(yīng)在葉綠體的基粒片層結(jié)構(gòu)（類囊體）的薄膜上，暗反應(yīng)在葉綠體的基質(zhì)中

第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，第二、三階段在線粒體中

所需條件

光反應(yīng)需要光，暗反應(yīng)不需要光，需酶

只需酶

物質(zhì)變化

無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物

有機(jī)物徹底氧化為無機(jī)物

代謝類型

同化作用

異化作用

進(jìn)行的時(shí)間

綠色植物光下進(jìn)行

一切生物及其生活的部分隨時(shí)隨刻都在進(jìn)行

與光的關(guān)系

在光下才能進(jìn)行

與光無關(guān)，每時(shí)每刻都在進(jìn)行

能量變化

光能儲(chǔ)存在合成的有機(jī)物中

有機(jī)物物中的能量被釋放出來，其中約有40%左右轉(zhuǎn)移到ATP中，其它以熱能散失

聯(lián)系

光合作用為所有生物的有氧呼吸作用提供有機(jī)營(yíng)養(yǎng)和氧氣，有氧呼吸為光合作用提供二氧化碳和水。

　　此時(shí)教師可為學(xué)生提供一些可供討論的與人類生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系的話題來分析，以訓(xùn)練學(xué)生分析問題的能力。如教師可問：

　　“你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？”

　　人們發(fā)現(xiàn)知識(shí)、掌握科學(xué)規(guī)律的最終目的是用之以實(shí)踐，解決人類種種日益加劇的生存危機(jī)，為人類造福，使人類與自然能長(zhǎng)期和諧地發(fā)展。同樣，當(dāng)學(xué)習(xí)了光合作用、呼吸作用這些生物體最基本卻又極其重要的生理過程后，你的腦子里有沒有想到過，如何利用所學(xué)知識(shí)用之于實(shí)際生活中，這種學(xué)以致用的想法非常重要。

　　提高農(nóng)作物產(chǎn)量的方法很多，其中的原理卻很簡(jiǎn)單，可以歸結(jié)為一句話：加強(qiáng)光合積累、降低呼吸消耗，即：想方法加快光合作用的速率，同時(shí)又能適當(dāng)?shù)亟档秃粑�作用的速率。我們下面所要討論的各種方法都是圍繞這個(gè)根本思路展開的。

　　（1）先來分析一下照射在葉面上的太陽能散失和利用的大致情況：

　　

　�。�2）我們一起總結(jié)一下提高農(nóng)作物產(chǎn)量的具體方法及其生物學(xué)原理。

具體措施

原理

適當(dāng)增加光強(qiáng)

加強(qiáng)光合積累

改變光質(zhì)

加強(qiáng)光合積累

延長(zhǎng)光合時(shí)間

一年兩熟、三熟

加強(qiáng)光合積累

延長(zhǎng)生育期

補(bǔ)充人工光照

增加光合面積

合理密植

加強(qiáng)光合積累

改變植物體株形

適當(dāng)增加CO₂濃度

控制栽培密度、使后期通風(fēng)良好

加強(qiáng)光合積累

增施有機(jī)肥料

深施碳酸氫銨肥料

適當(dāng)減少O₂濃度

降低呼吸消耗

適當(dāng)增加晝夜溫差

加強(qiáng)光合積累的同時(shí)，降低呼吸消耗

　　5、呼吸作用的意義

　　教師可從下面幾個(gè)方面方面引導(dǎo)學(xué)生分析呼吸作用的意義

　　（1）為生物體的生命活動(dòng)提供能量；

　　（2）為其他化合物的合成提供能量；

　�。�3）呼吸作用過程中的中間代謝產(chǎn)物是進(jìn)行各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的原料，例如，呼吸作用的中間產(chǎn)物丙酮酸，在酶的作用下可迅速轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸、酶、色素、植物激素等各類物質(zhì)�？梢哉f，呼吸作用是生物體內(nèi)各種有機(jī)物相互轉(zhuǎn)化的樞紐，它把生物體的糖代謝、脂類代謝、蛋白質(zhì)代謝等連成了一個(gè)整體。

　　（4）有氧呼吸的出現(xiàn)對(duì)生物進(jìn)化速度所起的巨大推動(dòng)作用。

 

探究活動(dòng)

酵母菌的培養(yǎng)與分離

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)培養(yǎng)和分離酵母菌的技術(shù)和方法
【實(shí)驗(yàn)原理】
　　大多數(shù)酵母菌為腐生，其生活最適pH為4.5一6，常見于含糖分較高的環(huán)境中，例如果園土、菜地土及果皮等植物表面。酵母菌生長(zhǎng)迅速，易于分離培養(yǎng)，在液體培養(yǎng)基中，酵母菌比霉菌生長(zhǎng)得快。
　　利用酵母菌喜歡酸性環(huán)境的特點(diǎn)，常用酸性液體培養(yǎng)基獲得酵母菌的培養(yǎng)液（這樣做的好處是酸性培養(yǎng)條件則可抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)），然后在固體培養(yǎng)基上用劃線法分離之。
【實(shí)驗(yàn)材料和用具】
　　1、甘蔗、成熟葡萄或蘋果等果皮、0.1%美藍(lán)染液、1ml的無菌吸管、無菌培養(yǎng)皿等。
　　2、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：
原料：馬鈴薯（200克）、葡萄糖（20克）、瓊脂（15-20克）、蒸餾水（1000ml）。
配制方法：
　�。�1）先將馬鈴薯去皮，切片，稱200克并加蒸餾水1000ml，煮沸半小時(shí)，用紗布過濾，補(bǔ)足蒸餾水量至1000ml ，制成20%的馬鈴薯汁。
　�。�2）在20%的馬鈴薯汁中加入瓊脂，煮沸溶化，補(bǔ)足水分并在115攝氏度條件下高壓滅菌20分種。
　�。�3）加入葡萄糖，制成培養(yǎng)酵母菌的馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基。
　　3、乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液：配方同上，但不加瓊脂而加乳酸，按每1000ml培養(yǎng)液中含5ml乳酸的量加入，并分裝試管。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
　　l、接種：取一小塊果皮，不需沖洗，直接接入乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液管中，置28一30℃，培養(yǎng)24小時(shí)，可見培養(yǎng)液變混濁。
　　2、培養(yǎng)，用無菌吸管取上述培養(yǎng)后培養(yǎng)液0.lml，注入另一管乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液中，置28一30℃再培養(yǎng)24小時(shí)或稍長(zhǎng)(過長(zhǎng)則霉菌長(zhǎng)出)。
　　3、觀察：用無菌操作法取少許菌液置于載玻片中央的0.l%美藍(lán)染色液中，混勻后加蓋玻片制成水浸片，先用低倍鏡后換高倍鏡觀察酵母菌的形態(tài)和出芽生殖情況。
　　活酵母菌可使美藍(lán)還原，從而使菌體不著色，用此方法可判斷酵母菌的死活。
　　4、分離：馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基溶化后制成平板。用劃線法分離酵母菌培養(yǎng)液，從而得到單個(gè)菌落。挑取單個(gè)菌落反復(fù)再次劃線分離純化，最終可獲得純培養(yǎng)。

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