5.3细胞呼吸的原理和应用的教案

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5.3细胞呼吸的原理和应用的教案【教材分析】“细胞呼吸”是人教版高中课程标准实验教科书《生物1·分子与细胞》第五章第三节的内容。教材在这节内容的编排上改变了以往直接传授理论知识的做法，而设计在此之前进行探究实验。引导学生主动参与探究过程，使学生领悟科学研究的方法并习得相关的操作技能，培养学生的科学探究能力与创造性思维能力。细胞呼吸是细胞内重要的代谢活动。它是发生在细胞内的极其微观的一系列化学反应过程，很难通过非常直观的形式让学生感知，所以一直是教学上的难点。现在通过对酵母菌细胞呼吸方式的探究让学生亲身感受有氧和无氧条件下的细胞呼吸，并从中获得直接经验，不仅在于发展探究能力，而且可以为学生学习“细胞呼吸的过程”作好铺垫。通过酵母菌细胞呼吸方式的探究，学生认识到有氧呼吸和无氧呼吸的条件及产物，为后面学习有氧呼吸和无氧呼吸的过程打下了基础。本节从物质和能量变化的角度介绍了细胞呼吸，包括有氧呼吸、无氧呼吸的过程及呼吸原理的应用，为学生了解不同生物生命活动的过程奠定了基础。它与前面所学的线粒体的结构和功能、主动运输、新陈代谢与ATP、光合作用、植物对矿质离子的吸收等内容有密切的联系，同时可以为后面学习细胞的生长、增殖等其他生命活动及规律奠定基础。【学情分析】细胞呼吸是一个微观的化学反应过程，学生理解起来可能有一定的困难，需要教师借助于多媒体课件等手段把细胞呼吸的过程直观形象地表示出来，帮助学生理解。本课之前学生已经结合教师发的学案进行了自学，自学过程中一定产生了疑问和困惑，课堂上教师要引导学生展示自学成果，提出并解决疑惑，在了解学生自学情况的基础上，敏锐地发现生成性问题，灵活地运用多种教学手段，使学生课前自学习得的知识结构完整化、逻辑化、系统化，并能在一定范围内迁移应用。【教学目标】1.比较有氧呼吸和无氧呼吸的过程,建立物质与能量观(生命观念)2.对比有氧呼吸与无氧呼吸,掌握分类比较的研究方法(科学思维)3.关注细胞呼吸的原理在生产、生活中的应用(社会责任)4.通过实验设计与结果分析,探究酵母菌的呼吸方式(科学探究)【教学重难点】教学重点1.细胞呼吸的基本过程及原理的应用。2.细胞有氧呼吸和无氧呼吸的联系和区别。教学难点1.细胞呼吸的原理和本质。2.探究酵母菌细胞呼吸的方式。【新课导入】以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答，教师提示。1.两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。2.不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。3.在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。〖问题〗以“本节聚焦”发问，引起学生的思考注意。【新课讲解】细胞呼吸的方式教师活动：呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下否都能进行细胞呼吸呢？下面现在做一个探究实验——探究酵母菌细胞呼吸的方式。教师活动：在做实验之前我们要思考：1.自变量是什么？如何设置自变量？2.因变量是什么？如何检测因变量？3.无关变量是什么？教师活动：讲解要点为：1.自变量：有氧或无氧环境—通入氧气或密闭2.因变量：产物的区别。通过观察相同时间内澄清石灰水混浊的程度或者相同混浊程度所需的时间长短，用滴管取出部分培养液加入酸性条件下的重铬酸钾检测。3.无关变量：温度、葡萄糖溶液浓度酵母菌活性等。教师活动：如有时间带领学生进行实验，或者观看实验视频。教师活动：进行实验现象分析并得出结论：实验现象 甲、乙两装置中澄清的石灰水都变混浊，且甲装置中混浊程度高、反应速度快 乙装置中的溶液经酸性重铬酸钾溶液鉴定后，由橙色变成灰绿色，甲装置中溶液经鉴定后不变色现象分析 酵母菌在有氧（相对于无氧）条件下产生的CO2更多 酵母菌在无氧条件下会产生酒精实验结论 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸，在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2教师活动：讲解对比实验的相关内容。教师活动：通过以上实验我们可以得出，细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。那么进行呼吸的场所是什么？教师活动：展示线粒体的电镜图片。教师活动：讲解线粒体的结构：（1）外膜：表面光滑。（2）内膜：向内突起形成嵴，增大了内膜面积；含与有氧呼吸有关的酶。（3）线粒体基质：含有多种与有氧呼吸有关的酶，另外，还含有少量的DNA和RNA。有氧呼吸教师活动：展示有氧呼吸的相关视频。教师活动：根据线粒体的结构分阶段讲解细胞的有氧呼吸。第1阶段 第2阶段 第3阶段场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜条件 酶 酶 O2、酶反应物 C6H12O6 丙酮酸、H2O [H]、O2产物 丙酮酸、[H] CO2、[H] H2O释放能量多少 少 少 多合成ATP多少 少 少 多教师活动：引导学生分析并写出各个阶段的反应式。并写出有氧呼吸的总反应式。教师活动：讲解产物中各原子的来源。教师活动：展示课本思考讨论的问题，讲解要点为：1.提示：有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。结合上一节所学内容，1 mol ATP分子的高能键含有30.54J的能量，因此，1mol葡萄糖能够使32 mol ADP分子转化为ATP分子。2.提示：燃烧是一种迅速释放能量的过程，而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量，这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。