生物的呼吸作用

教學目標

一、知識方面
　　1、使學生了解呼吸作用的概念
　　2、使學生掌握有氧呼吸的過程
　　3、使學生理解有氧呼吸和無氧呼吸的異同
　　4、使學生理解呼吸作用的意義
　　5、使學生理解呼吸作用的本質(zhì)
　　6、使學生理解呼吸作用和光合作用這兩種生物界最重要的兩種生理過程的區(qū)別與聯(lián)系
二、能力方面
　　1、通過分析有氧呼吸的過程，訓練學生分析問題的能力，培養(yǎng)他們良好的思維品質(zhì)。
　　2、通過讓學生對比有氧呼吸和無氧呼吸的異同、光合作用和呼吸作用的異同，培養(yǎng)學生列表比較能力和歸納的能力。
三、情感、態(tài)度、價值觀方面
　　通過引導學生討論利用光合作用、呼吸作用的原理，提出使作物增產(chǎn)的措施，激發(fā)學生學習生物學的興趣，增強學生對科學、技術、社會的理解，培養(yǎng)學生關心身邊的科學的意識，同時進行生命科學價值觀的教育。

 

教學建議

教材分析

　　本節(jié)是本章的重點內(nèi)容之一。教材包括、有氧呼吸、無氧呼吸以及呼吸作用的意義等四部分內(nèi)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課本中提到的類似，只是更加強調(diào)發(fā)生的部位在細胞中，氧化的底物不只是葡萄糖，還有糖類、脂類和蛋白質(zhì)，這部分內(nèi)容對學生進一步深入學習呼吸作用原理起到承上啟下的作用。
　　2、有氧呼吸
　　教材首先指出有氧呼吸是高等動、植物進行呼吸作用的主要形式，通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸。
　　接著教材給出了有氧呼吸的總反應式，在此基礎上結合插圖闡述了有氧呼吸全過程的三個階段、并且指出了各階段進行的場所：
　　第一階段是葡萄糖脫氫，產(chǎn)生還原性氫、丙酮酸和少量的ATP，這個階段在細胞質(zhì)的基質(zhì)中進行。
　　第二階段是丙酮酸繼續(xù)脫氫，同時需要水分子參與反應，產(chǎn)生還原性氫、二氧化碳和少量的ATP，這個階段在線粒體中進行。
　　第三階段是前兩階段脫下的氫與氧氣結合生成水，這一階段產(chǎn)生了大量的ATP，這個階段也在線粒體中進行。
　　3、無氧呼吸
　　教材首先說明生物一般是在無氧條件下能進行無氧呼吸，并分別闡述了高等植物細胞的無氧呼吸及其場所、高等動物細胞的無氧呼吸及其場所。
　　然后教材對一些高等植物的某些部分在進行無氧呼吸時也可以產(chǎn)生乳酸又做了補充說明；同時教材還用小號字對有氧呼吸的進化做了簡要的介紹。
　　教師在這里應補充無氧呼吸與發(fā)酵這一組學生易混淆的概念。
　　4、有氧呼吸與無氧呼吸的異同
　　教材是以圖表結合講述的形式，對有氧呼吸和無氧呼吸的區(qū)別進行了比較。
　　5、呼吸作用的意義
　　教材從兩個方面論述了呼吸作用的意義，其一，為生物體的生命活動提供能量；其二，為其他化合物的合成提供能量；在這里教師有必要對呼吸的意義作適當?shù)难a充，如：呼吸作用過程中的中間代謝產(chǎn)物是進行各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的原料；再如有氧呼吸的出現(xiàn)對生物進化速度所起的巨大推動作用等。

教法建議

1、引言
　　因為呼吸作用在初中生物課上也是重點學習的重要生物學原理之一，所以學生對呼吸作用的最基本的物質(zhì)變化和能量變化還是有基礎的，因此引言可從學生已有的對呼吸的理解作為切入點，教師可設計問題串檢測學生對呼吸的理解程度，并把引言和教材中的呼吸作用概念合并在一起進行教學。

