高中生物 第三节 细胞呼吸学案 苏教版必修1.doc
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1、教学无忧 教学事业!第三节 细胞呼吸班级 姓名 教学目标1、知识目标阐明有氧呼吸和无氧呼吸过程;比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同,学会运用对比的方法理解相关的生物学知识;阐明呼吸作用的本质,了解细胞呼吸与细胞供能的关系;2、能力目标;通过探讨酵母菌细胞的呼吸方式实验培养学生的实验能力;重点、难点分析:重点:细胞呼吸的本质和过程;比较无氧呼吸和有氧呼吸的异同点;细胞呼吸原理的应用。难点:呼吸作用过程的理解。教学安排:3课时一、细胞呼吸产生能量:(ATP的主要来源,引入可先复习ATP)1、 细胞呼吸概念:(1)、原料: 糖类、脂质和蛋白质 (2)、场所: 细胞质基质和线粒体 (3)、产物: CO2和H
2、2O或一些不彻底的氧化产物,且伴随能量的释放 交流研讨:细胞呼吸和呼吸是一回事吗?有机物的氧化分解,一定有氧气参加吗? 2、 细胞呼吸的特点:(与体外燃烧比较) (上题:否,如无氧呼吸) 呼吸速率 是研究细胞呼吸最常用的生理指标。比较项目体外燃烧体内氧化相同反应式有机物+O2CO2+H2O+能量实质氧化分解有机物释放能量的过程不同条件点燃酶催化释能快速连续释放缓慢逐步释放结果有发光发热现象多数以热能形式释放,部分转移到ATP中3、呼吸的分类:根据是否需要 氧气 分为 有氧呼吸 和 无氧呼吸 两类。二、细胞呼吸的过程:1、 有氧呼吸:(细胞呼吸的主要类型) (1)、概念: (2)、过程:(以葡萄
3、糖为底物为例) 第一阶段:1mol葡萄糖分解成2mol 丙酮酸(C3H4O3) ,同时产生少量的 H 和少量的 ATP 。场所: 细胞质基质 ,过程: 。 第二阶段:丙酮酸分解成 ,同时产生少量的 和 。场所: 。过程: 。 第三阶段:H和氧气结合,产生 的同时,释放出大量的能量并储存在 中。 场所: 。过程: 。(3)、有氧呼吸过程中三个阶段的比较:项目第一阶段第二阶段第三阶段场所反应物生成物产生能量是否需氧(4)、总反应式:(以葡萄糖为底物时) (5)、能量的释放和利用率: 通过有氧呼吸,1mol葡萄糖在彻底氧化分解后,共释放约 kJ的能量,其中约有 kJ储存在 中,其余主要以 形式散失掉
4、。考与总结(1)水的分解和合成分别发生在 和 阶段;(2)产生二氧化碳的阶段是 ,场所为 ;(3)吸进的氧气在 (场所)被消耗,参加 阶段的反应。其作用是 。(4)产生ATP的阶段是 ,产生ATP最多的阶段是 ;有氧呼吸的主要场所是 。领悟整合: 分析产物CO2中C、O元素的来源? 生成物水中的H、O是否来源于反应物中的水?2、无氧呼吸;(1)、场所: (2)、产物: (3)、过程: 第一阶段:与有氧呼吸第一阶段 。 第二阶段:前一阶段产生的 在不同种类的酶的催化作用下,分解成 或 等。 (4)、反应式:(以葡萄糖为底物为例) 产酒精: 产乳酸: (5)、能量的释放与转化: 思考:为什么无氧呼
5、吸只释放出少量的能量?(6)、无氧呼吸的生理意义: 高等植物在 情况下,可以进行短暂的无氧呼吸,将葡萄糖分解为 ,释放出能量以适应缺氧的环境条件。人在 时,需要在相对较短的时间内消耗 ,肌肉细胞则以产生 的无氧呼吸方式供给能量。但是,无氧呼吸时间过长会使细胞 。启发引申: 1)、产物为酒精和二氧化碳方式的无氧呼吸:大多数植物、酵母菌。 2)、产物为乳酸方式的无氧呼吸:高等动物和人、乳酸菌;少数高等植物的某些器官,如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等。 3)有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系:联系:第一阶段完全相同: 。 实质相同: 。 进化:无氧呼吸有氧呼吸三、细胞呼吸原理的应用:1、 影响细胞呼吸的
6、因素有哪些? (1)温度 呼吸作用在最适温度(2535)时最强;超过最适温度,呼吸酶的活性降低甚至变性失活,呼吸作用受抑制;低于最适温度,酶活性下降,呼吸作用受抑制。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中,夜间适当降温,抑制呼吸作用,减少有机物的消耗,可达到提高产量的目的。(2)O2的浓度 在O2浓度为零时只进行无氧呼吸;浓度为10%以下,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;浓度为10%以上,只进行有氧呼吸(如图)。生产中常利用降低氧气浓度能抑制呼吸作用,减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。但是,在完全无氧的情况下,无氧呼吸强,分解的有机物也较多,同时产生酒精
7、,一样不利于蔬菜、水果的保质、保鲜,所以一般采用低氧(5%)保存,此时有氧呼吸较弱,而无氧呼吸又受到抑制。无土栽培通入空气,农耕松土等都是为了增加氧气的含量,加强根部的有氧呼吸,保证能量供应,促进矿质元素的吸收。(3)CO2浓度从化学平衡的角度分析,CO2浓度增加,呼吸速率下降(如图)。在密闭的地窖中,氧气浓度低,CO2浓度较高,抑制细胞的呼吸作用,使整个器官的代谢水平降低,有利于保存蔬菜、水果。(4)含水量在一定范围内,呼吸作用强度随含水量的增加而加强,随含水量的减少而减弱(如图)。粮油种子的贮藏,必须降低含水量,使种子处于风干状态,从而使呼吸作用降至最低,以减少有机物的消耗。如果种子含水量
8、过高,呼吸作用加强,使贮藏的种子堆中的温度上升,反过来又进一步促进种子的呼吸作用,使种子的品质变坏。2、细胞呼吸的意义和应用: 1)、意义: 为 提供能量。 产生的丙酮酸等中间产物为体内其它化合物的合成提供原料。 放眼社会:了解发酵技术。 2)、应用: 在作物栽培中:措施:中耕松土; 露田、晒田。 目的: 在果实和蔬菜的保鲜中:措施:通过控制储藏室内的 的浓度等来降低呼吸速率。 在粮油种子的储存中:措施:降低 ,以使呼吸作用降至最低。 在温室栽培作物时:措施:白天适当 室温,夜晚适当 室温。 在农业生产中:(目的:为了使有机物向着人们需要的器官积累) 措施:去掉下部变黄、已失去光合能力的部分叶
