第三章 第三节 有机物的合成与运输-有机物的分解与能量释放（课件）-《生物基础》（高教版）同步精品课堂

第三章 生物的新陈代谢 第三节 有机物的分解与能量释放（2课时） 高等教育出版社第1版 《生物基础》 教学目标 一 了解呼吸作用的场所，区分有氧呼吸和无氧呼吸的场所差异 掌握呼吸作用的过程、生理意义及影响因素 理解呼吸作用原理在农业生产中的应用 教学重难点 二 呼吸作用的因素及原理应用的逻辑分析。 有氧呼吸和无氧呼吸的过程、产物及能量释放特点。 重点 难点 导入新课 三 1. 提问导入：“植物通过光合作用制造的有机物储存了能量，这些能量如何被植物利用？如果植物停止能量释放，会有什么后果？” 2. 展示生活实例：苹果放久有酒味、水淹的植物会枯萎、中耕松土的农田长势更好，引导学生提出疑问。 新知讲授 四 绿色植物通过光合作用制造有机物并储存能量。植物的生命活动一时一刻也离不开能量供应，那么,有机物中贮藏的能量，是怎样被释放出来的呢?植物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的过程，称植物的呼吸作用(又称 生物氧化)。 事实上，呼吸作用是所有的生物都具有的一项重要的生命活动。那么,呼吸作用是怎样进行的呢? 新知讲授 四 植物的呼吸作用是在细胞质和线粒体中进行的。由于与能量转换关系更密切的一些步骤是在线粒体中进行，因此，常常把线粒体看成是细胞的能量供应中心和呼吸作用的主要场所。 一、呼吸作用的场所 新知讲授 四 二、呼吸作用的类型与过程 1. 有氧呼吸 有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。有氧呼吸是高等植物进行呼吸作用的主要形式，因此通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。细胞有氧呼吸的主要场所是线粒体。 新知讲授 四 葡萄糖是细胞进行有氧呼吸时最常利用的物质，因此，有氧呼吸的过程可以表示 如下： 新知讲授 四 有氧呼吸的全过程，可以分为3个阶段，如图3-12所示。 新知讲授 四 1个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，在分解的过程中产生少量的氢 ( 用[H] 表示),同时释放出少量的能量。这个阶段是在细胞质基质中进行的。 第一个阶段 丙酮酸经过一系列的反应，分解成二氧化碳和氢，同时释放出少量的能量。这个阶段是在线粒体中进行的。 第二个阶段 前两个阶段产生的氢，经过一系列的反应，与氧结合而形成水，同时释放出大量 的能量。这个阶段也是在线粒体中进行的。 第三个阶段 新知讲授 四 以上3个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。 在植物体内，1mol葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ能量，其中有1255kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。植物进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。 新知讲授 四 2. 无氧呼吸 无氧呼吸一般是指植物细胞在无氧条件下，通过酶 的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等植物来说，称为无氧呼吸。 如果进行呼吸作用的生物是微生物，如乳酸菌、酵母菌，则习惯上称为发酵。细胞进行无氧呼吸的场所是在细胞质基质中进行的。 新知讲授 四 如苹果贮藏久了，会 产生酒味。其反应式如下： 无氧呼吸 新知讲授 四 一些高等植物的某些器官，如马铃薯的块茎、甜菜的肉质根、玉米胚等，它们的细胞进行无氧 呼吸时可以产生乳酸。其反应式如下： 新知讲授 四 无氧呼吸的全过程，可以分为两个阶段(如图3-13):第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段 完全相同。第二个阶段是丙酮酸在不同的酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳 酸。