【教学设计】《ATP的主要来源──细胞呼吸》（人教）

人民教育出版社高中（必修一）畅言教育用心用情服务教育《ATP的主要来源--细胞呼吸》合肥七中吴哲老师教材分析教材分析本节内容是建立在学习了ATP等有关知识的基础上,进一步理解ATP的主要来源—细胞呼吸。通过本节课学习,掌握细胞呼吸方式极其过程,并能将其原理应用于生活、生产实践;并为学习其他生命活动奠定基础,是能量代谢一章的重点,也是整个《分子与细胞》的重点。教学目标教学目标【知识与能力目标】1、比较有氧呼吸、无氧呼吸过程中物质及能量变化阐明什么是细胞呼吸；2、细胞呼吸在能量代谢中的意义；3、举例说明细胞呼吸的应用。【过程与方法目标】通过酵母菌细胞呼吸方式的探究培养学生动手、观察、分析现象及分析问题的能力。【情感态度价值观目标】1、通过学习细胞呼吸过程,认识物质与能量的统一,过程与结果的统一；2、通过联系身边细胞呼吸的实例,探究细胞呼吸原理在生产、生活实践中的应用认识生物学科的价值。教学重难点教学重难点【教学重点】1、细胞呼吸的概念及意义；2、有氧呼吸、无氧呼吸方式的相同、相异过程中物质及能量变化；3、酵母菌细胞呼吸方式的探究。【教学难点】探究酵母菌细胞的呼吸方式课前准备课前准备1、多媒体课件；2、学生课前查阅相关背景资料，搜集有关的资料。教学过程教学过程创设情境导入新课（展示课件3）上一节我们学习了被誉为细胞能量通货的物质——ATP，ATP分子高能磷酸键中能量的主要源就是细胞呼吸，由此可见细胞呼吸对于生物体生命活动的正常进行具有重要的意义，接下来我们就一起来具体的了解一下细胞呼吸。（展示课件3）燃烧，是一种常见的化学反应，在日常生活中燃烧的应用很广泛，比如生火做饭、利用燃烧提供的能量产生动力（汽车、早期的火车等）、火力发电，这里所说的燃烧是一种剧烈的氧化过程，需要消耗氧气，会产生二氧化碳并释放大量的能量。其实在我们生物体内，也在进行着一种类似于燃烧的过程——细胞呼吸。（展示课件4）【思考】细胞呼吸与体外燃烧的不同？（展示课件5）新课教学细胞呼吸的方式【实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式】首先我们先一起来认识认识我们本次实验的主角酵母菌，酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。在本次试验中我们需要探究的是在有氧条件和无氧条件下酵母菌的呼吸情况。（展示课件6）前面我们讲到了在无机环境中的燃烧反应需要消耗氧气并且会产生二氧化碳，那么类似于燃烧过程的细胞呼吸是不是也是如此呢？针对这个问题我们进行了一个探究实验，这个实验的主角是——酵母菌，酵母菌其实大家都不陌生（先提问大家知不知道酵母菌在日常生产生活中的应用），我们蒸馒头和酿酒都会利用到它（老面馒头：就是把一块面团放在空气中，目的是让野生的酵母菌在上面繁殖，做馒头的时候将这块面团放在新面团里，而蒸出来馒头之所以松软可口就是因为里面的菌母在进行呼吸作用的时候产生了二氧化碳，那么这个过程中需不需要消耗氧气？）（酿酒的过程其实也利用了酵母菌，但是在这个过程中产生了酒精，同样的酿酒的时候又有没有消耗氧气，除了产生酒精还有没有产生二氧化碳？），让学生做出假设。（展示课件7）相关问题：（展示课件8）1、实验的自变量—氧气的有无2、实验的因变量—是否有二氧化碳和酒精的生成3、设置两个实验组4、实验过程中怎么保证酵母菌正常生活？（配置适宜的酵母菌培养液，温度控制在25℃）5、怎样鉴定有无二氧化碳和酒精的产生？如何比较产生的二氧化碳的多少？实验原理：（展示课件9）1、酵母菌是单细胞真菌，属于兼性厌氧型生物。在有氧和无氧条件下都能生存。2、CO2的检测（1）CO2使澄清石灰水变浑浊（2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄3、酒精的检测橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两类。实验装置：步骤一：配制酵母菌培养液（展示课件10）步骤二：装置的连接（展示课件11）步骤三：改进装置（展示课件12）如何利用现有材料创设无氧条件？（展示课件13）实验检测：因变量的检测顺序（展示课件14）实验结果：教师（展示课件15）实验结论：酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸，在有氧的条件下产生二氧化碳；在无氧的条件下产生酒精和少量二氧化碳。