9、片。 易错分析 关于细胞呼吸知识在生产实践及生活中的应用理解不清(1)作物栽培措施,都是为保证根的正常细胞呼吸。(2)粮油种子的储藏,必须降低含水量,使种子处于风干状态,使细胞呼吸降至最低,以减少有机物消耗。如果种子含水量过高,呼吸加强,使储藏的种子堆中温度上升,反过来又进一步促进种子的呼吸;同时温暖潮湿的环境有利于霉菌等微生物的生长繁殖,使种子变质。(3)在果实和蔬菜的保鲜中,常通过控制细胞呼吸以降低它们的代谢强度,达到保鲜的目的。例如,某些果实和蔬菜可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度来减弱细胞呼吸,使整个器官代谢水平降低,延缓老化。(4)在农业生产中,为了使有机物向着人们
10、需要的器官积累,常把下部变黄的、已无光合能力、仍然消耗养分的枝叶去掉,使光合作用的产物更多转运到有经济价值的器官中去。(5)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。 (6)酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在通气、适宜的温度和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。附: 探究酵母菌细胞呼吸的方式1. 原理: 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,产生二氧化碳和水: C6H12O6 6H2O 6O2
11、6CO2 12H2O 能量在无氧条件下进行无氧呼吸,产生酒精和少量二氧化碳:C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 少量能量2本实验的鉴定试剂及现象试剂鉴定对象实验现象澄清石灰水CO2变混浊(据变混浊程度可确定CO2多少)溴麝香草酚蓝溶液CO2蓝绿黄(据变色的时间快慢确定CO2的多少)重铬酸钾溶液酒精橙色灰绿色(酸性条件)3. 实验过程(1)配制酵母菌培养液。(2)检测CO2的产生,装置如图所示:A B C D E(3)检测酒精的产生: 自A、B中各取2 mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液振荡并观察溶液的颜色变化4实验现象(1)甲、乙
12、两装置中石灰水都变混浊,且甲中混浊程度高且快。(2)2号试管中溶液由橙色变成灰绿色,1号试管不变色。5实验结论即酵母菌的呼吸类型既可以进行有氧呼吸又可以进行无氧呼吸兼性厌氧型。分析:A瓶加入的试剂是NaOH,其目的是:使进入B瓶的空气先经过NaOH处理,排除空气中CO2对实验结果的干扰。C瓶和E瓶加入的试剂是澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液),其作用是:检测CO2的产生;D瓶应封口放置一段时间后,再连通E瓶,其原因是:D瓶应封口放置一段时间后,酵母菌会将瓶中的氧气消耗完。再连通E瓶,就可以确保通入澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)的CO2是酵母菌的无氧呼吸所产生的细胞呼吸方式的判断据CO2释放
13、量和O2消耗量判断细胞呼吸状况。在以C6H12O6为呼吸底物的情况下,CO2释放量和O2的消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据,总结如下:(1)无CO2释放时,细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸,此种情况下,容器内气体体积不发生变化,如马铃薯块茎的无氧呼吸。(2)不消耗O2,但产生CO2,细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情况下容器内气体体积可增大,如酵母菌的无氧呼吸。(3)CO2释放量等于O2消耗量时,细胞只进行有氧呼吸,此种情况下,容器内气体体积不变化,但若将CO2吸收,可引起气体体积减小。(4)当CO2释放量大于O2消耗量时,细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式,如酵母菌在不同O2浓
14、度下的细胞呼吸。此种情况下,判断哪种呼吸方式占优势,可如下分析:若 ,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。若 ,无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸。若 ,有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸。高考感悟1.(2011山东理综4)某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)下列分析错误的是A滴管中冒出的气泡是反应产生CO2的结果B试管中加水的主要目的是制造无氧环境C若试管中的水换成冷水,气泡释放速率下降D被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP,其余的存留在酒精中2.(2011海南3)关于细胞呼吸的叙述,正确的是A.种子风干脱水后呼吸强度增强B.土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸C.破伤
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