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【引用】【呼吸作用】导入及案例  

2011-11-26 18:51:10|  分类: 必修1 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自dzezqiongkaixin《【呼吸作用】导入及案例》

导入一、在生活中存在一些现象:我们无论是登陆月球,或去攀登高山,还是去海底探险,都不得不带氧气瓶,而当我们去一些空气较为稀薄的地方,或当我们激烈运动后,我们会感到腰酸背痛,另外,如果我们把几个苹果放在一个塑料袋里,扎好口子,过几天我们能闻到酒香。大家知道以上现象是什么原因产生的?今天我们就共同探讨其中的奥妙——细胞呼吸。

 

导入二、通过上节课的学习,我们知道,ATP是细胞内流通的能量“通货”,植物通过光合作用形成了有机物,能量也储存在有机物中。但这个能量还不能直接用于生命活动,要将它用于生命活动,必须要把它转换为ATP,而ATP分子高能磷酸键中的能量主要来源于一个重要的生理过程——细胞呼吸。

 

导入三、通过递进式创设问题情景引出呼吸作用及其意义。

问题1:早晨最后一节课为什么有的同学会感到头晕、四肢无力?(缺乏能量)

问题2:我们通过什么途径来补充能量?(吃食物)

  引言:我们进行思考、运动以及机体正常的呼吸、心跳。生长发育等生命活动都要消耗能量,因此我们一日三餐都是为补充能量,不仅动物如此,植物在进行各项生命活动过程中也需要消耗能量,如种子的发芽,植株的生长、发育,矿物元素的吸收等。

问题3:我们所吃的各种食物是否都能为生命活动提供能量?(否,H2O无机盐等不可提供能量、糖类、脂肪、蛋白质可以提供能量,其中糖类是主要的能源物质)

点拨:看来为生命活动提供能量的物质是有机物(糖类、脂肪、蛋白质)

问题4:生命活动过程中能否直接利用上述有机物中的能量?为什么?(不能,直接能源物质是ATP)

    点拨:看来有机物为生命活动提供能量应与ATP的生成有关。

    板书:糖类、脂肪、蛋白质中的能量——ATP——各项生命活动消耗。

问题5:第①步是如何完成的?(通过细胞呼吸)

问题6:谁能谈谈细胞呼吸如何将能量转移到ATP中?

 

导入四、包扎伤口时要选用透气的消毒纱布或创可贴,养花的花盆要及时松土,稻田要定期排水,减肥健身也提倡有氧运动等等,这些生活常识其实都与我们今天学习的知识有关——细胞呼吸。

 

导入五、课件展示:

(1)某现代化啤酒生产企业,利用发酵工程技术大量生产啤酒。

(2)某同学因10 000米长跑以后,觉得筋疲力尽。

(3)一片果园内的果树因遭受水淹而正在慢慢萎蔫,并不断有果树死去。

(4)农民经常要锄田,因为这样可以提高作物的产量。

你知道这些生活现象中蕴涵的原理吗?其实这都是我们今天将要共同探讨学习的内容——细胞呼吸。

 

相关事例

 

1854年9月,巴斯德为里尔工学院院长兼化学系主任,在那里,他对酒精工业发生了兴趣,而制作酒精的一道重要工序就是发酵。当时里尔一家酒精制造工厂遇到技术问题,请求巴斯德帮助研究发酵过程,巴斯德深入工厂考察,把各种甜菜根汁和发酵中的液体带回实验室观察。经过多次实验,他发现,发酵液里有一种比酵母菌小得多的球状小体,它长大后就是酵母菌。

过了不久,在菌体上长出芽体,芽体长大后脱落,又成为新的球状小体,在这循环不断的过程中,甜菜根汁就“发酵”了。巴斯德继续研究,弄清发酵时所产生的酒精和二氧化碳气体都是酵母使糖分解得来的。这个过程即使在没有氧的条件下也能发生,他认为发酵就是酵母的无氧呼吸并控制它们的生活条件,这是酿酒的关键环节。

巴斯德弄清了发酵的奥秘,从此开始,巴斯德终于成为一位伟大的微生物学家,成了微生物学的奠基人。

 