2、有氧呼吸
　�。�1）讓學生比較初中和高中生物學課本所給的有氧呼吸的總反應方程式，在比較中體會有氧呼吸的產(chǎn)物與反應物都需要水這一事實。
　�。�2）有氧呼吸的過程
　�、儆醒鹾粑�過程程中的物質(zhì)變化和ATP的產(chǎn)生
　　在引導學生討論以葡萄糖為底物的有氧呼吸的三個階段時，可采用如下教法：教師一邊寫化學反應程式，一邊讓學生配平反應式，同時參看課本圖解的方法來進行教學。
　　A、第一階段：在細胞質(zhì)的基質(zhì)中，一個分子的葡萄糖分解成兩個分子的丙酮酸，同時脫下4個[H]；在葡萄糖分解的過程中釋放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。
　　B、第二階段：丙酮酸進入線粒體的基質(zhì)中，兩分子丙酮酸和6個水分子中的氫全部脫下，共脫下20個[H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此過程釋放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。
　　C、第三階段：在線粒體的內(nèi)膜上，前兩階段脫下的共24個[H]與從外界吸收或葉綠體光合作用產(chǎn)生的6個O2結合成水；在此過程中釋放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生大量的ATP。
　　教師可指導學生把有氧呼吸的三個階段進行表解分析。
　　（3）有氧呼吸過程中能量變化
　　教師應向?qū)W生說明，在有氧呼吸過程中，葡萄糖徹底氧化分解，1mol的葡萄糖在徹底氧化分解以后，共釋放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量儲存在ATP中，其余的能量都有以熱能的形式散失了。
　�。�4）在學生完全清楚了有氧呼吸的三個步驟后，教師應提一些綜合性的問題，讓學生在討論過程中，深化對有氧呼吸過程的理解。
　　為使學生樹立學以致用的觀念，同時也是對上節(jié)課所學內(nèi)容的復習，教師還可以提一些利用有氧呼吸原理用于生產(chǎn)實踐的相關問題，供學生討論，同時加深對有氧呼吸的理解。比如教師可設計這樣的問題：
　　“如果有人向你請教怎么能長期儲存農(nóng)作物種粒、蔬菜或水果，你能利用學過的呼吸作用原理，提供一些有價值的建議或措施嗎？”
　　3、無氧呼吸
　�。�1）無氧呼吸的概念
　　教師可引導學生討論：“生物體在什么情況下，可能會供氧不足？”，這樣很自然地有了下一設問：“在缺氧條件下，生物體如何呼吸呢？”從而引入對無氧呼吸的學習。
　　教師應向?qū)W生解釋我們平常所說的呼吸作用實際上指的有氧呼吸，它是在有氧的條件下進行的。無氧呼吸一般是指細胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時釋放出少量能量的過程。這個過程對于高等生物稱為無氧呼吸，如果是微生物（如乳酸菌、酵母菌），則習慣上稱為發(fā)酵。
　�。�2）無氧呼吸的過程
　　教師可采用一邊寫化學方程式，一邊讓學生配平反應式的方法進行教學，引導學生分析討論高等植物細胞的無氧呼吸過程及其場所、高等動物細胞的無氧呼吸過程及其場所。最后總結無氧呼吸的全過程。
　　第一階段：在細胞質(zhì)的基質(zhì)中，與有氧呼吸的第一階段完全相同。
　　第二階段：在細胞質(zhì)的基質(zhì)中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解為酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化為乳酸。
　　為使學生加深對無氧呼吸的理解，教師可設計一些問題供學生討論。
　　4、有氧呼吸與無氧呼吸的比較
　　有氧呼吸和無氧呼吸從葡萄糖到丙酮酸這一階段完全相同，只是從丙酮酸開始它們分別沿不同的途徑形成不同的產(chǎn)物。
　　教師可引導學生用表解的形式比較有氧呼吸與無氧呼吸的異同。
　　教師為學生提供有價值的，與學生生活密切相關的討論話題，以強化對二者聯(lián)系的理解。如可提問題：
　　①你每天都進行很多運動吧？你是否想過，當你進行不同形式的運動時，你的身體其實采用不同的方式為你供能呢？
　�、诓《具M行有氧呼吸還是無氧呼吸？
　　5、有氧呼吸與光合作用的異同
　　教師可引導學生用表解的形式比較有氧呼吸與光合作用的異同。
　　此時教師可為學生提供一些可供討論的與人類生產(chǎn)實踐相聯(lián)系的話題來分析，以訓練其分析問題的能力。如教師可問：
　　“你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？”
　　6、呼吸作用的意義
　　教師可從下面幾個方面引導學生分析呼吸作用的意義
　�。�1）為生物體的生命活動提供能量；
　�。�2）為其他化合物的合成提供能量；
　�。�3）呼吸作用過程中的中間代謝產(chǎn)物是進行各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的原料，例如，呼吸作用的中間產(chǎn)物丙酮酸，在酶的作用下可迅速轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸、酶、色素、植物激素等各類物質(zhì)。可以說，呼吸作用是生物體內(nèi)各種有機物相互轉(zhuǎn)化的樞紐，它把生物體的糖代謝、脂類代謝、蛋白質(zhì)代謝等連成了一個整體。
　　（4）有氧呼吸的出現(xiàn)對生物進化速度所起的巨大推動作用。

