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年级 | 高一年级 | 授课时间 | 2课时 |
课题 | 第1节 降低化学反应活化能的酶 | ||
教材分析 | 本节内容分为两小节:酶的作用和本质、酶的特性。第一小节主要通过实验的形式来探索酶的作用和本质，第二小节通过问题串的形式引导学生认识酶的特性。新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础。这些生物化学反应之所以能在常温常压下进行，就是因为有了酶的催化作用。“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是认识酶在细胞代谢中作用的重要载体。本实验设置了4种实验处理,实验结果说明，酶比无机催化剂具有更强的降低化学反应活化能的作用。在介绍酶的本质时，教材安排了“关于酶本质的探索”的思考与讨论活动，通过回顾酶的发现历史,挖掘科学家从生活现象中发现问题、不断探究、不断进行实验，最终揭示酶的本质的探索历程。对酶特性的介绍，是建立在实验的基础上。酶的高效性在“ 比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验得到了很好的体现，基于该实验前面已学习过，因此教材只是进行了简单的总结；酶的专一性，是通过探究活动“淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”来阐述的；酶的作用条件比较温和，是通过探究实验“影响酶活性的条件”来阐述的。通过实验探究的方式来呈现酶的特性，可以在较短的处理时间内就观察到明显的实验现象；用事实来建构概念，符合自然科学的认知规律。 酶是新陈代谢必不可少的物质。了解酶的本质、特性，不仅有助于理解细胞中复杂的代谢过程能井然有序地进行、理解细胞呼吸和光合作用等重要生理活动的正常进行有重要作用。故本节内容在《分子与细胞》模块的知识体系中占有较为重要的地位。 | ||
教学目标 | 1.通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。 2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的，伟大的科学家也会有认识上的局限性。 3.通过相关的实验和探究，尝试控制自变量、观察和检测因变量，设置对照组和重复组。 | ||
教学重、难点 | 1.教学重点 酶的作用、本质和特性。 2.教学难点 (1)酶能降低化学反应的活化能。 (2)探究实验中控制变量的科学方法。 | ||
教学过程 | ||
第2课时 | ||
教学内容 | 教师活动 | 学生活动 |
引入新课 | 联系生活，情境导入： 人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。 请学生思考分析出现上述现象的原因？
| 运用所学知识解释现象，加深对无氧呼吸过程的理解。 |
一、无氧呼吸
| 【归纳概括】 结合上述情境分析，指导学生阅读教材，阐述无氧呼吸概念及分析其过程。 无氧呼吸的概念：细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量，生成少量ATP的过程。 图解无氧呼吸过程：
引导学生根据每阶段反应写出无氧呼吸总反应式，提醒学生，可以去掉中间产物，保留反应物和最终产物。 ⑴ 酒精发酵： C6H12O6 实例：酵母菌、大多数高等植物 (2)乳酸发酵： C6H12O6 实例：①人和动物细胞③乳酸菌、②某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚
【布置任务】 任务一：分析无氧呼吸的过程 1.尝试写出无氧呼吸两个阶段的反应式 2.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段的反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。) 由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。 3.不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？ 不同细胞所具有的酶的种类不同，导致反应途径不同，产物也不同。 4.1 mol葡萄糖彻底氧化分解能释放出2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放出的能量的主要去向分别是什么？ 无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中，没有释放出来；而葡萄糖氧化分解释放出的能量主要以热能的形式散失。 5.骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度分析，乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？ 减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。 6.请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？ 乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。 任务二：列表比较有氧呼吸和无氧呼吸，请学生完善表格，加深对有氧呼吸和无氧呼吸的理解。 细胞呼吸的意义： （1）为生物体的生命活动提供能量。绝大多数生命活动的所需要的能量（ATP）都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。 （2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。 【知识拓展】 其他能源物质的细胞呼吸 |
阅读教材，获得无氧呼吸的概念。
尝试写出无氧呼吸总反应式。 分析无氧呼吸过程，与有氧呼吸进行对比。 完善表格内容，捋清有氧呼吸和无氧呼吸的不同点和相同点。
理解细胞呼吸的意义。 |
习题巩固 | 1.(2023·重庆永州高一期中)如图①～④表示细胞呼吸中的物质变化过程，下列叙述错误的是 A.一个细胞内②③不能同时进行 B.酵母细胞中③④进行的场所不同 C.图中过程①②③④中均能产生ATP和[H] D.①②、①③的产物不同，原因是酶的种类不同 【答案】C 【解析】A、一个细胞只能进行②或③，所以不能同时进行②③， A正确; B、③表示产生酒精的无氧呼吸的第二阶段,在细胞质基质进行;④表示有氧呼吸的第二、三阶段,反应场所是线粒体，B错误; C、无氧呼吸只在第一阶段产生ATP和[H]，图中过程②③中不能产生ATP和[H]，C错误; D、①②、①③的产物不同直接原因是酶种类不同，D正确。 故选B。 2.(2023·云南大理高一期末)如图表示某同学测得不同O2浓度下，酵母菌在一段时间内分解葡萄糖时CO2释放量和O2吸收量。下列叙述错误的是 A.O2浓度为a时，葡萄糖的氧化分解不彻底 B.O2浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸所消耗的葡萄糖的5倍 C.O2浓度为c时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等 D.O2浓度为d时，产生的CO2全部来自线粒体 【答案】C 【解析】[详解] A、 O2浓度为a时，酵母菌释放二氧化碳，不吸收氧气，说明酵母菌只进行无氧呼吸，无氧呼吸过程中有机物的氧化分解不彻底，产生酒精和二氧化碳，A正确; B、 O2浓度为b时，CO2释放量为8个单位，O2吸收量为3个单位，则有氧呼吸释放CO23个单位，无氧呼吸释放CO25个单位，因此无氧呼吸消耗的葡萄糖为2.5个单位，有氧呼吸所消耗的葡萄糖为0.5个单位，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸所消耗的葡萄糖的5倍，B正确; C、O2浓度为c时，O2吸收量为4个单位，有氧呼吸释放的CO2量为4个单位，无氧呼吸释放的CO2量为1个单位，C错误; D、 O2浓度为d时，CO2释放量等于O2吸收量，酵母菌只进行有氧呼吸，产生的CO2全部来自线粒体基质，D正确。 故选C。 3.(2023·陕西汉中高一期末)如图是探究酵母菌细胞呼吸方式类型的装置(NaOH溶液可以吸收装置中的CO2)，下列叙述正确的是 A.