教师活动：总结有氧呼吸的定义：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。教师活动：讲解各个阶段释放ATP的多少。无氧呼吸1、无氧呼吸是指细胞在缺氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底分解，产生乳酸（或者酒精和少量二氧化碳），释放出少量能量的过程。葡萄糖中的大部分能量存留在产物酒精或乳酸中。2、过程：第一阶段：葡萄糖—酶→2丙酮酸＋4［Ｈ］＋少量能量（部分生成少量ATP）第二阶段：2丙酮酸＋4［Ｈ］—酶→２Ｃ２Ｈ５ＯＨ（酒精）＋２ＣＯ２+少量能量或：2丙酮酸＋4［Ｈ］—酶→２Ｃ３Ｈ６Ｏ３（乳酸）+少量能量3、场所：细胞质基质4、两种无氧呼吸 ① C6H12O6—酶→2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酒精的鉴定：酸性条件下，酒精与重铬酸钾（橙色）反应生成灰绿色。实例：酵母菌，及绿色植物在短时间缺氧时。② C6H12O6—酶→2Ｃ３Ｈ６Ｏ３（乳酸）+少量能量实例：乳酸菌等厌氧菌以及动植物体内的寄生虫。人和高等动物在短时间缺氧时。项目 有氧呼吸 无氧呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质条件 氧气、多种酶 多种酶产物 CO2、H2O 酒精、CO2或乳酸能量 大量，合成38个ATP 少量、2 O2个ATP联系 从葡萄糖到丙酮酸阶段相同，以后不同实质 分解有机物释放能量，产生ATP意义 为生物体的各项生命活动提供能量；为体内其他化合物合成提供原料（如丙酮酸）细胞呼吸原理的应用教师活动：展示课本思考讨论中各个应用，并讲解其原理。教师活动：1.选用“创可贴”包扎伤口，既为伤口散上药物，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。2.酿酒早期要通气，有利于酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖；后期封闭，有利于酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精。3.及时松土有利于根进行细胞呼吸（产生大量能量），促进无机盐（矿质离子）的主动吸收。此外，松土透气还有利于土壤中需氧微生物的生长繁殖，能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。4.通过降低温度，从而降低酶的活性使细胞呼受速率下降，通过降低O2含量，从而降低有氧呼吸速率，并且无氧呼吸受到抑制，减少细胞内有机物的消耗。5.原理：较深的伤口里缺少O2，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理，避免破伤风芽孢杆菌等进行无氧呼吸而大量繁殖，引发破伤风。6.人在剧烈运动时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。慢跑能避免肌细胞进行无氧呼吸积累过多的乳酸而使肌肉酸胀乏力。教师活动：引导学生思考细胞呼吸在生产生活中的其他应用。教师活动：对细胞呼吸在生产生活中的应用进行总结：类型 应用有氧呼吸 中耕松土（农作物及时松土透气）稻田适时排水生产食醋发面（馒头、面包的制作）提倡有氧运动无氧呼吸 选用透气“创可贴”伤口过深或被锈钉扎伤，需及时治疗工业生产青霉菌，制作味精、酸奶、泡菜等有氧呼吸和无氧呼吸 酿酒；储藏果实、蔬菜【板书】5.3细胞呼吸的原理和应用（一）有氧呼吸1.有氧呼吸的过程（1）第一阶段 C6H12O62丙酮酸＋4 [H]＋少量能量（2ATP）（细胞质的基质）（2）第二阶段 2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20 [H]＋少量能量（2ATP）（线粒体）（3）第三阶段 6O2＋24[H] 12H2Ｏ＋大量能量（34ATP）（线粒体）总反应式：C6H12Ｏ6＋6Ｏ2＋6H2O6CO2＋12H2Ｏ＋能量2.有氧呼吸概念（二）无氧呼吸1.无氧呼吸过程（1）第一阶段：与有氧呼吸完全相同。（2）第二阶段：生成乳酸或酒精和CO2。总反应式：C6H12Ｏ62C3H6O3（乳酸）＋少量能量C6H12Ｏ62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量2.无氧呼吸概念3.发酵（三）比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同有氧呼吸 无氧呼吸呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质是否需氧 需氧 不需氧分解产物 二氧化碳和水 二氧化碳和酒精或乳酸释放能量 较多 较少联 系 从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同，从丙酮酸开始，它们才沿着不同的途径形成不同的产物（四）细胞呼吸原理的应用1.控制呼吸条件2.抑制酶活性、抑制呼吸作用【课后反思】学生讲练结合提高了课堂学习效果。多媒体教学增大了课程教学容量,这节课是高中生物的核心知识,所以将这些内容以投影的方式呈现给学生, 在探究每个知识点之后,随即进行针对性的练习，让学生自讲自练。及时地进行矫正反馈，迁移应用。不足之处：（1）关于有氧呼吸示意图,应让几位学生板演, 错了可让其他学生进行修正，从中发现学生知识目标的达成情况。（2）课堂上，由于学生表达交流热烈，教师预设的环节可能落实不到位，如教师的精讲点拨容易被压缩。另外一点就是极个别不善或不愿表达的学生可能有受挫感。教师在今后的课堂上要关注这类学生，创造机会让他们表达，并通过积极的评价增强他们的自信心。（3）课前对各小组提出的疑问，可以先进行筛选，切合本课内容的在课堂上结合相关知识点解决，与本课内容关联很小的可以课后单独交流。

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