这两个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。 新知讲授 四 对比项目 有氧呼吸 无氧呼吸 共性阶段 葡萄糖→丙酮酸（释放少量能量） 葡萄糖→丙酮酸（释放少量能量） 后续反应条件 需有氧参与 无氧环境 后续反应产物 二氧化碳 + 水 酒精+二氧化碳 / 乳酸 全过程能量释放 较多 少量 新知讲授 四 在无氧呼吸中，葡萄糖氧化分解时所释放出的能量，比有氧呼吸释放出的要少得多。例如， 1 mol葡萄糖在分解成乳酸以后，共放出196.65 kJ的能量，其中有61.08 kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。在无氧状态下，植物体要维持正常生活所需要的能量， 就要消耗大量的有机物，同时，产生酒精等有毒的物质，这对植物是很不利的。例如，长期堆放的种子发热，产生酒味变质；种子播种后久雨不晴，发生烂种；作物水淹后不能正常生活以致死亡等。一般来说，植物体维持各项生命活动所需要的能量，绝大部分来自有氧呼吸。 新知讲授 四 三、呼吸作用在植物生活中的意义 植物的任何一个生活细胞，在任何一个生活时期，都在不停地进行呼吸作用， 一旦停止就意味着细胞的死亡。因此，对植物体来说，呼吸作用具有非常重要的生理意义，这主要表现在以下方 面 ： 新知讲授 四 呼吸作用释放能量的速度较慢，而且是逐 步分解的，适合于植物对能量的需要和利用。呼吸作用释放的能量， 一部分转变成热能散失掉 了，另一部分以 ATP 形式贮存着。当 ATP 水解时，它贮存的能量就释放出来，供给植物体进行 生命活动的需要。例如，植物体对于矿质营养的吸收，有机物的运输、各种生物大分子的合成、细 胞分裂和生长 、植物的生长 、 发育及生殖等等 。 (1)呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量 新知讲授 四 在呼吸过程中所产生的一些中间产 物，可以成为合成体内一些重要化合物的原料。例如，葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成许 多氨基酸的基础原料。 (2)呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料 植物受伤或受到病菌侵染时，通过旺盛 的呼吸，促进伤口愈合，以减少病菌的侵染；还可以促进合成具有杀菌作用的物质，以增加植物的 免疫能力。 (3)呼吸作用在植物抗病免疫方面有着重要作用 新知讲授 四 四、影响呼吸作用的因素 影响因素 新知讲授 四 呼吸作用的化学反应大多是需要酶参加的反应，而温度直接影响酶的活性。 一般植物在0℃以下，呼吸作用很弱或几乎停止，呼吸作用的最适温度一般在25℃~35℃之间，呼吸作用 的最高温度，一般在45℃~55℃。 1. 温度 植物细胞含水量对呼吸作用的影响很大。例如干燥种子的呼吸作用很微弱，当种子吸水后， 呼吸作用迅速加强。 2. 水分 新知讲授 四 氧是进行有氧呼吸的必要条件。大气中氧含量比较稳定，约为21%,对于植物的地上器官来说，一般不会受到缺氧的危害。当氧浓度下降到20%以下时，植物呼吸作用便开始下降；氧浓度低到5%～8%时，无氧呼吸出现并逐步增强，有氧呼吸迅速下降。植物根系虽能适应较低的氧浓度，但当土壤中氧含量低于5%～8%时，其呼吸作用也会下降。因此，农作物生产中经常要中耕松土，以保证植物根部的良好通风状况。 二氧化碳是呼吸作用的最终产物。当环境中二氧化碳浓度增高时，呼吸作用受到抑制而减弱。实验证明，二氧化碳浓度高于5%时，有明显抑制呼吸作用的效应，这可利用在果蔬、种子贮藏中。 3. 氧和二氧化碳 新知讲授 四 五、呼吸作用原理在农业上的应用 粮油种子的贮藏原则是保持“三低”,即降低种子的含水量、温度和空气中的氧含量。 多汁果实和蔬菜的贮藏、保鲜原则是，在尽量避免机械损伤的基础上，控制温度、湿度和空气 成分3个条件，降低呼吸消耗，使果实蔬菜保持新鲜状态。