 

教學設計方案（一）

【課題】 第七節(jié)  生物的呼吸作用

【教學重點】 有氧呼吸的過程；有氧呼吸和無氧呼吸的異同；呼吸作用的本質(zhì)；呼吸作用和光合作用的區(qū)別與聯(lián)系。

【教學難點】有氧呼吸過程；無氧呼吸的過程

【課時安排】2課時

【教學手段】掛圖、板圖、多媒體課件

【教學過程】

第一課時

1、引言

　　因為呼吸作用在初中生物學課上也是重點學習的重要生物學原理之一，所以學生對呼吸作用的最基本的物質(zhì)變化和能量變化還是有基礎的，因此引言可從學生已有的對呼吸的理解作為切入點，教師可用下面的問題串檢測學生對呼吸的理解程度：

　　你能寫出呼吸作用的化學反應方程式嗎？

　　呼吸作用的最本質(zhì)的物質(zhì)變化是什么？

　　呼吸作用最本質(zhì)的能量變化是什么？

　　呼吸作用發(fā)生在生物體的哪個部位？

　　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進行教學。

2、有氧呼吸

　�。�1）讓學生比較初中和高中生物學課本所給的的有氧呼吸的總反應方程式，在比較中體會有氧呼吸的產(chǎn)物與反應物都需要水這一事實。

　　（2）有氧呼吸的過程

　�、儆醒鹾粑�過程程中的物質(zhì)變化和ATP的產(chǎn)生

　　在引導學生討論以葡萄糖為底物的有氧呼吸的三個階段時，可采用如下教法：教師一邊寫化學反應程式，一邊讓學生配平化學反應式，同時參看課本的圖解的的方法來進行教學。

　　A、第一階段：在細胞質(zhì)的基質(zhì)中，一個分子的葡萄糖分解成兩個分子的丙酮酸，同時脫下4個[H]；在葡萄糖分解的過程中釋放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。

　　B、第二階段：丙酮酸進入線粒體的基質(zhì)中，兩分子丙酮酸和6個水分子中的氫全部脫下，共脫下20個[H]，丙酮被氧化分解成二氧化碳；在此過程釋放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。

C、第三階段：在線粒體的內(nèi)膜上，前兩階段脫下的共24個[H]與從外界吸收或葉綠體光合作用產(chǎn)生的6個O2結合成水；在此過程中釋放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生大量的ATP。

教師可指導學生把有氧呼吸的三個階段進行表解分析，如

第一階段

第二階段

第三階段

場所

細胞質(zhì)基質(zhì)

線粒體

線粒體

反應物

葡萄糖

丙酮酸和水

還原性氫和氧氣

生成物

丙酮酸和還原性氫

二氧化碳和還原性氫

水

產(chǎn)生ATP數(shù)量

少量（2）

少量（2）

大量（4）

需要ATP數(shù)量

需要（2）

不需要

不需要

氧的關系

無關

無關

有關

（3）有氧呼吸過程中能量變化

　　教師應向?qū)W生說明，在有氧呼吸過程中，葡萄糖徹底氧化分解，1mol的葡萄糖在徹底氧化分解以后，共釋放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量儲存在ATP中，其余的能量都以熱能的形式散失了。

　　（4）在學生完全清楚了有氧呼吸的三個步驟后，教師應提一些綜合性的問題，讓學生在討論過程中，深化對有氧呼吸過程的理解：

　　①如：教師應使學生明白有機物在體外氧化（即燃燒）與有機物在體內(nèi)氧化的化學本質(zhì)是完全一樣的，但其化學反應的歷程卻是不一樣的，為此可提出這樣的問題：“有人說葡萄糖在細胞內(nèi)的氧化就是葡萄糖在體內(nèi)的“燃燒”過程，你認為這一說法有道理嗎？”

　　本題涉及到了生物體的另一項極其重要的生理過程，即呼吸作用。首先分析一下葡萄糖在細胞內(nèi)的這種生理作用為什么可以叫“燃燒”，我們從對下表的分析入手，深入了解一下呼吸作用。

