高中生物优质示范课教案细胞呼吸

第七节细胞呼吸教学目标 一、知识方面1、使学生了解呼吸作用的概念2、使学生掌握有氧呼吸的过程3、使学生理解有氧呼吸和无氧呼吸的异同4、使学生理解呼吸作用的意义及本质5、使学生理解呼吸作用和光合作用这两种生物界最重要的两种生理过程的区别与联系二、能力方面1、通过分析有氧呼吸的过程，训练学生分析问题的能力，培养他们良好的思维品质。2、通过让学生对比有氧呼吸和无氧呼吸的异同、光合作用和呼吸作用的异同，培养学生列表比较能力和归纳的能力。三、情感、态度、价值观方面通过引导学生讨论利用光合作用、呼吸作用的原理，提出使作物增产的措施，激发学生学习生物学的兴趣，增强学生对科学、技术、社会的理解，培养学生关心身边的科学的意识，同时进行生命科学价值观的教育。教材分析 本节是本章的重点内容之一。教材包括、有氧呼吸、无氧呼吸以及呼吸作用的意义等四部分内容。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课本中提到的类似，只是更加强调发生的部位在细胞中，氧化的底物不只是葡萄糖，还有糖类、脂类和蛋白质，这部分内容对学生进一步深入学习呼吸作用原理起到承上启下的作用。2、有氧呼吸教材首先指出有氧呼吸是高等动、植物进行呼吸作用的主要形式，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。接着教材给出了有氧呼吸的总反应式，在此基础上结合插图阐述了有氧呼吸全过程的三个阶段、并且指出了各阶段进行的场所：第一阶段是葡萄糖脱氢，产生还原性氢、丙酮酸和少量的ATP，这个阶段在细胞质的基质中进行。第二阶段是丙酮酸继续脱氢，同时需要水分子参与反应，产生还原性氢、二氧化碳和少量的ATP，这个阶段在线粒体中进行。第三阶段是前两阶段脱下的氢与氧气结合生成水，这一阶段产生了大量的ATP，这个阶段也在线粒体中进行。3、无氧呼吸教材首先说明生物一般是在无氧条件下能进行无氧呼吸，并分别阐述了高等植物细胞的无氧呼吸及其场所、高等动物细胞的无氧呼吸及其场所。然后教材对一些高等植物的某些部分在进行无氧呼吸时也可以产生乳酸又做了补充说明；同时教材还用小号字对有氧呼吸的进化做了简要的介绍。4、有氧呼吸与无氧呼吸的异同教材是以图表结合讲述的形式，对有氧呼吸和无氧呼吸的区别进行了比较。5、呼吸作用的意义教材从两个方面论述了呼吸作用的意义，其一，为生物体的生命活动提供能量；其二，为其他化合物的合成提供能量；在这里教师有必要对呼吸的意义作适当的补充，如：呼吸作用过程中的中间代谢产物是进行各物质转化的原料；再如有氧呼吸的出现对生物进化速度所起的巨大推动作用等。 教学设计方案（一）【课题】第七节 细胞呼吸【教学重点】有氧呼吸的过程；有氧呼吸和无氧呼吸的异同；呼吸作用的本质；呼吸作用和光合作用的区别与联系。【教学难点 】有氧呼吸过程；无氧呼吸的过程【课时安排】1课时【教学手段】挂图、板图、多媒体课件【教学过程 】1、引言因为呼吸作用在初中生物学课上也是重点学习的重要生物学原理之一，所以学生对呼吸作用的最基本的物质变化和能量变化还是有基础的，因此引言可从学生已有的对呼吸的理解作为切入点，教师可用下面的问题串检测学生对呼吸的理解程度：你能写出呼吸作用的化学反应方程式吗？呼吸作用的最本质的物质变化是什么？呼吸作用最本质的能量变化是什么？呼吸作用发生在生物体的哪个部位？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进行教学。2、有氧呼吸（1）让学生比较初中和高中生物学课本所给的的有氧呼吸的总反应方程式，在比较中体会有氧呼吸的产物与反应物都需要水这一事实。（2）有氧呼吸的过程①有氧呼吸过程程中的物质变化和ATP的产生在引导学生讨论以葡萄糖为底物的有氧呼吸的三个阶段时，可采用如下教法：教师一边写化学反应程式，一边让学生配平化学反应式，同时参看课本的图解的的方法来进行教学。