第一章　生物的新陳代謝

第一節(jié)　人和動物體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識方面

1.使學(xué)生掌握糖類代謝的主要途徑。

2.使學(xué)生掌握蛋白質(zhì)代謝的主要途徑。

3.使學(xué)生掌握脂類代謝的主要途徑。

4.使學(xué)生理解糖類、蛋白質(zhì)、脂類三大類營養(yǎng)物質(zhì)代謝的特點。

5.使學(xué)生理解三大類營養(yǎng)物質(zhì)代謝與人體健康的關(guān)系。

二、能力方面

通過引導(dǎo)學(xué)生分析討論糖類、脂類、蛋白質(zhì)的代謝途徑及其相互關(guān)系，訓(xùn)練學(xué)生分析、判斷、推理等科學(xué)思維品質(zhì)。

三、情感、態(tài)度、價值觀方面

1.通過引導(dǎo)學(xué)生分析肝臟在三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝中的重要作用，使學(xué)生認(rèn)識到生物體結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)的基本生物學(xué)觀點，對學(xué)生進行生命科學(xué)觀點的教育。

2.通過引導(dǎo)學(xué)生分析討論三大類營養(yǎng)物質(zhì)代謝與人體健康的關(guān)系，使學(xué)生體會到生命科學(xué)在人們的生產(chǎn)實踐中的價值，對學(xué)生進行生命價值觀方面的教育。

【教學(xué)建議】

一、教材分析

本節(jié)包括糖類代謝，脂類代謝、蛋白質(zhì)代謝、三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的關(guān)系、人營養(yǎng)物質(zhì)代謝與人體健康五部分的內(nèi)容。

1.三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝途徑

教材中糖類、脂類和蛋白質(zhì)代謝途徑是本節(jié)的重點和難點。由于學(xué)生缺乏有關(guān)的生物化學(xué)基礎(chǔ)知識，而這三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝途徑實際上是由一系列生物化學(xué)反應(yīng)組成的，而且這些變化又相當(dāng)復(fù)雜。因此，處理這部分教材時一定要把握好教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，在學(xué)生能接受的情況下，盡量向?qū)W生展示三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的總體輪廓。

（1）糖類代謝

教材從細(xì)胞或血漿中的葡萄糖來源，葡萄糖在細(xì)胞中的利用，即去路兩個方面，簡明扼要地介紹了糖類代謝，最后教材以表解的形式對這部分知識做了歸納。

主要內(nèi)容有：細(xì)胞或血漿中葡萄糖的來源主要有三：①食物中糖類物質(zhì)的消化吸收；②血糖濃度低于80～120mg/dL時，由肝糖元分解產(chǎn)生；③由其他非糖物質(zhì)（如甘油、氨基酸、乳酸等）在代謝中轉(zhuǎn)化產(chǎn)生。細(xì)胞或血漿中葡萄糖的去路也有三：①在細(xì)胞中氧化分解提供能量；②血糖濃度高于100mg/dL時，在肝臟或骨骼肌中合成糖元；③在細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為其他非糖物質(zhì)。

（2）脂類代謝

教材選擇了脂類物質(zhì)的三個組成，即脂肪、磷脂和膽固醇。中學(xué)生熟悉的脂肪作為重點，簡要介紹了脂肪的代謝途徑及其特點，并用表解的形式做了歸納總結(jié)，最后教材提了一下血脂和膽固醇的相關(guān)知識。

（3）蛋白質(zhì)代謝

教材也從細(xì)胞或血漿中的氨基酸來源，以及氨基酸在細(xì)胞中的利用，即去路兩個方面，簡明扼要地介紹了蛋白質(zhì)代謝，最后教材以表解的形式對這部分知識做了歸納總結(jié)。

主要內(nèi)容。氨基酸的來源有三：①從食物中的蛋白質(zhì)消化吸收獲得；②自身蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生；③通過轉(zhuǎn)氨基作用產(chǎn)生新氨基酸。氨基酸的去路也有三：①合成各種組織蛋白和酶；②通過轉(zhuǎn)氨基作用產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)；③通過脫氨基作用分解，其中含氮部分轉(zhuǎn)化為尿素，不含氮部分轉(zhuǎn)化糖類、脂肪等其他物質(zhì)。