　�、谠偃纾阂龑�學生分析明白有氧呼吸為什么是一個氧化分解過程，教師可提出這樣問題：“你能分析一下為什么呼吸作用與有機物的氧化分解是同一個含義嗎？”

　　氧化還原反應的本質(zhì)實際上是物質(zhì)得失電子的問題，對于一個有機化學反應，可以有一個較為簡單的方法判斷是氧化反應還是還原反應，若一個有機化合物去氫或加氧，這個物質(zhì)就是被氧化了，如果一個有機化合物加氫或去氧，這個物質(zhì)就是被還原了。教學設計方案

第二課時

1、引言

　　為使學生樹立學以致用的觀念，同時又是對上節(jié)課所學內(nèi)容的復習，教 師還可以提一些利用有氧呼吸原理用于人們生產(chǎn)實踐相關的問題，供學生討論，同時加深對有氧呼吸的理解。比如教師可設計這樣的問題：

　　“如果有人向?qū)W生請教怎么能長期儲存農(nóng)作物種粒、蔬菜或水果，學生能利用學過的呼吸作用原理，提供一些有價值的建議或措施嗎？”

　　本題實際是要學生來分析如何控制儲存室的環(huán)境因素，即貯藏條件。

　　農(nóng)作物種粒、蔬菜或水果都是有生命的，不斷地進行著呼吸作用。如果呼吸速率快，會引起有機物的大量消耗，造成儲存量減少而且影響品質(zhì)；呼吸作用放出的水，又會造成儲存環(huán)境濕度過大；呼吸放出的熱量，會使儲存環(huán)境溫度升高；高溫、高濕的環(huán)境會使儲存室中的有害細菌、霉菌大量滋生繁殖，導致作物種子、蔬菜或水果腐爛變質(zhì)；同時高溫、高濕的環(huán)境反過來又會進一步加快呼吸作用的速率，造成惡性循環(huán)。

　　因此為了能達到長期儲存的目的，人們總是希望儲存物的有氧呼吸或無氧呼吸都減弱一些。大家都知道，呼吸作用是受控狀態(tài)下對葡萄糖的氧化分解過程，而酶是調(diào)控這一過程的關鍵因素之一，同時酶又受到諸多因素的影響。因此，凡能影響呼吸作用過程中酶的各種因素，就必然會影響呼吸作用的速率。

　　哪些因素會降低呼吸作用呢？

　　其一是儲存濕度，即作物種子含水量這個因素。我們知道，當生物體中自由水與結合水的比例升高時，其代謝速率就會相應增強，因此對作物種子而言，入庫前的晾曬是必須的，而且種子含水量要低于一定標準時才準入庫。有關部門規(guī)定的安全水分標準：在長江下游地區(qū)，小麥種子含水量是12.5%以下，稻谷是14.5%以下；廣東省，稻谷是13.5%以下，因為南方高溫多濕，要求更高一些。實驗發(fā)現(xiàn)，稻谷等種子含水量超過14.5%時呼吸速率即會驟然上升。

　　其二是儲存溫度因素。酶活性在一定溫度范圍內(nèi)，是隨著溫度的升高而增強的，因此降低儲存室的溫度也是行之有效的方法之一。

　　其三是氧氣濃度。氧氣是有氧呼吸的原料，二氧化碳是呼吸作用的產(chǎn)物，根據(jù)化學平衡原理，降低反應物濃度或增加產(chǎn)物濃度都會降低呼吸作用的速率。如番茄儲存過程中可抽去空氣，補充氮氣，把氧濃度調(diào)節(jié)到3-6%左右，這樣，番茄可貯藏1個月甚至3個月以上。

　　這里有一個問題必須提一提，有的同學認為：把氧氣濃度減得越低，呼吸作用速率就越低，這種看法對嗎？不完全對，當環(huán)境中無氧氣時，有些植物細胞可進行無氧呼吸，而氧氣的存在可以起到抑制無氧呼吸的作用，因此氧氣應調(diào)節(jié)到一個合適濃度，在這個濃度下，氧氣濃度無論對無氧呼吸還是有氧呼吸都可起抑制作用。

