5完整版本.3細胞呼吸的原理及應(yīng)用-教案

人教版高中生物學(xué)必修1第5章第3節(jié)細胞呼吸的原理和應(yīng)用教學(xué)設(shè)計課題細胞呼吸的原理和應(yīng)用單元第5章學(xué)科生物年級高1教材分析第五章主要介紹有關(guān)能量如何輸入細胞，能量以什么形式存在以及細胞如何利用這些能量。第1節(jié)介紹的是能量代謝所需的生物催化劑－酶，第2節(jié)（本節(jié)）介紹的是直接能源物質(zhì)－ATP。本節(jié)內(nèi)容介紹了普遍存在于生物體中的有氧呼吸和無氧呼吸，以及細胞呼吸原理在生產(chǎn)生活實踐中的應(yīng)用。有氧呼吸的過程及原理與前面所學(xué)的線粒體的結(jié)構(gòu)和功能、主動運輸、ATP等內(nèi)容有密切的聯(lián)系，也為后面學(xué)習(xí)光合作用細胞分裂、蛋白質(zhì)合成、DNA復(fù)制、能量流動等知識相聯(lián)系等其他生命活動的規(guī)律奠定基礎(chǔ)，因此是本章的重點內(nèi)容，在整個高中生物學(xué)教材中也具有很重要的地位和作用。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)生命觀念：1.理解并熟記有氧呼吸和無氧呼吸的概念、化學(xué)反應(yīng)式和過程。2.理解細胞呼吸原理的應(yīng)用。3.理解細胞呼吸的實質(zhì)。科學(xué)思維：1.利用比較法掌握有氧呼吸和無氧呼吸的區(qū)別及聯(lián)系。2.借助實例分析細胞呼吸原理的應(yīng)用?？茖W(xué)探究：1.通過探究酵母菌細胞呼吸的方式，學(xué)會驗證CO2和酒精的方法。2.通過探究酵母菌細胞呼吸的方式，學(xué)會對比試驗的設(shè)置。社會責(zé)任：能夠運用細胞呼吸的原理解釋生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象。重點有氧呼吸和無氧呼吸的概念、化學(xué)反應(yīng)式和過程難點有氧呼吸和無氧呼吸的化學(xué)反應(yīng)式和過程教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課問題導(dǎo)入：出示酵母菌和葡萄酒的生產(chǎn)車間提出問題：1.都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？2.為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？3.在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精對它自身有什么意義？思考、回答問題引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生興趣，引入新課講授新課知識點一：細胞呼吸的方式一、細胞呼吸的概念細胞內(nèi)的有機物在經(jīng)過一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并釋放能量的過程。二、探究細胞呼吸的方式酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬兼性厭氧型生物,常用于呼吸作用方式的研究。請你設(shè)計和進行對比實驗，分析有氧和無氧條件下酵母菌細胞呼吸的情況。問題：1.探究實驗的步驟是什么？提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、進行試驗、得出結(jié)論、交流討論2.什么是對比實驗？對比實驗：指設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的關(guān)系，這樣的實驗稱為對比實驗。對比實驗不設(shè)對照組，均為實驗組（或互為實驗組和對照組），是對照實驗的一種特殊形式，即相當(dāng)于“相互對照實驗”。（1）提出問題1.說一說你了解哪些有關(guān)酵母菌的知識？2.想一想關(guān)于酵母菌細胞呼吸的方式，自己有哪些不清楚的地方，提出要探究的問題。參考問題①酒精是酵母菌在有氧條件下還是在無氧條件下產(chǎn)生的？②酵母菌的細胞呼吸會產(chǎn)生CO2，但是不同條件下產(chǎn)生的CO2是否一樣多？（2）提出假設(shè)根據(jù)自己已有的知識和生活經(jīng)驗，針對所提出的問題作出假設(shè)（3）設(shè)計實驗先確定實驗的總體思路，再逐步細化，寫出包括材料用具和方法步驟在內(nèi)的實驗方案。關(guān)注問題：1.怎樣控制有氧和無氧的條件？2.怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？怎樣鑒定有無CO2產(chǎn)生？如何比較CO2產(chǎn)生的多少？3.怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？參考資料：1.酵母菌培養(yǎng)液的配制：取20g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A（500mL）和錐形瓶（500mL）中。