2.三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的關(guān)系

教材指出，細(xì)胞內(nèi)糖類、脂類和蛋白質(zhì)這三類物質(zhì)的代謝在時間、空間上是同時進行的，它們之間既相互聯(lián)系、又相互制約，形成一個協(xié)調(diào)統(tǒng)一的過程。但是，糖類、脂類和蛋白質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化是有條件的，不是三類物質(zhì)之間都可以相互轉(zhuǎn)化。

教師還應(yīng)通過實例給學(xué)生一個明確的觀點，即在三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝關(guān)系中，糖類代謝處于中心地位。

3.三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝與人體健康

結(jié)合糖類代謝，教材簡要地從人在饑餓初期和長期饑餓時血糖含量的變化，不良的飲食或偏食及不良的生活習(xí)慣導(dǎo)致的肥胖，等等，闡述了這些因素對人體健康的影響，同時給出了具體的預(yù)防和治療方法。

結(jié)合脂類代謝，教材從脂肪肝的產(chǎn)生及其預(yù)防、治療措施介紹了合理膳食、適當(dāng)運動的重要性。

最后教材結(jié)合蛋白質(zhì)代謝，介紹了有關(guān)氮平衡的知識，如足量的蛋白質(zhì)供應(yīng)對于嬰幼兒、兒童少年和老年人的重要意義，以及食入各種蛋白質(zhì)對人體健康的重要性。

二、教法建議

1.引言

這部分內(nèi)容由于學(xué)生缺乏相應(yīng)的化學(xué)基礎(chǔ)，加之有一部分內(nèi)容涉及到了較深的生物化學(xué)方面的知識，因此本節(jié)的知識內(nèi)容適于講授為主。但本節(jié)內(nèi)容又與學(xué)生的日常生活、醫(yī)療保健、預(yù)防疾病聯(lián)系緊密，因此本節(jié)的突破口可放在學(xué)生感興趣的自身健康話題上引入本節(jié)課題。

在學(xué)生對本節(jié)的內(nèi)容提起興趣后，引導(dǎo)學(xué)生回憶：

從人類攝入的營養(yǎng)素入手，從而使學(xué)生全面了解營養(yǎng)物質(zhì)除糖類、脂類、蛋白質(zhì)外，還有水、無機鹽類、維生素、纖維素，即七大營養(yǎng)物質(zhì)，并著重引導(dǎo)學(xué)生討論膳食纖維（即纖維素）的有關(guān)問題。

2.糖類代謝

糖類代謝可以讓學(xué)生從聽過或見過的一些生活經(jīng)驗入手，提出一些與糖類有關(guān)的問題串，引發(fā)學(xué)生的分析、思考、討論。最后教師可把學(xué)生討論得出的結(jié)論總結(jié)成課本中的表格形式。

3.脂類代謝

（1）脂肪代謝

脂肪代謝也應(yīng)從學(xué)生自身入手，設(shè)計一些與脂肪代謝有關(guān)的問題串，引發(fā)學(xué)生的思考，從而歸納出脂肪代謝途徑；最后教師可把學(xué)生討論得出的結(jié)論總結(jié)成課本中的表解。

（2）血脂和膽固醇代謝

血脂的高低是人體健康狀況的一個重要指標(biāo)，是學(xué)生關(guān)心的話題，有條件的話可讓學(xué)生參照我國正常成年人空腹時主要的血脂含量來衡量一下自己的血脂水平。雖然教材中沒有提及膽固醇的代謝，但膽固醇與人體的健康是學(xué)生比較關(guān)心的，可進一步了解膽固醇在人體中的來源與去路的問題。

4.蛋白質(zhì)代謝

蛋白質(zhì)代謝也可采用一邊結(jié)合學(xué)生自身實際，一邊總結(jié)細(xì)胞中氨基酸的來源與去路的方式進行教學(xué)，最后，把學(xué)生討論的結(jié)論歸納為教材中表解的形式。

5.三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的關(guān)系

這部分內(nèi)容涉及生物化學(xué)的內(nèi)容比較多，且理論性比較強，學(xué)生在這方面接觸的生活實例也不是很多，因此教師在處理這部分內(nèi)容時主要通過實例講授為主，學(xué)生思考、討論為輔。