　　當然，為了長期儲存作物種粒、蔬菜或水果，還應注意防治害蟲、消毒滅菌、保鮮保質(zhì)等諸多問題。

　　綜上，大致歸納出儲存環(huán)境的三點最基本要求是低溫、低濕、低氧。

　　2、無氧呼吸

　�。�1）無氧呼吸的概念

　　教師可引導學生討論：“生物體在什么情況下，可能會供氧不足？”，這樣很自然地有了下一設問：“在缺氧條件下，生物體如何呼吸呢？”。從而引入對無氧呼吸的學習。

　　教師應向?qū)W生解釋我們平常所說的呼吸作用實際上指的有氧呼吸，它是在有氧的條件下進行的。無氧呼吸一般是指細胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時釋放出少量能量的過程。這個過程對于高等生物稱為無氧呼吸，如果是微生物（如乳酸菌、酵母菌），則習慣上稱為發(fā)酵。細胞內(nèi)無氧呼吸的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。

　�。�2）無氧呼吸的過程

　　教師可采用一邊寫化學方程式，一邊讓學生配平反應式的方法進行教學，引導學生分析討論高等植物細胞的無氧呼吸過程及其場所、高等動物細胞的無氧呼吸過程及其場所。

　　最后總結無氧呼吸的全過程

　　第一階段：在細胞質(zhì)的基質(zhì)中，與有氧呼吸的第一階段完全相同。

　　第二階段：在細胞質(zhì)的基質(zhì)中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解為酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化為乳酸。

　　對基礎較好的班，可適當補充無氧呼吸進化到有氧呼吸的歷程：在遠古時期，地球的大氣中沒有氧氣，那時微生物的呼吸都是無氧呼吸。隨著大氣中出現(xiàn)了氧氣，細胞內(nèi)出現(xiàn)了有氧呼吸的酶類，在無氧呼吸的基礎上發(fā)展出有氧呼吸。由于有氧呼吸比無氧呼吸產(chǎn)生更多的ATP，為生物體提供更多的可做功的自由能，有氧呼吸逐漸成為絕大多數(shù)生物的主要呼吸形式。有些生物的無氧呼吸的能力一直保留到現(xiàn)在，使這些生物體或部分器官組織在缺氧條件下仍可提供生命活動所需的能量，這充分體現(xiàn)了在分子水平同樣有著生物對環(huán)境的適應現(xiàn)象。

　　為使學生加深對無氧呼吸的理解，教師可設計一些問題供學生討論：

　�、贌o氧呼吸的產(chǎn)物有酒精或乳酸，其產(chǎn)物的差異由什么決定的？

　　②為什么無氧呼吸釋放出的能量比有氧呼吸要少得多？

　　在無氧呼吸中，葡萄糖并不是完全的氧化反應，產(chǎn)生酒精和乳酸的過程中還有還原反應，因此產(chǎn)生的是不徹底的氧化產(chǎn)物，分解時所釋放出的能量比有氧呼吸釋放出就少得多。例如，1mol葡萄糖在分解成乳酸后，共釋放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量含有存在ATP中，其余的能量都以熱能的形式散失了。

　　③能進行有氧呼吸的生物，如酵母菌，在缺氧情況下進行無氧呼吸，為什么在有氧氣存在的條件下，無氧呼吸會受到抑制？

　　但由于缺氧，葡萄糖不能徹底分解，產(chǎn)生的酒精或乳酸等分解不徹底的產(chǎn)物中還儲存著許多能量，所以釋放出的能量較少，如果長期缺氧就難以維持正常的生命活動；同時無氧呼吸產(chǎn)生的酒精或乳酸對生物體也有一定的毒害作用，因此能進行有氧呼吸的生物不能忍受長時間的無氧呼吸。

　　④為什么酵母菌由無氧呼吸轉(zhuǎn)為有氧呼吸后，其葡萄糖的消耗量會大大降低（即所謂的巴斯德效應）？

　�、菽隳茉谏�活實際中列舉出實例來說明在酒精或乳酸中還儲存著能量嗎？

　　3、有氧呼吸與無氧呼吸的比較

　　有氧呼吸和無氧呼吸從葡萄糖到丙酮酸這一階段完全相同，只是從丙酮酸開始它們分別沿不同的途徑形成不同的產(chǎn)物。

　　教師可引導學生用表解的形式比較有氧呼吸與無氧呼吸的異同

項目

有氧呼吸

無氧呼吸

呼吸場所

第一階段在細胞質(zhì)基質(zhì)，第二、三階段在線粒體

全過程均在細胞質(zhì)基質(zhì)

