第三章 第四节 能量代谢（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 第四节 能量代谢 （2课时） 高等教育出版社第1版 《生物基础》 教学目标 一 了解气体交换的方式及动物能量的来源及贮存途径 掌握能量释放、转移的过程及ATP的作用 理解有氧呼吸和无氧呼吸供能的特点 教学重难点 二 能量的转移过程；无氧呼吸的适用场景及能量变化。 ATP作为直接能源物质的作用；有氧呼吸供能的过程。 重点 难点 导入新课 三 提问：“我们跑步后会感觉肌肉酸痛，爬山到高原会感到气喘，这背后和身体的能量供应有什么关系？” 展示动物进食、运动的图片，引导学生回顾营养物质的吸收利用，引出“物质代谢伴随能量代谢”的核心话题。 新知讲授 四 单细胞原生动物生活在水中，它们可以通过体表直接与水之间进行气体交换：把水中溶解的氧气吸进体内，同时把体内的二氧化碳排到水中。 高等多细胞动物，包括人类在内，身体里的细胞进行气体交换，必须通过呼吸系统和循环系统才能进行。通过呼吸运动和血液循环，从外界环境吸入肺泡内的空气与肺部毛细血管内的静脉血之间，可以不断地进行气体交换：氧由肺泡向静脉扩散，而二氧化碳则由静脉血向肺泡扩散。 经过这种气体交换后，静脉血变成含氧丰富的动脉血。 一、气体交换 新知讲授 四 1.外呼吸 ◎定义：机体从外界环境吸入氧和排出二氧化碳的过程。 2.内呼吸 ◎气体运输环节：肺部血管中的动脉血通过血液循环，将氧输送到全身各类组织。 ◎组织气体交换：氧由动脉血经组织液向组织细胞扩散，二氧化碳由组织细胞经组织液向动脉血扩散。 ◎细胞内利用：组织细胞获得氧后，进行有机物的分解。 ◎定义：机体内全部细胞从内环境吸入氧、排出二氧化碳，以及氧在细胞内利用的过程。 新知讲授 四 呼吸的全过程如图3-16所示。 新知讲授 四 呼吸的全过程如图3-16所示。 新知讲授 四 绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能，贮存在光合作用的产物中。动物必须直接或间接地以绿色植物为食物，从中获取自身所需要的有机物。这些有机物经过动物体的消化、吸收以后，其中一部分贮藏起来，同时也就贮藏了能量。因此，动物体内贮存的能量，归根到底是来自光能。 二、能量的来源及贮存 新知讲授 四 动物和人体细胞内的糖类、脂类和蛋白质等有机物中，都含有大量的化学能，当它们在细胞内被氧化分解，生成二氧化碳和水等代谢终产物的时候，它们所含有的能量就释放出来，供生命活动利用。在上述的三类有机物中，主要的能源物质是糖类。例如，人体在一般情况下，所需要的能量大约有70%左右是由糖类供给的。下面就以葡萄糖为例，来讲述物质氧化分解中的能量变化 。 三、能量的释放和转移 新知讲授 四 类 别 具体内容 葡萄糖氧化放能共性 1 mol 葡萄糖体外燃烧或体内氧化，释放能量均为 2870 kJ 体外燃烧能量释放特点 能量瞬间释放，全部以热能形式散失 体内氧化分解能量释放特点 酶催化，经多中间步骤逐步释放能量 1. 部分以热能散失，维持体温 2. 部分转移至高能化合物（ATP、磷酸肌酸）贮存 高能化合物核心作用 贮存较高能量，实现能量的暂时储存与转移 ATP的核心功能 1. 是动物和人体能量转移、利用的核心物质 2. 水解时释放高能磷酸键能量，作为生命活动直接能源 3. 是能量的携带者和传递者，被称为能量流通的“货币” 4. 不是能量贮存物质 葡萄糖氧化分解与ATP功能总结表 新知讲授 四 动物和人体进行各项生命活动，例如肌肉收缩，神经传导和生物电，合成代谢，吸收和分泌等，所需要的能量都是由ATP 水解成为ADP时释放出来的。虽然 ATP在动物和人体的细胞中普遍存在，但是含量不高，当动物和人体由于能量大量消耗而使细胞中ATP的含量过分减少时，细胞内其他高能化合物(如磷酸肌酸)就释放出所贮存的能量，供ADP合成为 ATP。 四、能量的利用 新知讲授 四 能量代谢主要指能量的贮存、释放、转移和利用的过程。根据前面的讲述，能量代谢全过程 如图3 - 17: 五、能量代谢过程 新知讲授 四 1. 适用条件：一般情况下，组织内氧气充足 2. 