降低温度但不宜过低，大多数适宜在 0～1℃,苹果为0~5℃;一般保持相对湿度在80%～90%为宜；使用气调法降低氧浓度，增高二 氧化碳浓度，大量增加氮的浓度，可抑制呼吸和微生物的活动。 新知讲授 四 块根和块茎的贮藏，与果实、蔬菜有许多相似之处。避免机械损伤，保持较低的温度。如甘 薯的最适温度为11～13℃,相对湿度以85%～90%为宜。空气控制方面，可利用块根、块茎自身呼吸降低室内氧浓度，增加二氧化碳浓度，即所谓“自体保藏法”,也有很好的贮藏效果。 新知讲授 四 在作物栽培方面，许多栽培措施都是为了直接或间接地保证作物呼吸作用的正常进行。例如，早稻浸种催芽时，用温水淋种并且时常翻动，目的就是为了使酶处在最适温度中，以及促进通风，加快萌发；在大田栽培中，适时中耕松土，防止土壤板结，有助于改善根际周围的氧气供应，保证根系的正常呼吸。 在我国南方小麦灌浆期，雨水较多，容易造成高温高湿逼熟，导致植株提早死亡，籽粒不饱满。此时要特别注意开沟排涝，降低地下水位，增加土壤含氧量，以维持根系的正常呼吸。 师生互动 五 1. 基础题：提问“有氧呼吸的主要场所？无氧呼吸的产物有哪些？呼吸作用的意义？” 2. 探究题：展示农业实例（粮油种子贮藏“三低”、果蔬保鲜控温控气、中耕松土），组织学生分组分析：“这些措施利用了呼吸作用的什么原理？” 3. 点评学生回答，补充完善逻辑分析。 简答题 课堂小结 六 1. 引导学生梳理本节课核心知识：呼吸作用的场所→类型（有氧/无氧）→意 义→影响因素→农业应用。 2. 强调：有氧呼吸是植物呼吸作用的主要形式，呼吸作用是植物生命活动的 能量基础。 布置作业 七 作业 1. 基础作业：完成教材课后习题，完善“有氧呼吸vs无氧呼吸”对比表格。 2. 拓展作业：调查家中果蔬/种子的储存方式，分析其利用的呼吸作用原理，撰写100字左右的分析报告。 巩固练习 八 作业 下列关于有氧呼吸的叙述，正确的是（ ） A. 全过程都在线粒体中进行 B. 不需要酶的催化 C. 彻底分解有机物并释放大量能量 D. 产物只有二氧化碳 【答案】C 【解析】有氧呼吸第一阶段在细胞质基质进行，A错误；有氧呼吸各阶段都需要酶催化，B错误；有氧呼吸在氧参与下彻底分解糖类等有机物，产生CO₂和水，释放大量能量，C正确；产物是二氧化碳和水，D错误。 巩固练习 八 作业 高等植物无氧呼吸的场所是（ ） A. 线粒体 B. 细胞核 C. 叶绿体 D. 细胞质基质 【【答案】D 【解析】无氧呼吸全过程都在细胞质基质进行，不需要线粒体参与；A是有氧呼吸主要场所，C、D与呼吸作用无关。 巩固练习 八 作业 无氧呼吸与有氧呼吸的相同点是（ ） A. 第一阶段完全相同 B. 都能彻底分解有机物 C. 都需要氧参与 D. 都释放大量能量 【答案】C 【解析】无氧呼吸不需要氧，A错误；无氧呼吸分解有机物不彻底，B错误；两者第一阶段都是葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量[H]和能量，C正确；无氧呼吸释放少量能量，D错误。 巩固练习 八 作业 下列哪项不是呼吸作用的生理意义（ ） A. 为生命活动提供能量 B. 促进植物光合作用 C. 为其他化合物合成提供原料 D. 增强植物抗病免疫能力 【答案】B 【解析】呼吸作用的意义包括：提供能量、提供合成原料、增强抗病免疫；C是光合作用的作用，与呼吸作用无关。 巩固练习 八 作业 农作物栽培中，中耕松土的目的是（ ） A. 促进光合作用 B. 增加土壤氧含量，保证根系呼吸 C. 减少水分蒸发 D. 促进有机物运输 【答案】B 【解析】中耕松土可打破土壤板结，增加土壤透气性，提高氧浓度，避免根系缺氧进行无氧呼吸产生酒精中毒；A、C、D不是主要目的。 巩固练习 八 作业 简述有氧呼吸与无氧呼吸的主要区别。 【答案】① 氧气需求：有氧呼吸需要氧参与，无氧呼吸不需要；② 产物：有氧呼吸产物是二氧化碳和水，无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳（或乳酸）；③ 能量释放：有氧呼吸释放大量能量，无氧呼吸释放少量能量；④ 场所：有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行，无氧呼吸仅在细胞质基质中进行。 感谢观看 $