分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液。2.檢測二氧化碳的產(chǎn)生：用錐形瓶和其他材料用具組裝好實驗裝置（如下圖），A裝置連通橡皮球（或氣泵），讓空氣間歇性地依次通過3個錐形瓶（50min）（為什么在通入A瓶之前先用NaOH溶液處理？）。B裝置中B瓶應(yīng)封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶（想一想，這是為什么？）。然后將實驗裝置放到25～35℃的環(huán)境中培養(yǎng)8～10h。3.CO2的檢測方法（1）CO2使澄清石灰水變渾濁，澄清石灰水越渾濁，說明產(chǎn)生的CO2越多。（2）CO2使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃，溴麝香草酚藍水溶液變黃色的時間越短，說明產(chǎn)生的CO2越多。4.檢測酒精的產(chǎn)生：原理：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與乙醇（俗稱酒精）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。具體操作：（1）各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入2支干凈的試管中。（2）向試管中分別滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～97%）并輕輕振蕩，使它們混合均勻。（3）觀察試管中溶液的顏色變化。注意：（1）葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化，因此，應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖。（2）濃硫酸有腐蝕性，向試管中滴加濃硫酸時要緩慢、小心。（4）得出結(jié)論、交流討論根據(jù)實驗結(jié)果得出本小組的結(jié)論。然后，用簡明而科學(xué)的語言，說出酵母菌的細胞呼吸有幾種方式，每種方式的條件和產(chǎn)物有什么區(qū)別？酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞呼吸。在有氧條件下，通過細胞呼吸產(chǎn)生大量的CO2，在無氧條件下通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精和少量的CO2。細胞呼吸的方式包括有氧呼吸和無氧呼吸。三、有氧呼吸（1）有氧呼吸的主要場所：線粒體線粒體結(jié)構(gòu):外膜、嵴、內(nèi)膜、基質(zhì)（含與有氧呼吸有關(guān)的酶）功能：有氧呼吸的主要場所（細胞的動力車間）（2）有氧呼吸最常用的物質(zhì)：葡萄糖（3）有氧呼吸總反應(yīng)式：（4）有氧呼吸的過程第一階段：葡萄糖的初步分解場所：細胞質(zhì)基質(zhì)第二階段：丙酮酸徹底分解場所：線粒體基質(zhì)第三階段：[H]的氧化場所：線粒體內(nèi)膜（5）有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，生成大量ATP的過程。（6）與生物體外的燃燒相比，有氧呼吸具有的不同特點：①有氧呼吸過程溫和。②有機物中的能量經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)逐步釋放。③這些能量有相當(dāng)一部分儲存在ATP中。（7）思考：①在細胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ的能量，其中977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余以熱能形式散失。請你計算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP？②與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這對于生物體來說具有什么意義？四、無氧呼吸（1）無氧呼吸最常用的物質(zhì)：葡萄糖（2）無氧呼吸的場所：細胞質(zhì)基質(zhì)（3）無氧呼吸的分類：①以酒精和二氧化碳為呼吸產(chǎn)物的無氧呼吸：反應(yīng)式：常見例子：蘋果、水稻等絕大多數(shù)高等植物在缺氧時可進行這樣的反應(yīng)；酵母菌在缺氧時也可進行這樣的反應(yīng)。②以乳酸為呼吸產(chǎn)物的無氧呼吸：反應(yīng)式：常見例子：高等動物和人在劇烈運動時骨胳肌細胞會進行這樣的呼吸；某些高等植物的某些器官在缺氧時也可進行這樣的呼吸，如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等；某些微生物，如乳酸菌也進行這樣的呼吸。在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程，就是無氧呼吸。