人教新课标高中生物必修一示范教案（ATP的主要来源——细胞呼吸第1课时）.doc

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第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸

●从容说课
本节课内容需要约2课时完成。第一节课为探究活动，探究酵母菌细胞呼吸的方式，第二节课学习有氧呼吸和无氧呼吸的概念以及细胞呼吸原理应用于生活和生产实践的实例。
学生学过了ATP的知识，对于ATP作为能量的通货有了一定的认识，教师可以此为切入点，提出问题引入新课。探究酵母菌细胞呼吸方式的活动要注意解决几个问题：了解酵母菌作为单细胞生物采取何种方式进行细胞呼吸；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么；在实验中如何控制实验条件和检测实验结果；如何设计对照实验等。
当问题明确后，学生探究的过程就会成为探究学习细胞呼吸概念的过程，同时也是学习科学方法，养成科学态度以及建立科学价值观的过程。教师要随时注意学生在探究过程中的问题，及时引导学生对科学概念的学习和理解。比如在准备实验、观察现象、记录结果等方面，需要特别提醒学生，注意养成尊重事实的习惯，然后根据实验现象来分析可能的原因，将学习引向深入，为下面的概念学习铺设道路。
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和生成的产物，这样就为后面学习有氧呼吸和无氧呼吸打下了基础。然后从酵母菌转向其他生物，为学生介绍普遍存在于生物体中的有氧呼吸和无氧呼吸，同时通过学习细胞呼吸作用，让学生了解细胞呼吸的本质是通过有机物的氧化分解为生命活动提供能量，维持细胞的正常生活。
关于细胞呼吸原理在生产和生活中的应用，可以先让学生分析课本中相关的图文资料，说明这些事例中所应用的细胞呼吸原理，再让学生联想其他事例，进行讨论和交流，从而认识到细胞呼吸原理在实践中应用的广泛性。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出线粒体的结构和功能。
（2）说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
（3）说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。
（4）进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。
2.过程与方法
（1）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和生成的产物，为后面学习有氧呼吸和无氧呼吸打下了基础。
（2）通过有氧呼吸和无氧呼吸教学课件，让学生了解细胞呼吸的本质是通过有机物的氧化分解为生命活动提供能量，维持细胞的正常生活。
（3）通过让学生分析课本中相关的图文资料，说明这些事例中所应用的细胞呼吸原理。
（4）通过比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，学会运用对比的方法识记理解相关的生物学知识，培养综合分析能力。
3.情感态度与价值观
（1）通过学习有氧呼吸的主要场所，树立结构和功能相适应的生物学基本观点。
（2）通过分析有氧呼吸与无氧呼吸的关系，理解生命活动不断发展变化以及适应的特性，学会运用发展变化的观点认识生命
●教学重点
有氧呼吸的过程及原理。
●教学难点
1.细胞呼吸的原理和本质。
2.探究酵母菌细胞的呼吸方式。
●教具准备
教师课件。
●课时安排
2课时

第一课时 细胞呼吸的方式

●教学过程
［课前准备］
要求学生利用各种方式收集有关酵母菌的知识。
［情境创设］
提出问题，学生讨论：
1.你所了解的有关酵母菌的知识有哪些？
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞的不同呼吸方式。比如平时我们吃的馒头、面包之所以松软多孔，就是因为在和面时加入了酵母菌，经发酵产生的气体遇热膨胀所致。
2.想一想关于酵母菌细胞呼吸的方式，自己有哪些不清楚的地方？
有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
3.我要探究的问题是什么？酵母菌发酵时产生的气体是什么？
［师生互动］
1.作出假设
师：要探究问题，首先得提出假设，你提出的假设是什么？
生：酵母菌发酵时所产生的气体是CO2。
2.根据假设让学生分组讨论、设计实验方案
（1）你选择的实验材料：鲜酵母菌培养液。
（2）你选择的实验器具和试剂
器具：试管，烧杯，量筒，玻璃管（弯成门形），温度计，玻棒，橡皮塞（中间钻孔），铁架台，铁夹，酒精灯，石棉网，火柴。
试剂：质量分数为5％的葡萄糖液、质量分数为0.1％的溴麝香草酚蓝水溶液。
（3）实验步骤：

