科学·技术·社会　酶为生活添姿彩教学内容概述

ATP的主要来源——细胞呼吸

【教学目标】

（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。

【教学重点】

1.细胞呼吸的原理和本质。

【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。

【教学过程】

细胞呼吸的概念。

科学家通过大量的实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。

［师生互动］

（一）有氧呼吸

对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。

1.复习线粒体的结构

师：线粒体有哪些结构与呼吸作用相适应？

生：线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

2.有氧呼吸的过程

（１）教师：引导学生，回顾初中学过的有关呼吸的知识，在讨论中板书有氧呼吸的反应式。即

C6H12Ｏ6＋Ｏ2CO2＋H2Ｏ＋能量

教师：呼吸作用是怎样进行的呢? 学生：阅读课本P93～P94相关内容。

教师：有氧呼吸的全过程十分复杂，可以概括地分为三个阶段，每个阶段的反应都有相应的酶催化。

关于呼吸作用过程的教学，可对照图（图5－9）讲解，在讲解中讲清以下几点：

①首先应指出，下面以葡萄糖为例讲述呼吸作用过程。其他有机物也可以通过呼吸作用氧化分解。

②第一阶段，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，在分解的过程中释放能量，一部分被ADP捕获（把ADP转变成ATP），并脱下[H]。这一过程在细胞质的基质完成。

③第二阶段，丙酮酸进入线粒体内，继续脱[H]，氧化分解成二氧化碳，同时释放能量合成ATP。

④第三阶段，前两阶段脱下的[H]在线粒体内，与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的O2结合成水。在此过程中释放大量的能量，合成大量的ATP。

（2）在整理出三个阶段后，根据学生状况，进一步分析以下几点：

①引导学生，将呼吸作用的反应式配平

即C6H12Ｏ6＋6Ｏ2＋6H2O6CO2＋12H 2Ｏ＋能量

配平过程中，提问，呼吸作用产生的H2O中的O，来自哪种原料?（学生回答出：来自O2），接着提出，消耗6分子的O2应该产生12个分子的H2O，可是，如果形成12分子的H2O，又需要24个H，一分子的C6H12Ｏ6，只有12个H，差12个H来自哪里?最后指出，呼吸作用还消耗水。因而呼吸作用的反应式应改为：

C6H12Ｏ6＋6Ｏ2＋6H2O6CO2＋12H 2Ｏ＋能量才能反映其本质。解决了这一环节，其他物质的来龙去脉就可迅速解释清楚。

②分析呼吸作用过程中的能量问题。

学生：阅读课本P94小字。

教师：1 mol的葡萄糖彻底氧化分解成二氧化碳和水，释放出2 870 kJ的能量，其中

1 161 kJ左右的能量被ADP捕获，储存在ATP中（约38 mol的ATP）。可见，呼吸过程中释放的能量，只有40％储存在ATP中，用于推动其他生命活动。其余以热的形式散失了。因此，在有些情况下，如新鲜蔬菜、粮食等保存，通过控制呼吸速率，可减少有机物的消耗。

（3）线粒体是呼吸作用的主要场所。

教师：为什么说线粒体是呼吸作用的主要场所？

学生：呼吸作用的三个阶段，后两个阶段都是在线粒体中进行的。另外，从能量角度看，在细胞质的基质中进行的第一步产生4 mol的ATP，其余34 mol的ATP是在线粒体中产生的。因此，线粒体是呼吸作用的主要场所。

播放多媒体课件观看有氧呼吸全过程

3.归纳有氧呼吸概念

教师：请同学们归纳有氧呼吸的概念。

学生：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，生成许多ATP的过程。

（二）无氧呼吸

1.无氧呼吸过程

教师：除前节课我们探究过的酵母菌以外，还有许多细胞在缺氧条件下也可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的过程又是怎样的呢？

学生：阅读课本P94～P95相关内容。

教师：无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是否相同？

学生：无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是相同的。

教师：接下来两者有何不同？

学生：在有氧的情况下，丙酮酸进入线粒体继续氧化分解，脱下的氢与氧气结合而消耗，即进行有氧呼吸；在无氧情况下，则在细胞质的基质中，在酶的作用下，利用第一阶段脱下的氢，把丙酮酸还原成酒精或乳酸。因此，两种呼吸作用是在丙酮酸后分道扬镳的。