（1）糖類、脂類、蛋白質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

a.糖類代謝與脂類代謝之間的關(guān)系

教師應(yīng)讓學(xué)生清楚，糖類與脂肪之間的轉(zhuǎn)化是雙向的，但它們之間的轉(zhuǎn)化程度不同，糖類可以大量形成脂肪。

b.糖類代謝與蛋白質(zhì)代謝的關(guān)系

首先使學(xué)生明確必需氨基酸和非必需氨基酸的概念，然后教師應(yīng)指出糖類與蛋白質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化也可以是雙向的：糖類代謝的中間產(chǎn)物可以轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸，但糖類不能轉(zhuǎn)化為必需氨基酸，因此糖類轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)的過程是不全面的；然而幾乎所有組成蛋白質(zhì)的天然氨基酸通過脫氨基作用后，產(chǎn)生的不含氮部分都可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷悺?/p>

c.蛋白質(zhì)代謝與脂類代謝的關(guān)系

教師應(yīng)向?qū)W生說明，蛋白質(zhì)與脂類之間的轉(zhuǎn)化依不同的生物而有差異，例如人和動物不容易利用脂肪合成氨基酸，然而植物和微生物則可由脂肪酸和氮源生成氨基酸；某些氨基酸通過不同的途徑也可轉(zhuǎn)變成甘油和脂肪酸，例如用只含蛋白質(zhì)的食物飼養(yǎng)動物，動物也能在體內(nèi)存積脂肪。

教師最后應(yīng)總結(jié)一下三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的關(guān)系：

（1）糖類、脂類、蛋白質(zhì)之間轉(zhuǎn)化是受到制約的

教師可舉例說明三大營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的制約條件：

例如，糖類可以大量轉(zhuǎn)化成脂肪，而脂肪卻不能大量轉(zhuǎn)化成糖類，而且糖類供應(yīng)充足時才有可能大量轉(zhuǎn)化成脂肪。

再如教師還可舉人和動物體內(nèi)糖類、脂類、蛋白質(zhì)作為能源物質(zhì)的先后順序這個例子，或者提問下面的問題：長期營養(yǎng)不良的人為什么會全身浮腫？

教師應(yīng)向?qū)W生闡明三大營養(yǎng)在人和動物體內(nèi)的作用是各有側(cè)重的，糖類是主要的供能物質(zhì)，脂肪是主要的儲能物質(zhì)，蛋白質(zhì)的主要作用于是構(gòu)成生物體和調(diào)節(jié)生命活動。人體所需要的能量主要來自于糖類氧化分解，只有當(dāng)糖類代謝發(fā)生障礙，人體才會動用脂肪和蛋白質(zhì)氧化分解供能，當(dāng)糖類和脂肪的攝入量都不足時，體內(nèi)蛋白質(zhì)就將成為主要的供能物質(zhì)；然而當(dāng)糖和脂肪供應(yīng)充足，且其代謝過程又都正常時，體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解供能就會相應(yīng)減少。

6.三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝與人體健康

（1）糖類代謝與人體健康

教師可引導(dǎo)學(xué)生分析教材中的血糖的來源與去路的示意圖，分析人體對血糖濃度的調(diào)節(jié)機制。

人體血糖濃度一般維持在80～120mg/dL（0.1%），食物中的糖類物質(zhì)被消化為葡萄糖，然后被吸收入血液，血糖增加，此時一部分葡萄糖會在肝臟和肌肉等處轉(zhuǎn)化為肝糖元和肌糖元，使血糖濃度維持在80～120mg/dL（0.1%）的正常水平；反之，血糖濃度下降時，肝臟中的肝糖元又可以轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟顷懤m(xù)釋放到血液中，使血糖濃度繼續(xù)維持穩(wěn)定狀態(tài)。

人在長期饑餓狀況下或肝功能減退的情況下，血糖含量降低到50～60mg/dL，為低血糖，主要表現(xiàn)為頭暈、心慌、出冷汗、面色蒼白、四肢無力等癥狀。出現(xiàn)低血糖早期癥狀，又得不到及時的緩解，因為腦組織功能活動所需要的能是主要來自葡萄糖的氧化分解，而腦組織中含糖元極少，需要隨時從血液中攝取葡萄糖來氧化供能，所以會出現(xiàn)驚厥和昏迷等癥狀，當(dāng)血糖含量低于45mg/dL時，腦組織就會因得不到足夠的能量而發(fā)生功能障礙。