是否需氧

第一、二階段不需要氧氣，第三階段需要氧氣

全過程均不需要氧氣

氧化分解是否徹底

徹底

不徹底

氧化產(chǎn)物

二氧化碳和水

有小分子有機物存在于最終氧化產(chǎn)物中，如酒精或乳酸

能量釋放

釋放出大量能量

釋放出少量能量

產(chǎn)生ATP數(shù)目

1mol葡萄糖可產(chǎn)生36或38molATP

1mol葡萄糖可產(chǎn)生2molATP

是否需酶

需要酶

需要酶

化學本質(zhì)

氧化分解有機物，釋放能量

氧化分解有機物，釋放能量

　教師為學生提供有價值的，與學生生活密切相關的討論話題，以強化對二者聯(lián)系的理解。如可提問題：

　　①你每天都進行很多運動吧？你是否想過，當你進行不同形式的運動時，你的身體其實采用不同的方式為你供能呢？

　　這個問題涉及了人體不同運動所利用的能源物質(zhì)和產(chǎn)能方式的問題。

　　糖類、脂肪、蛋白質(zhì)都可以提供能量，但糖類是體育活動的主要能源。

　　我們先以運動員的訓練為例：

　　運動員訓練所消耗的絕大數(shù)能量來源于葡萄糖和糖元。在任何運動的最初半個小時內(nèi)，能量的主要來源都是肌肉中的糖元。肌肉通常能儲存大約275克糖元，足以供給90分鐘以內(nèi)運動所需要的“燃料”；90-120分鐘的持續(xù)運動之后，糖元的儲存量減小，而肌肉則開始利用血糖中的能量。儲存的糖元一旦被用光，運動員就精疲力竭。

　　儲存在皮下和肌肉中的脂肪雖然儲存的能量多，但不如糖類的能量那樣易被利用，在運動員運動30分鐘后才會有較多的脂肪被轉(zhuǎn)化為能量。脂肪的利用量越多，消耗的糖元就越少。因為糖元的儲存量是有限的，而脂肪的儲存量相對豐富，所以對于持久的運動來說，脂肪是更好的能源，但它不能像糖類那樣可迅速地轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰�，而且需要更多的氧氣去氧化它�?

　　人們長期以來誤認為運動員最重要的養(yǎng)分是蛋白質(zhì)，如古代的運動員強調(diào)高蛋白飲食，但實際上人體只有在饑餓或極度營養(yǎng)不良時才使用蛋白質(zhì)作為直接的能源，所以蛋白質(zhì)對運動員的能量需要起不到太大的作用。

　　再說說你吧。

　　你的身體可根據(jù)運動的強度、運動持續(xù)的時間和頻繁程度而利用不同量的糖類和脂肪。

　　而且你的運動有可能是厭氧的，也有可能是需氧的。厭氧運動一般是高強度、短時間的，這時肌肉不能及時獲得其所需要的全部氧氣，這類運動包括200-400米短跑、50米游泳、舉重、足球、籃球、排球等，這些運動需要在短時間內(nèi)迅速爆發(fā)性地提供大量能量。在厭氧運動中人體主要是利用糖元，雖然每次爆發(fā)運動的持續(xù)時間不長，但多次累積的結果也會導致糖元的耗盡。

　　需氧運動的強度方面一般是低等到中等程度的，但持續(xù)時間長，例如馬拉松賽跑、長距離游泳或騎自行車、慢跑等。在這些運動中，肌肉細胞能夠獲得它們所需要的絕大部分氧氣，能源物質(zhì)大約70%來自于糖元，其余來自于脂肪。

　　通過上面的分析學生可能已經(jīng)知道，生物體產(chǎn)生ATP的方式大致有三：有氧呼吸（大量）、無氧呼吸（少量）及磷酸肌酸中能量的轉(zhuǎn)移（少）。在不同的生理狀態(tài)下，主要通過何種途徑形成ATP，就需要理解有氧呼吸、無氧呼吸、磷酸肌酸的反應產(chǎn)物及供能的特點。