教师：请学生写出有关化学方程式：

C6H12O6C6H12Ｏ62C3H6O3（乳酸）＋少量能量

2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量

教师：两种呼吸作用，有何共同点？

学生：两种呼吸作用，不仅在过程上有共同点，而且都具有分解有机物，释放能量，产生ATP的本质。

教师：两种呼吸作用，放出的能量有何不同？为什么？

学生：无氧呼吸，由于没有彻底分解有机物，所以释放的能量少，合成ATP少。因此，

利用有机物分解获得ATP的效率低。

教师：无氧呼吸是否有害？

学生：由于无氧呼吸产生的小分子有机物，如酒精和乳酸，在细胞中大量积累，对细胞有毒害。因此大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命，涝田时应及时排水就是这个道理。

教师：无氧呼吸是否有利？

学生：生物体或部分器官组织在缺氧条件下，作为有氧呼吸的补充，是生物的适应性的表现（举例）。

教师：在远古时期，地球的大气中没有氧气，那时微生物的呼吸是无氧呼吸。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优越，有氧呼吸逐渐成为绝大多数生物的主要呼吸形式，但还保留无氧呼吸的能力，使生物体或部分器官组织在缺氧条件下，作为有氧呼吸的补充，是生物的适应性的表现（举例）。

有些微生物，至今仍只在无氧的条件下生活。人类在生活和生产中，对其有很多利用

（举例）。

播放多媒体课件观看无氧呼吸全过程。

2.归纳无氧呼吸概念

教师：参照有氧呼吸的概念，用准确而精练的语言概括无氧呼吸的定义。

学生：一般是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程。

3.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。需要指出的是，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。

（三）比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同

要求学生完成下表

呼吸场所

是否需氧

分解产物

释放能量

联

系

有氧呼吸

细胞质基质、线粒体

需氧

二氧化碳和水

较多

无氧呼吸

细胞质基质

不需氧

二氧化碳和酒精或乳酸

较少

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

教师：对照课本P95，说出它们应用的呼吸原理。

学生：（1）控制呼吸条件，造成只能进行有氧呼吸或无氧呼吸。如课本中的“创可贴”，中耕松土应用的是有氧呼吸；酸菜、面包、酿酒应用的是无氧呼吸。

（2）抑制酶活性、抑制呼吸作用，减弱有机物分解速度等。低温、减少水分，加CO2、N2等。

［教师精讲］

1.有氧呼吸

有氧呼吸全过程，可以分三个阶段：

第一阶段：C6H12Ｏ6第二阶段：2丙酮酸2丙酮酸＋4[H]＋2ATP 6CO2＋20[H]＋2ATP

第三阶段：6O2＋24[H]

12H2Ｏ＋34ATP 从物质变化的角度来看，是有机物脱去氢，脱下的氢与氧结合生成水，又脱去CO2，分解成无机物。从能量的角度看，有氧呼吸是在有机物的逐渐分解中，使储存在有机物中的能量逐步释放，一部分转移到ATP中，另一部分能量则以热能的形式散失。有氧呼吸之所以能正常进行，是因为线粒体中含有与有氧呼吸有关的酶，有机物之所以彻底氧化分解，是因为有氧气的参加。

2.无氧呼吸：只需相应的酶，不需要氧气，在有氧气存在时，无氧呼吸会受到抑制；从物质变化的角度来看，由于缺氧，C6H12Ｏ6不能彻底氧化分解，而产生不彻底的氧化产物，如C3H6O3（乳酸）、C2H5OH（酒精）。从能量的角度看，因为分解不彻底，氧化产物中严寒储存着能量，所以释放少。无氧呼吸不一定只有在无氧条件下才能进行，如小麦、水稻、玉米等种子的胚芽早期，在有氧条件下就可以进行无氧呼吸，但一些高等植物在通气不良时，会诱发无氧呼吸，如苹果、梨储存久了就会产生酒味。因为酒精对细胞有毒害作用，所以一般陆生植物不能长期进行无氧呼吸。

3.有氧呼吸与无氧呼吸的联系

（1）有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段是相同的，都产生丙酮酸，两种呼吸作用是在丙酮酸后分道扬镳的。

（2）两种呼吸作用不仅在过程上有共同点，而且在本质上也有共同点，都是分解有机物，释放能量产生ATP。

4.细胞呼吸原理的应用

主要是从控制反应的条件来应用的，如有无氧气、水分、温度等。

［评价反馈］

学生做课本探究练习题，教师检查评讲。

［课堂小结］

1.呼吸作用

2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较

［布置作业］