假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 B.假设装置1中的液滴不移动，装置2中的液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 C.假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 D.假设装置1、2中的液滴均不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸 【答案】C 【解析】A、假设装置1中的液滴左移，说明消耗了氧气，装置2中的液滴右移，说明产生的二氧化碳量大于消耗的氧气量，说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，A错误; B、假设装置1中的液滴不移动，装置2中的液滴右移，说明没有消耗氧气，但产生了二氧化碳，酵母菌只进行无氧呼吸，B错误; C、假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明消耗了氧气，且产生的二氧化碳的量大于消耗的氧气量，酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，C正确; D、假设装置1和装置2的液滴均不移动，即没有氧气的消耗，也没有二氧化碳的产生，说明酵母菌既不进行需氧呼吸也不进行厌氧呼吸，D错误。 故选C。 | |
题后归纳
| 【拓展归纳】 对以上习题中出现的液滴移动法探究细胞呼吸的方式进行归纳。 欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)： 结果与结论： | 结合练习归纳出根据液滴移动方向确认某生物的细胞呼吸方式。 |
三、细胞呼吸原理的应用
| 【布置任务】 任务三：结合曲线，引导学生分析氧气对细胞呼吸的影响 1.原理 由曲线判断O 2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？ 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 2.实践应用 (1)在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的 点所对应的浓度。 B (2)为什么农业生产中要通过中耕松土来提高作物产量？ 松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长。 (3)在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 ①都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？ 通气可以给酵母菌有氧呼吸提供所需要的氧气，有利于酵母菌进行大量繁殖。密封是为了避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 ②为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放出的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。 （4）为什么包扎伤口应选用透气的纱布敷料？ 包扎伤口应选用透气(消毒纱布)或松软(创可贴)的敷料。既为伤口敷上了药物，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。 【知识拓展】 引导学生共同分析影响细胞呼吸的因素及其应用。 (1)内因 ①遗传特性：不同种类的植物细胞呼吸速率不同。 实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。 ②生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。 实例：幼苗期细胞呼吸速率高，成熟期细胞呼吸速率低。 ③器官类型：同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。 实例：生殖器官大于营养器官。 (2)外因 ①温度 a.影响：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。 b.应用 低温储存食品 大棚栽培在夜间和阴天适当降温 温水和面发得快 ②氧气 a.影响：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。如图： Ⅰ.O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。 Ⅱ.0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 Ⅲ.O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。 Ⅳ.O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。 b.应用 中耕松土促进植物根部有氧呼吸 无氧发酵过程需要严格控制无氧环境 低氧储藏粮食、水果和蔬菜 ③水分 a.影响 水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应 水作为生物化学反应的介质影响反应的进行 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的 减少而减慢 b.应用 粮食在入仓前要进行晾晒处理 干种子萌发前要进行浸泡处理 ④CO2 a.影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。如图： b.应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。 |
分析氧气对细胞呼吸的影响。并在实践中得以应用，解决生产、生活中的问题。
分析影响细胞呼吸的因素并与生产实践相结合。 |
习题巩固 | 4.(2023·山东潍坊高一期末)如图表示酵母菌在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是 A.阴影部分的面积表示无氧呼吸释放的二氧化碳的速率 B.若OaQ＝QN，则有氧呼吸消耗的氧气与无氧呼吸释放的二氧化碳一样多 C.保存水果、蔬菜应选择O2浓度为0的时候 D.B点时只进行有氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质 【答案】B 【解析】A、阴影部分的面积表示无氧呼吸释放的二氧化碳总量,A错误; B、若0aQ=QN,则有氧呼吸与无氧呼吸释放的二氧化碳一样多,由于有氧呼吸释放的CO2量和消耗的O2量一样多,因此B正确; C、由图可知,氧气浓度为0时，无氧呼吸速率快,不利于保存水果蔬菜,P点时，CO2释放总量最少,此时细胞呼吸作用最弱，因此保存水果蔬菜应选择氧气浓度为O2的时候,C错误; D、由图可知,B点时,CO2释放总量和O2吸收量相同，说明B点时只进行有氧呼吸,此时产生CO2的场所是线粒体基质,D错误。 故选B。 5.(2023·广东深圳高一期末)细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。下列叙述错误的是 A.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌，在控制通气的情况下，可以产生各种酒 B.包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是促进伤口处人体细胞的有氧呼吸 C.及时为板结的土壤松土透气，有利于根细胞对无机盐的吸收 D.提倡慢跑的原因之一是避免因剧烈运动产生大量的乳酸引起身体不适 【答案】B 【解析】包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是防止伤口处缺氧导致的厌氧菌大量繁殖，B错误。 | |
课堂小结 | ||
板书设计 | 一、无氧呼吸 1.概念 2.过程 3.无氧呼吸的总反应式。 (1)酒精发酵： C6H12O6 (2)乳酸发酵： C6H12O6 4.细胞呼吸的意义： 5.影响细胞呼吸的因素 (1)内因 (2)外因：温度、O2、水分、CO2 | |
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