①取2支试管，分别编号1、2，各注入质量分数为0.1％的溴麝香草酚、蓝水溶液3 mL。
②另取1支试管，注入鲜酵母菌培养液，注入量约为试管容量的2／3，试管口加塞。
③用弯成U形的玻璃管按图所示将盛有鲜酵母菌培养液的试管与2号管相通，并固定于铁架台上，1号试管设为对照。
④将盛有鲜酵母菌培养液的试管置于35～38 ℃中水浴5 min。
⑤观察2号管内的颜色变化。
⑥向装有酵母菌培养液的试管滴加0.5 mL溶有0.18重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95％～97％）并轻轻振荡，使不均匀。观察试管中溶液的颜色变化。
（4）自己设计的实验记录表格：

（5）老师指定几组实验方案设计较好的组，派代表到讲台读设计方案，请老师和同学提出意见。其他各组设计方案等老师认可后开始做实验。
3.实施实验
按实验方案进行操作，仔细观察，认真记录。
4.分析与结论
根据实验结果得出本小组结论。
5.表达与交流
与其他小组交流。然后，各小组代表用简明、科学的语言，在班里说出细胞呼吸有几种方式，每种方式的条件和产物有什么区别。
［教师精讲］
1.生物实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验的影响，对照实验是最有效的方法。
2.本实验要探究的问题是酵母菌发酵时所产生的气体是不是CO2？首先要考虑的是酵母菌发酵所需的条件是什么？如何控制？接着要考虑的是如何检验CO2？又因为酵母菌发酵时还可能产生酒精，所以还要考虑的是如何检验酒精。根据以上分析我们设计实验步骤。
3.对实验结果的分析，如是实验结果与假设相符，则假设成立。如是实验结果与假设不相符，则假设不成立，应分析出现此结果的原因，在此基础上得出正确的结论。
［评价反馈］
学生做课堂练习题、教师检查评讲：
1.在探究实验的设计过程中，往往要进行对比实验，下列有关叙述中正确的是
A.只能设置两个实验组，互为对比实验
B.在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，没有对比实验
C.进行对比实验是为了探究某种因素与实验对象的关系
D.只要实验现象明显，有没有对比实验对实验结论都没有影响
2.在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧逐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，乙醇浓度逐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。
根据上述过程，回答以下问题：
（1）该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是___________
（2）初期，酵母菌呼吸方式是______________________________。
（3）经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了乙醇和其他发酵产物，其余1.5%则是用于______________________________。
参考答案：
1.C 2.（1）兼性厌氧呼吸 （2）有氧呼吸 （3）酵母菌本身的生命活动需要消耗掉了
［课堂小结］
1.实验目的：探究酵母菌细胞呼吸的方式
2.实验原理：（1）CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变绿色再变黄色。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2'情况。（2）橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
3.实验步骤：①取2支试管，分别编号1、2，各注入质量分数为0.1％的溴麝香草酚蓝水溶液3 mL。②另取1支试管，注入鲜酵母菌培养液，注入量约为试管容量的2／3，试管口加塞。③用弯成U形的玻璃管按图所示将盛有鲜酵母菌培养液的试管与2号管相通，并固定于铁架台上，1号试管设为对照。④向装有酵母菌培养液的试管滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95％～97％）并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。
4.实验现象：2号试管中可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变绿色再变黄色。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
5.实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都可产生CO2气体，在无氧条件下产生CO2同时产生了酒精。
［布置作业］
写好实验报告。
［课后拓展］
1.发酵
无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体，而用于微生物则叫做发酵。发酵与无氧呼吸的共同点是：H＋和e的最终受体都不是氧，并且呼吸底物只是部分地被氧化，所以最终形成的产物有酒精、乳酸等。需要指出的是，发酵工业上所说的发酵，并非完全是无氧的，如醋酸发酵就是需要氧的。