思考：從三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的角度分析，造成人體肥胖的原因可能有哪些？

（2）脂肪代謝與人體健康

教師可與學(xué)生一起討論脂肪肝的問題，可提問：你聽說過脂肪肝嗎？知道為什么會得這種病嗎？知道脂肪肝對人體帶來的危害嗎？

3.蛋白質(zhì)代謝與人體健康

教師可通過下面的問題引起學(xué)生興趣和思考：

a.你覺得動物性蛋白的營養(yǎng)學(xué)價值高，還是植物性蛋白的營養(yǎng)學(xué)價值高？為什么？

b.為什么說在食物中摻食豆類可以提高其他蛋白質(zhì)的利用率？

【教學(xué)重點】

糖類、脂類和蛋白質(zhì)的代謝途徑、三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝之間的關(guān)系、營養(yǎng)物質(zhì)代謝與人類健康的關(guān)系。

【教學(xué)難點】

糖類、脂類和蛋白質(zhì)的代謝途徑、三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝之間的關(guān)系。

【課時安排】

3課時

【教學(xué)手段】

掛圖、板圖

【教學(xué)過程】

第一課時

一、引言

這部分內(nèi)容由于學(xué)生缺乏相應(yīng)的化學(xué)基礎(chǔ)，加之有一部分內(nèi)容涉及到了較深的生物化學(xué)方面的知識，因此本節(jié)的知識內(nèi)容適于講授為主。但本節(jié)內(nèi)容又學(xué)生的日常生活、醫(yī)療保健、預(yù)防疾病聯(lián)系緊密，因此本節(jié)的突破口可放在學(xué)生感興趣的自身健康話題上。例如，教師可從：為什么偏食會引起肥胖？如何科學(xué)地減肥？如何科學(xué)地制定自己每周的食譜？如何預(yù)防心血管方面的疾病？如何預(yù)防脂肪肝？科學(xué)飲食與長壽的關(guān)系？為什么生命在于運動？等等。學(xué)生日常生活常涉及的問題入手，引入三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝；也可讓學(xué)生自己提出一些他們想知道的，與自身健康有關(guān)的問題，供全班討論，在此基礎(chǔ)上引入本節(jié)課題。

在學(xué)生對本節(jié)的內(nèi)容感到有興趣后，引導(dǎo)學(xué)生回憶：

人類攝入的營養(yǎng)物質(zhì)都有哪些？

從而使學(xué)生全面了解營養(yǎng)物質(zhì)除糖類、脂類、蛋白質(zhì)外，還有水、無機鹽類、維生素、纖維素，即七大營養(yǎng)物質(zhì)，并著重引導(dǎo)學(xué)生討論：

（1）為什么膳食纖維（即纖維素）屬于糖類，為什么單列出來，成為營養(yǎng)物質(zhì)的一類？

因為膳食纖維不為人和多數(shù)動物所消化，但由于其獨特的作用，故仍稱為營養(yǎng)物質(zhì)。

（2）以前人們沒有把膳食纖維列為營養(yǎng)物質(zhì)，現(xiàn)在卻它高度重視起來了，把它列為第七大營養(yǎng)素，你知道纖維素對人類健康有什么積極意義嗎？