　　當你進行長跑時（比如說5000跑或10000米跑，要提問學生是否跑過），此時為需氧運動，此過程中供能的主要方式是有氧呼吸；

　　當你進行200米跑時為厭氧運動，此過程中主要的供能方式是無氧呼吸，而人體糖類物質(zhì)無氧呼吸產(chǎn)物是乳酸，因此血液中乳酸含量顯著增加；

　　當你進行100米跑時情況較為特殊，此過程特點是在非常短的時間內(nèi)從靜止狀態(tài)達到高速狀態(tài)，需要消耗大量的能量，但此時有氧呼吸，甚至于無氧呼吸都沒有及時被調(diào)動起來，以適應這種高能量需求，怎么辦呢？原來此時ATP的合成完全依靠體內(nèi)高能化合物磷酸肌酸的能量轉(zhuǎn)移。當磷酸肌酸分解為肌酸和磷酸時，能釋放出大量的能量迅速形成ATP，供機體劇烈運動時對能量的需求。要注意由磷酸肌酸轉(zhuǎn)移到ATP的能量是非常有限的，不能維持較長的時間。

　　學生會有這樣的常識，就是當自己劇烈運動（如400米跑）后，機體已不處于運動狀態(tài)，還會持續(xù)劇烈呼吸一段時間？剛才提到過，人體在厭氧運動時，無氧呼吸占優(yōu)勢，人體在需氧運動時，有氧呼吸占優(yōu)勢，其實只要人處于劇烈運動中，不論是厭氧運動還是需氧運動，都會有無氧呼吸存在，而細胞的無氧呼吸都會有糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乳酸，這是人體細胞尤其是肌肉細胞處于缺氧狀態(tài)時產(chǎn)生ATP的一種應急手段。由于乳酸可在肝臟再轉(zhuǎn)化為丙酮酸，進而在有氧條件下被徹底氧化為二氧化碳和水，而把乳酸間接氧化為二氧化碳和水的過程中需要大量氧氣。因此，劇烈運動后的一段時間的深呼吸實際上是使人體攝入更多的氧氣，以抵償在運動時氧氣的虧欠，所以有一個有趣的名字來說明此種現(xiàn)象，叫“還氧債”。

　�、诓《具M行有氧呼吸還是無氧呼吸？

　　正確的答案是：病毒既不進行有氧呼吸，也不進行無氧呼吸。那么病毒進行各種生命活動的能量，即ATP從何而來呢？原來，病毒是一種非常特殊的生命體，它所需的ATP、合成蛋白質(zhì)所需的氨基酸，復制、轉(zhuǎn)錄所需的核苷酸等物質(zhì)全部是從宿主細胞（即病毒所寄生的活細胞）中獲得。所以說，病毒只能生活在活細胞中，一旦離開了活細胞，病毒不表現(xiàn)出任何生命現(xiàn)象。

　　4、有氧呼吸與光合作用的異同

　　教師可引導學生用表解的形式比較有氧呼吸與光合作用的異同

比較項目

光合作用

有氧呼吸

區(qū)

別

反應部位

光反應在葉綠體的基粒片層結構（類囊體）的薄膜上，暗反應在葉綠體的基質(zhì)中

第一階段在細胞質(zhì)基質(zhì)，第二、三階段在線粒體中

所需條件

光反應需要光，暗反應不需要光，需酶

只需酶

物質(zhì)變化

無機物轉(zhuǎn)化為有機物

有機物徹底氧化為無機物

代謝類型

同化作用

異化作用

進行的時間

綠色植物光下進行

一切生物及其生活的部分隨時隨刻都在進行

與光的關系

在光下才能進行

與光無關，每時每刻都在進行

能量變化

光能儲存在合成的有機物中

有機物物中的能量被釋放出來，其中約有40%左右轉(zhuǎn)移到ATP中，其它以熱能散失

聯(lián)系

光合作用為所有生物的有氧呼吸作用提供有機營養(yǎng)和氧氣，有氧呼吸為光合作用提供二氧化碳和水。

　　此時教師可為學生提供一些可供討論的與人類生產(chǎn)實踐相聯(lián)系的話題來分析，以訓練學生分析問題的能力。如教師可問：

　　“你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？”

　　人們發(fā)現(xiàn)知識、掌握科學規(guī)律的最終目的是用之以實踐，解決人類種種日益加劇的生存危機，為人類造福，使人類與自然能長期和諧地發(fā)展。同樣，當學習了光合作用、呼吸作用這些生物體最基本卻又極其重要的生理過程后，你的腦子里有沒有想到過，如何利用所學知識用之于實際生活中，這種學以致用的想法非常重要。

　　提高農(nóng)作物產(chǎn)量的方法很多，其中的原理卻很簡單，可以歸結為一句話：加強光合積累、降低呼吸消耗，即：想方法加快光合作用的速率，同時又能適當?shù)亟档秃粑�作用的速率。我們下面所要討論的各種方法都是圍繞這個根本思路展開的。