A、第一阶段：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4个[H]；在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。B、第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]，丙酮被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的ATP。 C、第三阶段：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的ATP。教师可指导学生把有氧呼吸的三个阶段进行表解分析，如第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体线粒体反应物葡萄糖丙酮酸和水还原性氢和氧气生成物丙酮酸和还原性氢二氧化碳和还原性氢水产生ATP数量少量少量大量氧的关系无关无关有关（3）有氧呼吸过程中能量变化教师应向学生说明，在有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。（4）在学生完全清楚了有氧呼吸的三个步骤后，教师应提一些综合性的问题，让学生在讨论过程中，深化对有氧呼吸过程的理解：①如：教师应使学生明白有机物在体外氧化（即燃烧）与有机物在体内氧化的化学本质是完全一样的，但其化学反应的历程却是不一样的，为此可提出这样的问题：“有人说葡萄糖在细胞内的氧化就是葡萄糖在体内的“燃烧”过程，你认为这一说法有道理吗？”本题涉及到了生物体的另一项极其重要的生理过程，即呼吸作用。首先分析一下葡萄糖在细胞内的这种生理作用为什么可以叫“燃烧”，我们从对下表的分析入手，深入了解一下呼吸作用。②再如：引导学生分析明白有氧呼吸为什么是一个氧化分解过程，教师可提出这样问题：“你能分析一下为什么呼吸作用与有机物的氧化分解是同一个含义吗？”3、无氧呼吸（1）无氧呼吸的概念教师可引导学生讨论：“生物体在什么情况下，可能会供氧不足？”，这样很自然地有了下一设问：“在缺氧条件下，生物体如何呼吸呢？”。从而引入对无氧呼吸的学习。（2）无氧呼吸的过程教师可采用一边写化学方程式，一边让学生配平反应式的方法进行教学，引导学生分析讨论高等植物细胞的无氧呼吸过程及其场所、高等动物细胞的无氧呼吸过程及其场所。最后总结无氧呼吸的全过程第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼吸的第一阶段完全相同。第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。 对基础较好的班，可适当补充无氧呼吸进化到有氧呼吸的历程：在远古时期，地球的大气中没有氧气，那时微生物的呼吸都是无氧呼吸。随着大气中出现了氧气，细胞内出现了有氧呼吸的酶类，在无氧呼吸的基础上发展出有氧呼吸。由于有氧呼吸比无氧呼吸产生更多的ATP，为生物体提供更多的可做功的自由能，有氧呼吸逐渐成为绝大多数生物的主要呼吸形式。有些生物的无氧呼吸的能力一直保留到现在，使这些生物体或部分器官组织在缺氧条件下仍可提供生命活动所需的能量，这充分体现了在分子水平同样有着生物对环境的适应现象。为使学生加深对无氧呼吸的理解，教师可设计一些问题供学生讨论：①无氧呼吸的产物有酒精或乳酸，其产物的差异由什么决定的？②为什么无氧呼吸释放出的能量比有氧呼吸要少得多？在无氧呼吸中，葡萄糖并不是完全的氧化反应，产生酒精和乳酸的过程中还有还原反应，因此产生的是不彻底的氧化产物，分解时所释放出的能量比有氧呼吸释放出就少得多。例如，1mol葡萄糖在分解成乳酸后，共释放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量含有存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。③为什么酵母菌由无氧呼吸转为有氧呼吸后，其葡萄糖的消耗量会大大降低（即所谓的巴斯德效应）？