供能物质：主要是糖类 3. 核心作用：为高等动物（包括人类）各项生命活动提供能量 1.常态供能方式——有氧呼吸 新知讲授 四 ◎触发条件：组织内缺氧，有氧呼吸供能无法满足需求 ◎典型场景 -人体剧烈运动时，骨骼肌需能剧增，呼吸和血液循环加强仍无法满足耗氧需求，肌肉处于暂时相对缺氧状态 -从平原进入高原初期，空气稀薄，血红蛋白携氧量不足，组织细胞缺氧 ◎反应过程：在相关酶催化下，1分子葡萄糖分解为2分子乳酸，释放少量能量 ◎能量利用：释放的少量能量部分用于ADP合成ATP，ATP为生命活动供能 ◎特点：供能少（乳酸中仍储存大量化学能），但可暂时满足机体急需的能量 2. 特殊供能方式——无氧呼吸 师生互动 五 1.出示基础题：动物体内直接的能源物质是？高等动物外呼吸的场所是？ 2. 展示拓展题：分析剧烈运动时肌肉酸痛的原因，说明能量供应的变化。 3. 巡视指导，针对共性问题进行讲解。 问 题 课堂小结 六 1. 师生共同回顾气体交换的类型、能量的来源与转化、ATP的作用、有氧与 无氧呼吸的差异。 2. 强调：动物的能量代谢是物质代谢的伴随过程，ATP是连接能量释放与利 用的关键，有氧呼吸是主要供能方式，无氧呼吸是特殊情况下的补充。 布置作业 七 作业 1. 基础作业：完成教材课后习题，梳理能量代谢的核心概念。 2. 拓展作业：查阅资料，分析“运动员进行耐力训练时，身体的能量代谢会发生哪些调整？”，撰写简短报告。 巩固练习 八 作业 下列过程中，主要属于“贮能过程”的是（ ） A. 有机物分解产生CO₂和H₂O B. 无氧呼吸产生乳酸 C. ATP 水解为 ADP 和 Pi D. 营养物质的吸收和利用（侧重合成代谢） 【答案】D 【解析】营养物质的吸收和利用，侧重于合成代谢，这对于能量的变化来说是一个贮能过程。 巩固练习 八 作业 高等多细胞动物体内细胞进行气体交换必须依赖的系统是（ ） A. 呼吸系统和循环系统 B. 消化系统和神经系统 C. 内分泌系统和生殖系统 D. 运动系统和神经系统 【【答案】A 【解析】高等多细胞动物……必须通过呼吸系统和循环系统才能进行。 巩固练习 八 作业 动物体内贮存的能量，归根到底来源于（ ） A. 空气中的二氧化碳 B. 土壤中的矿物质 C. 光能 D. 水 【答案】A 【解析】动物体内贮存的能量，归根到底是来自光能。因为植物通过光合作用将光能转变成化学能，动物直接或间接以植物为食。 巩固练习 八 作业 关于 ATP 的叙述，正确的是（ ） A. 是主要的能量贮存物质 B. 水解时不释放能量 C. 只在动物细胞中存在 D. 是能量的携带者和传递者，是能量流通的“货币” 【答案】D 【解析】ATP 不是生物体能量的贮存物质，而是生物体能量的携带者和传递者，形象地说，ATP 是生物体能量流通的货币。 巩固练习 八 作业 当细胞中 ATP 含量因大量消耗而减少时，可由下列哪种物质提供能量使 ADP 再合成 ATP？（ ） A. 葡萄糖 B. 磷酸肌酸等其他高能化合物 C. 二氧化碳 D. 乳酸 【答案】B 【解析】当……ATP 的含量过分减少时，细胞内其他高能化合物（如磷酸肌酸）就释放出所贮存的能量，供 ADP 合成为 ATP。 巩固练习 八 作业 简述人体在剧烈运动时，无氧呼吸产生的原因、过程及其意义 【答案】（1）产生原因 剧烈运动时，骨骼肌需要大量能量。 虽然呼吸运动和血液循环明显加强，但仍不能满足肌肉对氧的需求，肌肉处于暂时相对缺氧状态。 在缺氧条件下，有氧呼吸不能正常充分进行，细胞通过无氧呼吸来应急供能。 （2）无氧呼吸的过程（以葡萄糖为例） 在有关酶的催化下，1 分子葡萄糖分解为 2 分子乳酸。 巩固练习 八 作业 该过程释放少量能量，其中一部分用于 ADP 合成 ATP。 产生的 ATP 再直接供给肌肉收缩等生命活动。 （3）意义 无氧呼吸提供的能量较少（乳酸中仍含有大量未释放的化学能），但可以在短时间内迅速为剧烈运动的肌肉提供急需的能量。 有利于机体在暂时缺氧条件下维持一定强度的生命活动，是对缺氧环境的一种适应形式。 同时也提示：无氧呼吸只能作为短期应急方式，长期依赖会导致乳酸堆积、疲劳等问题。 感谢观看 $