　�。�1）先來分析一下照射在葉面上的太陽能散失和利用的大致情況：

　　

　　（2）我們一起總結一下提高農(nóng)作物產(chǎn)量的具體方法及其生物學原理。

具體措施

原理

適當增加光強

加強光合積累

改變光質(zhì)

加強光合積累

延長光合時間

一年兩熟、三熟

加強光合積累

延長生育期

補充人工光照

增加光合面積

合理密植

加強光合積累

改變植物體株形

適當增加CO₂濃度

控制栽培密度、使后期通風良好

加強光合積累

增施有機肥料

深施碳酸氫銨肥料

適當減少O₂濃度

降低呼吸消耗

適當增加晝夜溫差

加強光合積累的同時，降低呼吸消耗

　　5、呼吸作用的意義

　　教師可從下面幾個方面方面引導學生分析呼吸作用的意義

　�。�1）為生物體的生命活動提供能量；

　�。�2）為其他化合物的合成提供能量；

　�。�3）呼吸作用過程中的中間代謝產(chǎn)物是進行各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的原料，例如，呼吸作用的中間產(chǎn)物丙酮酸，在酶的作用下可迅速轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸、酶、色素、植物激素等各類物質(zhì)�？梢哉f，呼吸作用是生物體內(nèi)各種有機物相互轉(zhuǎn)化的樞紐，它把生物體的糖代謝、脂類代謝、蛋白質(zhì)代謝等連成了一個整體。

　�。�4）有氧呼吸的出現(xiàn)對生物進化速度所起的巨大推動作用。

 

探究活動

酵母菌的培養(yǎng)與分離

【實驗目的】學習培養(yǎng)和分離酵母菌的技術和方法
【實驗原理】
　　大多數(shù)酵母菌為腐生，其生活最適pH為4.5一6，常見于含糖分較高的環(huán)境中，例如果園土、菜地土及果皮等植物表面。酵母菌生長迅速，易于分離培養(yǎng)，在液體培養(yǎng)基中，酵母菌比霉菌生長得快。
　　利用酵母菌喜歡酸性環(huán)境的特點，常用酸性液體培養(yǎng)基獲得酵母菌的培養(yǎng)液（這樣做的好處是酸性培養(yǎng)條件則可抑制細菌的生長），然后在固體培養(yǎng)基上用劃線法分離之。
【實驗材料和用具】
　　1、甘蔗、成熟葡萄或蘋果等果皮、0.1%美藍染液、1ml的無菌吸管、無菌培養(yǎng)皿等。
　　2、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：
原料：馬鈴薯（200克）、葡萄糖（20克）、瓊脂（15-20克）、蒸餾水（1000ml）。
配制方法：
　�。�1）先將馬鈴薯去皮，切片，稱200克并加蒸餾水1000ml，煮沸半小時，用紗布過濾，補足蒸餾水量至1000ml ，制成20%的馬鈴薯汁。
　�。�2）在20%的馬鈴薯汁中加入瓊脂，煮沸溶化，補足水分并在115攝氏度條件下高壓滅菌20分種。
　�。�3）加入葡萄糖，制成培養(yǎng)酵母菌的馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基。
　　3、乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液：配方同上，但不加瓊脂而加乳酸，按每1000ml培養(yǎng)液中含5ml乳酸的量加入，并分裝試管。
【實驗步驟】
　　l、接種：取一小塊果皮，不需沖洗，直接接入乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液管中，置28一30℃，培養(yǎng)24小時，可見培養(yǎng)液變混濁。
　　2、培養(yǎng)，用無菌吸管取上述培養(yǎng)后培養(yǎng)液0.lml，注入另一管乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液中，置28一30℃再培養(yǎng)24小時或稍長(過長則霉菌長出)。
　　3、觀察：用無菌操作法取少許菌液置于載玻片中央的0.l%美藍染色液中，混勻后加蓋玻片制成水浸片，先用低倍鏡后換高倍鏡觀察酵母菌的形態(tài)和出芽生殖情況。
　　活酵母菌可使美藍還原，從而使菌體不著色，用此方法可判斷酵母菌的死活。
　　4、分離：馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基溶化后制成平板。用劃線法分離酵母菌培養(yǎng)液，從而得到單個菌落。挑取單個菌落反復再次劃線分離純化，最終可獲得純培養(yǎng)。

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