二、糖類代謝

糖類代謝可以學(xué)生聽過或見過的一些生活經(jīng)驗入手，如：

（1）人體細(xì)胞中的葡萄糖可以通過哪些途徑獲得？

（2）可引導(dǎo)學(xué)生分析低血糖為什么會引起人頭暈？從這種現(xiàn)象你能想到葡萄糖在人類內(nèi)主要的生理功能是什么嗎？

（3）糖尿病的病因、病癥、預(yù)防治療措施是什么？

（4）胰島腫瘤為什么會引起低血糖昏厥？

（5）人體血糖濃度總是保持在較穩(wěn)定的水平，其調(diào)節(jié)機理如何？

（6）北京鴨吃的一般是淀粉類食品，為什么會很快育肥，而且體內(nèi)脂肪含量很高？

在上述這些問題的討論中，學(xué)生就可對人和動物的糖類代謝途徑，即細(xì)胞內(nèi)或血漿中的葡萄糖的來源及其去路有一個明晰的認(rèn)識。

最后教師可把學(xué)生討論得出的結(jié)論總結(jié)成課本中的表解。

第二課時

一、引言

從學(xué)生自身入手，設(shè)計一些與脂肪代謝有關(guān)的問題串，引發(fā)學(xué)生的思考，從而引入脂肪代謝，比如教師可提問：

（1）你吃下的脂肪類食物，在消化道內(nèi)被消化成哪些小分子物質(zhì)？

（2）脂肪酸和甘油的吸收與葡萄糖、氨基酸相比有什么不同的地方？

（3）你知道人類的脂肪一般都儲存在哪些部位嗎？

二、脂類代謝

（1）脂肪代謝

教師可從脂肪的來源、儲存、去路三方面引導(dǎo)學(xué)生討論，如可提出以下問題：

a.脂肪酸和甘油在人體主要的生理功能是什么？

b.你知道為什么生物體以脂肪而不是糖元作為長期的、主要的儲能物質(zhì)嗎？等等。

最后教師可把學(xué)生討論得出的結(jié)論總結(jié)成課本中的表解。

（2）血脂和膽固醇代謝

血脂的高低是人體健康狀況的一個重要指標(biāo)，是學(xué)生關(guān)心的話題，有條件的話可讓學(xué)生參照我國正常成年人空腹時主要的血脂含量來衡量一下自己的血脂水平。雖然教材中沒有提及膽固醇的代謝，但膽固醇與人體的健康是學(xué)生比較關(guān)心的，有可能的話，可適當(dāng)補充上膽固醇在人體中的來源與去路的問題。

教師提問：“膽固醇大部分來自動物及植物，少量在體內(nèi)合成”，這句話為什么不對？

膽固醇的來源：人和動物體內(nèi)膽固醇，除少量來自于動物性食物外，主要在體內(nèi)合成，其中肝臟是合成膽固醇的主要器官。因此說：“膽固醇大部分來自動物性食物，少量在體內(nèi)合成”的說法是不正確的。

膽固醇的去路：其一，參與構(gòu)成生物體的組織，是細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜以及神經(jīng)髓鞘的主要組成部分。其二，轉(zhuǎn)化為具有重要生理作用的化合物，如某些類固醇激素，如腎上腺皮質(zhì)激素、性激素、維生素D、膽汁酸等。

三、蛋白質(zhì)代謝

蛋白質(zhì)代謝也可采用一邊結(jié)合學(xué)生自身實際，一邊總結(jié)細(xì)胞中氨基酸的來源與去路的方式進行教學(xué)，最后，把學(xué)生討論的結(jié)論歸納為教材中表格的形式。

在引導(dǎo)學(xué)生討論時，教師可以提出以下的問題：

（1）人體細(xì)胞中的氨基酸主要來源于哪些生理過程？

（2）人體細(xì)胞中的氨基酸可用于哪些生理過程？

（3）為什么兒童、孕婦、大病初愈的病人，在他們的食物應(yīng)含有更多的蛋白質(zhì)？

（4）產(chǎn)生尿素與排出尿素的部位分別在哪里？

（5）為什么腎臟功能不全或腎衰竭的患者不宜多吃含蛋白質(zhì)高的食物？

（6）排尿、出汗是排泄過程，那么你認(rèn)為排便也屬于排泄嗎？

新陳代謝是一切生命活動的基礎(chǔ)，是生命的基本特征，是生物體自我更新的過程，而細(xì)胞是新陳代謝的場所，這是同學(xué)們易忽略的，有的同學(xué)總認(rèn)為人體的物質(zhì)代謝過程發(fā)生在消化道中，這是一個錯誤的認(rèn)識。排泄是生物體把新陳代謝異化過程產(chǎn)生的最終產(chǎn)物排出體外的過程。搞清楚這些問題后，學(xué)生就容易理解下面這個問題：為什么排尿過程屬于排泄；而排出食物殘渣的過程就不能叫排泄？因為排尿過程、出汗過程是排出人體代謝終產(chǎn)物的過程，代謝終產(chǎn)物，如二氧化碳、水、尿素、尿酸是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的；而食物殘渣是消化的終產(chǎn)物，而消化是在消化道內(nèi)，即細(xì)胞外完成的。因此出汗、排尿過程是屬于排泄，而排便過程不屬于排泄，而稱為排遺。