（4）有氧呼吸與無氧呼吸的比較有氧呼吸無氧呼吸不同點場所條件產(chǎn)物能量變化相同點聯(lián)系實質(zhì)（5）細胞呼吸除了能為生物體提供能量，還是生物體代謝的樞紐知識點二：細胞呼吸原理的應(yīng)用出示圖片1.包扎傷口時，需要選用透氣的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料。2.利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌以及發(fā)酵罐等，在控制通氣的情況下，可以生產(chǎn)各種酒3.儲藏水果、糧食的倉庫，往往要通過降低溫度、降低氧氣含量等措施，來減弱水果、糧食的呼吸作用，以延長保質(zhì)期4.花盆里的土壤板結(jié)后，空氣不足，會影響根系生長，需要及時松土透氣。5.破傷風(fēng)由破傷風(fēng)芽孢桿菌引起，這種病菌只能進行無氧呼吸。皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，病菌就容易大量繁殖，遇到這種情況需要及時到醫(yī)院治療6.提倡慢跑等有氧運動的原因之一是：有氧運動能避免肌細胞因供氧不足進行無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸。乳酸的大量積累會使肌肉酸脹乏力。思考討論：1.任選上述2～3個實例，分析人們在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用了細胞呼吸原理的哪些方面。2.生活和生產(chǎn)中還有哪些應(yīng)用細胞呼吸原理的事例？試再舉一兩例加以說明。思維訓(xùn)練：運用證據(jù)和邏輯評價論點關(guān)于真核細胞線粒體的起源，科學(xué)家提出了一種解釋：約十幾億年前，有一種真核細胞吞噬了原始的需氧細菌，被吞噬的細菌不僅沒有被消化分解，反而在細胞中生存下來了。需氧細菌從宿主細胞那里獲取丙酮酸，宿主細胞從需氧細菌那里得到丙酮酸氧化分解釋放的能量。在共同生存繁衍的過程中，需氧細菌進化為宿主細胞內(nèi)專門進行細胞呼吸的細胞器。以下哪些證據(jù)支持這一論點，哪些不支持這一論點？1.線粒體內(nèi)存在與細菌DNA相似的環(huán)狀DNA。2.線粒體內(nèi)的蛋白質(zhì)，有少數(shù)幾種由線粒體DNA指導(dǎo)合成，絕大多數(shù)由核DNA指導(dǎo)合成。3.真核細胞內(nèi)的DNA有極高比例的核苷酸序列經(jīng)常不表現(xiàn)出遺傳效應(yīng)，線粒體DNA和細菌的卻不是這樣。4.線粒體能像細菌一樣進行分裂增值。按要求閱讀課本、思考、討論回答問題思考、討論回答問題思考、討論回答問題按要求閱讀課本、思考、討論回答問題培養(yǎng)學(xué)生思考和分析問題的能力，小組合作能力培養(yǎng)學(xué)生閱讀提取信息的能力和思考和分析問題的能力，小組合作能力啟發(fā)學(xué)生的思考，培養(yǎng)學(xué)生收集資料解決問題的能力課堂練習(xí)1、下列關(guān)于細胞呼吸的說法，不正確的是（）A、細胞呼吸實際上是在細胞內(nèi)進行有機物的氧化分解，釋放能量的過程B、細胞呼吸實際上就是細胞與外界環(huán)境間的氣體交換C、細胞呼吸是細胞內(nèi)有機物“緩慢燃燒”的過程D、細胞呼吸發(fā)生在活細胞內(nèi)2.下列有關(guān)“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗的敘述，錯誤的是（）A、CO2可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃B、該實驗中需控制的無關(guān)變量有溫度、pH、培養(yǎng)液的量等C、可通過觀察澄清石灰水是否變渾濁來判斷酵母菌的呼吸方式D、該實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除葡萄糖溶液中的O23.如圖是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置。下列說法不正確的是（）A、裝置甲中NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2B、裝置乙中瓶Ⅱ封口后應(yīng)該靜置一段時間再連通瓶ⅢC、相同實驗時間內(nèi)，瓶Ⅰ內(nèi)酵母菌釋放的能量比瓶Ⅱ多D、相同實驗時間內(nèi)，甲、乙兩裝置中澄清石灰水的渾濁程度相同4.下列關(guān)于細胞呼吸原理的應(yīng)用，不正確的是（）

A．用透氣的紗布包扎傷口，可抑制厭氧菌的繁殖B．稻田定期排水，可避免水稻幼根因缺氧產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致其變黑、腐爛C．花盆中土壤板結(jié)，需要及時松土透氣，以促進根對無機鹽的吸收D．種子在低溫、低氧、干燥環(huán)境中，可降低呼吸作用，減少有機物消耗限時獨立自主完成鞏固新知，提升能力課堂小結(jié)梳理知識、理清思路，便于記憶板書設(shè)計5.3細胞呼吸的原理及應(yīng)用