图5－3－1 酒精发酵过程与乳酸发酵过程简图
酒精发酵 酵母菌和其他一些微生物，在缺氧的情况下，以酒精发酵的形式进行无氧呼吸，这是因为它们的细胞内含有乙醇脱氢酶。
酒精发酵的第一个阶段，与糖酵解的步骤完全相同。然后在缺氧的情况下，丙酮酸就在丙酮酸羧化酶的作用下，脱羧形成乙醛，乙醛则在乙醇脱氢酶的作用下，被糖酵解产物——NADH还原为酒精（乙醇）。酒精发酵的总反应式是：
C6H12O6＋2ADP＋2Pi2C2H5OH＋2CO2＋2ATP
概括地说，1分子葡萄糖经过酒精发酵后所提供的可利用的能量，只是糖酵解过程中净得的2分子ATP，该葡萄糖分子中原有的大部分能量则存留在酵母菌不能利用的酒精中。所以说，酒精发酵是产生ATP的一条低效途径。
乳酸发酵 乳酸发酵也不需要氧的参与，1分子葡萄糖经乳酸发酵后，形成2分子乳酸，所提供的可利用的能量，同样只是糖酵解过程中净得的2分子ATP。
葡萄糖分解成丙酮酸的情况与上述酒精发酵相同，只是丙酮酸是在乳酸脱氢酶的作用下还原成乳酸，同时还原型辅酶I（NADH）被氧化成氧化型辅酶I（NAD＋），从而保证了乳酸发酵的持续进行。乳酸发酵的总反应式是：
C6H12O6＋2ADP＋2Pi2C3H6O3＋2ATP
乳酸菌可以使牛奶发酵而成酸牛奶或奶酪。此外，泡菜、酸菜、青贮饲料能够较长时间地保存，也都是利用乳酸发酵积累的乳酸抑制了其他微生物活动的缘故。
2.发酵工程
（1）酒变酸的启示
到了19世纪的中期，在欧洲许多陈年的葡萄酒在空气中因自然变酸而不能被饮用。为了研究酒变酸的真正原因，巴斯德进行了大量的实验，终于发现引起葡萄酒变酸的罪魁祸首是一种叫醋酸杆菌的微生物，并指出醋酸杆菌是从空气中落进酒里的，是它使葡萄酒转变成了醋酸。因此，他建议采用微温（50～60 ℃）加热法来消灭酒、醋等成品中的杂菌，从而解决了当时酿酒业的难题，发展了制醋的标准化工艺这种微温加热消灭微生物的方法，以后便称为巴斯德灭菌法或巴斯德消毒法，在奶制品加工和制酒业中沿用至今。
（2）操作步骤
发酵工程的操作一般可分为4个阶段：第一是选取发酵原料及时对原料进行预处理；第二是对发酵原料进行高压灭菌并选择目标菌种且接种到灭过菌的发酵原料中；第三是发酵过程，应根据目标菌种的需氧或厌氧的特点，通入空气发酵或密闭发酵；第四是对发酵产品进行分离和提纯，以获得符合要求的发酵产品。酒、醋、酱油、味精、酒精、抗生素、维生素和微生物杀虫剂等都是发酵的产物，同时人们还利用微生物发酵来生产粮食，微生物发酵生产蛋白质的速度很快，一个细菌一昼夜里发酵生产的蛋白质大约等于它自身重量的30～ 40倍。
（3）白色农业
用发酵工程成功地生产大量的酵母菌以及对人无害的细菌等微生物，然后制成含有菌体细胞的蛋白质干粉，如今，科学家又给这种利用发酵工程生产蛋白质的方式起名叫“白色农业”。由于酵母菌等微生物都是单细胞生物，所以利用微生物生产出的菌体蛋白质被称为单细胞蛋白。在不久的将来，单细胞蛋白将作为一种新型的食物展现在人们的面前。
●板书设计
第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
第一课时 细胞呼吸的方式
探究酵母菌的呼吸方式
1.实验目的：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
2.实验原理：（1）CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变绿色再变黄色。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2'情况。（2）橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
3.实验步骤：注意实验中应用对照原则。
4.实验现象
5.实验结论
●习题详解
（见第二课时）
●备课资料
（见第二课时）

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