（7）為什么肝炎病人要檢測血液中的谷氨酸—丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶（簡稱GPT）含量？

人體中有兩種轉(zhuǎn)氨酶的活性較高，即GPT（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）和GOT（谷草轉(zhuǎn)氨酶），它們分別催化下面的兩個反應(yīng)：

α－酮戊二酸＋丙酮酸→谷氨酸＋丙酮酸

α－酮戊二酸＋天冬氨酸谷氨酸→谷氨酸＋草酰乙酸

正常人血清中GPT（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）和GOT（谷草轉(zhuǎn)氨酶）的活性很低，急性肝炎患者的血清中GPT含量顯著升高，心肌梗塞時GOT的含量明顯上升，故血清GPT和GOT的測定有助于肝病和心臟的診斷和療效觀察。

肝臟中氨基酸代謝比其他組織中的氨基酸代謝活躍，這是因為肝臟中含有豐富的催化氨基酸代謝的酶類。正常肝細(xì)胞中的GPT很少進入血液，只有肝病變時，由于肝細(xì)胞的細(xì)胞膜通透性增加，或肝細(xì)胞壞死，GPT可以大量進入血液。所以，臨床上常用測定血清中GPT的數(shù)值，作為診斷肝臟疾病的重要指標(biāo)之一。

（8）想一想，如果早餐只喝牛奶，吃雞蛋，這種早餐的食譜搭配合理嗎？如何改進？

（9）若人體在糖類代謝、脂肪代謝失調(diào)的情況下，主要依靠蛋白質(zhì)作為主要的能源來源，你認(rèn)為這種情況下人體的哪些臟器的負(fù)擔(dān)會加重？（肝臟、腎臟）

第三課時

一、引言

學(xué)生已經(jīng)分別學(xué)習(xí)了糖類代謝、脂類代謝和蛋白質(zhì)代謝的途徑，可先讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)，用關(guān)系圖的方式，把這三大營養(yǎng)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系畫下來，教師以此了解學(xué)生對以前所學(xué)知識的掌握程度，并針對學(xué)生的理解上有錯誤或偏差的地方有的放矢地進行講解。

二、三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的關(guān)系

這部分內(nèi)容涉及生物化學(xué)的內(nèi)容比較多，且理論性比較強，學(xué)生在這方面接觸的生活實例也不是很多，因此教師在處理這部分內(nèi)容時主要通過實例講授為主，學(xué)生思考、討論為輔。

（1）糖類、脂類、蛋白質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

a.糖類代謝與脂類代謝之間的關(guān)系

教師應(yīng)讓學(xué)生清楚，糖類與脂肪之間的轉(zhuǎn)化是雙向的，但它們之間的轉(zhuǎn)化程度不同，糖類可以大量形成脂肪，例如酵母菌放在含糖培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細(xì)胞內(nèi)就能夠生成脂類，個別種類的酵母菌合成的脂肪可以高在這酵母菌干重的40%；然而脂肪卻不能大量轉(zhuǎn)化為糖類，例如某些動物在冬眠的時候，脂肪可以轉(zhuǎn)變成糖類。

b.糖類代謝與蛋白質(zhì)代謝的關(guān)系

首先使學(xué)生明確必需氨基酸和非必需氨基酸的概念：所謂非必需氨基酸是指在人體細(xì)胞中可能合成的氨基酸；所謂必需氨基酸是指在人體細(xì)胞中不能合成的氨基酸，人體的必需氨基酸共有8種，它們是賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸。

然后教師應(yīng)指出糖類與蛋白質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化也可以是雙向的：糖類代謝的中間產(chǎn)物可以轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸，但糖類不能轉(zhuǎn)化為必需氨基酸，因此糖類轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)的過程是不全面的；然而幾乎所有組成蛋白質(zhì)的天然氨基酸通過脫氨基作用后，產(chǎn)生的不含氮部分都可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?，例如，用蛋白質(zhì)飼養(yǎng)患人工糖尿病的狗，則有50%以上的食物蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變成葡萄糖。

c.蛋白質(zhì)代謝與脂類代謝的關(guān)系

教師應(yīng)向?qū)W說明，蛋白質(zhì)與脂類之間的轉(zhuǎn)化依不同的生物而有差異，例如人和動物不容易利用脂肪合成氨基酸，然而植物和微生物則可由脂肪酸和氮源生成氨基酸；某些氨基酸通過不同的途徑也可轉(zhuǎn)變成甘油和脂肪酸，例如用只含蛋白質(zhì)的食物飼養(yǎng)動物，動物也能在體內(nèi)存積脂肪。