（展示课件16）（二）有氧呼吸（展示课件19）对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，有氧呼吸的主要场所是在线粒体，接下来我们先一起来复习一下线粒体的相关结构：线粒体具有内外两层膜，内膜的某些部位向内折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加；嵴的周围充满了液态的基质，线粒体的内膜上和基质中含有多种与呼吸作用有关的酶；活细胞中的线粒体可以向代谢比较旺盛的地方运动。有氧呼吸的过程十分复杂，可以概括的分为三个阶段，每个阶段的反应都有相应的酶催化，提问：第一个阶段发生的物质变化是什么？（一分子的葡萄糖分解成两分子的丙酮酸，在分解的过程中产生少量的[H]和少量的ATP），这个阶段的能量变化是怎样的？（释放出少量的能量），这个阶段的反应在什么地方进行？（细胞质基质中）；第二阶段：在线粒体基质中，丙酮酸在水的参与下，彻底分解为二氧化碳和[H]，产生少量的ATP，释放出少量的能量；第三阶段：在线粒体内膜上，前两个阶段产生的[H]，与氧结合生成水，释放出大量的能量。（展示课件20）在了解有氧呼吸三个阶段的具体过程之后，让同学们书写有氧呼吸的总方程式：（展示课件20）注：参与三个阶段的酶不相同水是在第二个阶段参与进去的氧气是在第三个阶段参与进去的请学生们看书本，总结有氧呼吸的概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。（三）无氧呼吸除了酵母菌，马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞，动物骨骼肌的肌细胞等也可以在缺氧的条件下进行无氧呼吸，例如苹果放久的会出现酒精味，就是无氧呼吸产生了酒精。（展示课件21）无氧呼吸：大多数植物细胞（根细胞）——酒精+二氧化碳马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚——乳酸动物细胞——乳酸微生物：乳酸菌——乳酸酵母菌——酒精+二氧化碳（酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵）对比有氧呼吸的过程，让学生自学无氧呼吸的全过程：无氧呼吸分为几个阶段？各阶段的反应分别在什么场所进行？各个阶段都发生了哪些物质变化？各个阶段的能量变化是怎样的？跟有氧呼吸相比较有哪些异同（呼吸场所、是否需氧、分解产物、释放能量的多少）？（展示课件22、23）学生看书本总结归纳出无氧呼吸的定义：是指细胞在无氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解，产生酒精和二氧化碳或者转化成乳酸，释放少量能量，生成少量ATP的过程。细胞呼吸原理的应用（展示课件24）1、在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其发酵，产生酒精。2、在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收。3、在医学上：利用氧气抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖。4、在物质的储存时：控制氧气的浓度，抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法降低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。粮食储藏:低温，低氧，干燥果蔬保鲜：低温，低氧，低湿【与生活的联系】我们购买罐头食品时发现有这样的说明：若真空安全钮鼓起请勿购买。请问这是什么原因？（展示课件25）这说明罐头食品在生产时灭菌不彻底，微生物在无氧条件下发生无氧呼吸产生了CO2使真空安全钮鼓起说明食物可能变质。（五）补充：影响细胞呼吸的因素1、内因（展示课件26）：不同种类的植物呼吸速率不同，旱生植物＜水生植物、阴生植物＜阳生植物。同一植物的不同生长发育时期的呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，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＞营养器官2、外因（展示课件27）：（1）温度通过影响呼吸酶活性来影响呼吸强度。（2）O2浓度：在一定范围内，随着O2增加，有氧呼吸强度增加，但O2浓度达到一定值