法国微生物学家、化学家巴斯德,在研究酵母菌的乙醇发酵时最早发现;在无氧条件下,以葡萄糖为原料进行乙醇发酵时,只有少量酵母菌产生,却消耗大量的糖,每形成一份酵母菌消耗60~80份(重量比)的糖。而在有氧条件下,酵母菌细胞可进行有氧呼吸,酵母菌旺盛增殖,但其发酵特性则不明显,每生产一份酵母菌只用去4~10份糖,即单位时间内糖消耗速度减慢,乙醇产量显著下降。这种有氧呼吸抑制发酵的现象,后人称之为巴斯德效应。

在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。即呼吸抑制发酵的作用。

相比起足氧的情况,酵母在缺氧的情况下消耗更多的葡萄糖,生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制,这种现象是巴斯德1861年在研究酵母的酒精发酵量和氧分压之间的关系中发现的,故称巴斯德效应。由于从呼吸(完全氧化)所得的能量,远大于等量糖发酵所得的能量,因此为了获得对维持生命活动所需的能量,在有氧情况下与无氧下相比,只消耗少量的糖即足。生物体根据氧的有无,来调节糖的分解量,而使能量得到节制。

现在,人们将在厌氧型和需氧型能量代谢之间的转换过程总结为巴斯德效应。这个过程由细胞的能量状况和氧气的供给决定。 在真核生物也有类似情况;和酵母的终产物酒精不同,真核生物无氧呼吸的终产物是乳酸盐。这两个过程被称作发酵。 运动的骨骼肌需要能量,但这些能量者能通过无氧呼吸,即由葡萄糖转变为乳酸的过程中获得。最后一步反应,乳酸的生成,会同时产生NAD+,这正是糖酵解过程所需要的。在氧气充足的情况下,NAD+可以继续在后续的反应中(糖酵解-柠檬酸循环-呼吸链)中再生,而且这个有氧呼吸的过程产生近20倍的能量。在供给氧气的情况下,可以观察到酵母的代谢从厌氧到需氧的转变:葡萄糖的代谢产物会大量减少。骨骼肌对待葡萄糖显得不太经济,但这并没意味着浪费,肝和心肌都能够将乳糖通过糖异生再生为葡萄糖,这就是科里循环。而糖异生消耗能量:两丙酮酸通过糖异生合成一分子葡萄糖要消耗6分子ATP。 活动量大的动物,其骨骼肌的颜色比畜养起来的动物的更红,这正是巴斯德效应:经常运动,有氧呼吸也能在一定程度上供给能量。因为前者的血供比后者更好,而好的血供能为骨骼肌提供更多的氧气。 没有线粒体的细胞(红血球)是没有巴斯德效应的。肿瘤细胞能够绕过巴斯德效应,这是因为肿瘤细胞的调节功能失常,这会导致大量乳酸产生。在过去有人想利用这一点治疗肿瘤。

  用简明的语言总结巴斯德效应为:发酵是一种能帮助很多生物度过恶劣环境的代谢途径,但它并不经济

 

迈耶霍夫是德国-美国生物化学家。我们知道,肌肉中含有糖原,半个多世纪以前,贝纳尔已经在肝脏中发现了这种物质。十年前,霍普金斯及其同事们已经指出,活动着的肌肉会蓄积乳酸。迈耶霍夫精细地进行了一系列实验后指出,在所消失的糖原同所出现的乳酸之间存在着一定数量的关系,而且在此过程中并不消耗氧。活动肌肉中所发生的是厌氧的(糖原)酵解作用(“在没有空气的条件下之糖原分解”)。迈耶霍夫还证明,如果肌肉在活动之后休息,则一部分乳酸被氧化(分子氧被消耗,以补偿生理学家所称谓的“氧债”)。通过这一方式形成的能量,使大部分乳酸再转变为糖原成为可能。迈耶霍夫所获得的成果开创了新的研究领域,这方面的工作后来由柯里夫妇继续进行下去,他们研究出糖原转变为乳酸的详细步骤,这就是通常以迈耶霍夫本人和他的一位同事的名字命名的“恩布登-迈耶霍夫路径”。由于这一成果,迈耶霍夫和希尔分享了1922年医学和生理学诺贝尔奖。

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