教師最后應(yīng)總結(jié)一下三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的關(guān)系：

（1）糖類、脂類、蛋白質(zhì)之間轉(zhuǎn)化是受到制約的

教師可舉例說明三大營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的制約條件：

例如，糖類可以大量轉(zhuǎn)化成脂肪，而脂肪卻不能大量轉(zhuǎn)化成糖類，而且糖類供應(yīng)充足時才有可能大量轉(zhuǎn)化成脂肪；再如教師還可舉人和動物體內(nèi)糖類、脂類、蛋白質(zhì)作為能源物質(zhì)的先后順序這個例子；教師應(yīng)向?qū)W生闡明三大營養(yǎng)在人和動物體的作用是各有側(cè)重的，糖類是主要的供能物質(zhì)，脂肪是主要的儲能物質(zhì)，蛋白質(zhì)的主要作用于是構(gòu)成生物體和調(diào)節(jié)生命活動。人體所需要的能量主要來自于糖類氧化分解，只有當(dāng)糖類代謝發(fā)生障礙，人體會動用脂肪和蛋白質(zhì)氧化分解供能，當(dāng)糖類和脂肪的攝入量都不足時，體內(nèi)蛋白質(zhì)就將成為主要的供能物質(zhì)；然而，當(dāng)糖和脂肪供應(yīng)充足，且其代謝過程又都正常時，體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解供能就會相應(yīng)減少。

這部分教學(xué)的最后，教師可提出一些綜合性的問題供學(xué)生分析討論，如：長期營養(yǎng)不良的人為什么會全身浮腫？

所謂浮腫是組織細(xì)胞之間的細(xì)胞液中的水分含量多于正常狀態(tài)所致。我們知道，內(nèi)環(huán)境中的淋巴、血漿、組織液之間從物質(zhì)流動角度看有以下關(guān)系：組織液與血漿之間可雙向交換物質(zhì)，淋巴中的物質(zhì)可單向流入血漿，組織液中的物質(zhì)單向流入淋巴，且正常生理狀態(tài)下如果保持著動態(tài)平衡的組織液多了，就意味著這種動態(tài)平衡被破壞。造成這種破壞的原因是什么呢？組織液多于正常狀態(tài)，可能有兩種原因，其一，血漿的濃度低于正常狀態(tài)；其二，組織液濃度高于正常狀態(tài)。

我們先分析第一個原因是否成立，血漿濃度有沒有可能低于組織液濃度呢？當(dāng)人長期營養(yǎng)不良，這里說的營養(yǎng)不良主要是饑餓引起的，而不是因為偏食引起的。當(dāng)人長期營養(yǎng)不良，結(jié)果會使血漿中的蛋白質(zhì)含量降低，使血漿濃度下降，當(dāng)其濃度低于組織液濃度時，組織液含量會增多，表現(xiàn)出水腫的現(xiàn)象，因此長期營養(yǎng)不良的人會全身浮腫。

我們再來分析第二個原因有沒有可能發(fā)生。學(xué)生可能有過這樣的經(jīng)歷，不小心被桌椅碰得較重時，并沒有碰破，也沒出現(xiàn)皮下出血，但被撞的地方會腫起來。這也是由于組織液多于正常狀態(tài)所致，為什么呢？原來，身體的某個部位被碰得較重后，皮下毛細(xì)血管并沒有破裂，因此不會流血，但毛細(xì)血管還是受到了損傷，表現(xiàn)為毛細(xì)血管的通透性比以前大，正常情況下，毛細(xì)血管是不允許大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)通過的，但受傷后，毛細(xì)血管對大分子的通透性增高，平時不能進入組織液的蛋白質(zhì)現(xiàn)在進入組織液了，結(jié)果造成細(xì)胞液濃度高于正常狀態(tài)，導(dǎo)致吸水增多，同樣表現(xiàn)出水腫的現(xiàn)象。