④你能在生活实际中列举出实例来说明在酒精或乳酸中还储存着能量吗？4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸和无氧呼吸从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同，只是从丙酮酸开始它们分别沿不同的途径形成不同的产物。教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同项目有氧呼吸无氧呼吸呼吸场所第一阶段在细胞质基质，第二、三阶段在线粒体全过程均在细胞质基质是否需氧第一、二阶段不需要氧气，第三阶段需要氧气全过程均不需要氧气氧化分解是否彻底彻底不彻底氧化产物二氧化碳和水有小分子有机物存在于最终氧化产物中，如酒精或乳酸能量释放释放出大量能量释放出少量能量产生ATP数目1mol葡萄糖可产生38molATP1mol葡萄糖可产生2molATP化学本质氧化分解有机物，释放能量氧化分解有机物，释放能量教师为学生提供有价值的，与学生生活密切相关的讨论话题，以强化对二者联系的理解。如可提问题：①你在进行锻炼时，你的身体采用那些方式为你供能呢？这个问题涉及了人体不同运动所利用的能源物质和产能方式的问题。糖类、脂肪、蛋白质都可以提供能量，但糖类是体育活动的主要能源。当你进行长跑时（比如说5000跑或10000米跑，要提问学生是否跑过），此时为需氧运动，此过程中供能的主要方式是有氧呼吸；当你进行200米跑时为厌氧运动，此过程中主要的供能方式是无氧呼吸，而人体糖类物质无氧呼吸产物是乳酸，因此血液中乳酸含量显著增加； 当你进行100米跑时情况较为特殊，此过程特点是在非常短的时间内从静止状态达到高速状态，需要消耗大量的能量，但此时有氧呼吸，甚至于无氧呼吸都没有及时被调动起来，以适应这种高能量需求，怎么办呢？原来此时ATP的合成完全依靠体内高能化合物磷酸肌酸的能量转移。当磷酸肌酸分解为肌酸和磷酸时，能释放出大量的能量迅速形成ATP，供机体剧烈运动时对能量的需求。要注意由磷酸肌酸转移到ATP的能量是非常有限的，不能维持较长的时间。4、有氧呼吸与光合作用的异同教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与光合作用的异同比较项目光合作用有氧呼吸区别反应部位光反应在叶绿体的囊状结构的薄膜上，暗反应在叶绿体的基质中第一阶段在细胞质基质，第二、三阶段在线粒体中所需条件光反应需要光，暗反应不需要光，需酶只需酶物质变化无机物转化为有机物有机物彻底氧化为无机物代谢类型同化作用异化作用进行的时间绿色植物光下进行一切生物及其生活的部分随时随刻都在进行与光的关系在光下才能进行与光无关，每时每刻都在进行能量变化光能转变成化学能储存在合成的有机物中有机物物中的化学能被释放出来，一部分转移到ATP中，其它以热能形式散失掉联系光合作用为所有生物的有氧呼吸作用提供有机物和氧，有氧呼吸为光合作用提供二氧化碳。此时教师可为学生提供一些可供讨论的与人类生产实践相联系的话题来分析，以训练学生分析问题的能力。如教师可问：你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗？”提高农作物产量的方法很多，其中的原理却很简单，可以归结为一句话：加强光合积累、降低呼吸消耗，即：想方法加快光合作用的速率，同时又能适当地降低呼吸作用的速率。5、呼吸作用的意义教师可从下面几个方面方面引导学生分析呼吸作用的意义（1）为生物体的生命活动提供能量；（2）为其他化合物的合成提供能量；（3）呼吸作用过程中的中间代谢产物是进行各物质转化的原料，例如，呼吸作用的中间产物丙酮酸，在酶的作用下可迅速转化为甘油、氨基酸、酶、色素、植物激素等各类物质。可以说，呼吸作用是生物体内各种有机物相互转化的枢纽，它把生物体的糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢等连成了一个整体。（4）有氧呼吸的出现对生物进化速度所起的巨大推动作用。