至于受傷后消腫的過程是組織液被重吸收回血漿或淋巴的過程。消腫的關(guān)鍵是組織液中的蛋白質(zhì)減少，以降低組織液的濃度。在組織液中的蛋白質(zhì)不易通過毛細(xì)血管回到血漿，但可從毛細(xì)淋巴管進入淋巴，因此淋巴在回收蛋白質(zhì)方面起著很重要的作用，淋巴回流不暢，也會引起水腫。

三、三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝與人體健康

（1）糖類代謝與人體健康

教師可引導(dǎo)學(xué)生分析教材中的血糖的來源與去路的示意圖，分析人體對血糖濃度的調(diào)節(jié)機制。

人體血糖濃度一般維持在80～120mg/dL（0.1%），食物中的糖類物質(zhì)被消化為葡萄糖，然后吸收血液，血糖增加，此時一部分葡萄糖會在肝臟和肌肉等處轉(zhuǎn)化為肝糖元和肌糖元，使血糖濃度維持在80～120mg/dL （0.1%）的正常水平；反之，血糖濃度下降時，肝臟中的肝糖元又可以轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟顷懤m(xù)釋放到血液中，使血糖濃度繼續(xù)維持穩(wěn)定狀態(tài)。

人在長期饑餓狀況下或肝功能減退的情況下，血糖含量降低到50～60mg/dL，為低血糖，主要表現(xiàn)為頭暈、心慌、出冷汗、面色蒼白、四肢無力等癥狀。出現(xiàn)低血糖早期癥狀，又得不到及時的緩解，因為腦組織功能活動所需要的能是主要來自葡萄糖的氧化分解，而腦組織中含糖元極少，需要隨時從血液中攝取葡萄糖來氧化供能，所以會出現(xiàn)驚厥和昏迷等癥狀，當(dāng)血糖含量低于45mg/dL時，腦組織就會因得不到足夠的能量而發(fā)生功能障礙。

教師可適時提出下面的問題：

a.出現(xiàn)低血糖早期癥狀后，應(yīng)該采取什么樣的措施能迅速緩解？

b.出現(xiàn)低血糖昏迷癥狀后，應(yīng)該采取什么樣的措施能迅速緩解？

c.從三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的角度分析，造成人體肥胖的原因可能有哪些？

（2）脂肪代謝與人體健康

教師可與學(xué)生一起討論脂肪肝的問題，可提問：你聽說過脂肪肝嗎？知道為什么會得這種病嗎？知道脂肪肝對人體帶來的危害嗎？

脂肪的來源太多時，肝臟就會將多余的脂肪合成脂蛋白，從肝臟中運輸出去，如果肝臟功能不好，或合成脂蛋白原料磷脂不足時，會使脂蛋白的合成受阻，脂肪不能順利的從肝臟中運輸出去，積累在肝臟中的脂肪會導(dǎo)致脂肪肝的形成，長期下去學(xué)會使肝細(xì)胞壞死，造成肝硬化。

（3）蛋白質(zhì)代謝與人體健康

提問：

a.你覺得動物性蛋白的營養(yǎng)學(xué)價值高，還是植物性蛋白的營養(yǎng)學(xué)價值高？為什么？

動物性食物（如乳、蛋、肉）中氨基酸的種類較全，有些植物性食物中的蛋白質(zhì)，缺少人體的某些必需氨基酸，如玉米中蛋白質(zhì)缺少色氨酸，賴氨酸和半胱氨酸，大米等谷類蛋白質(zhì)一般都缺少賴氨酸。因此，植物性食物如果不好，就容易出現(xiàn)氨基酸缺乏，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成受阻，出現(xiàn)營養(yǎng)不良。如只吃玉米和大米，由于必需氨基酸種類不全，蛋白質(zhì)合成不能進行，結(jié)果出現(xiàn)營養(yǎng)不良。

b.為什么說在食物中摻食豆類可以提高其他蛋白質(zhì)的利用率？

豆類蛋白質(zhì)中賴氨酸的含量比較豐富，可以補充其他蛋白質(zhì)的不足，所以摻食豆類可以提高其他蛋白質(zhì)的利用率。

【擴展資料】

GPT與GOT為什么能反映肝實質(zhì)損害

轉(zhuǎn)氨酶在體內(nèi)代謝過程中起著重要的作用，氨基酸和酮酸通過轉(zhuǎn)氨基作用相互轉(zhuǎn)化，將蛋白代謝和碳水化合物代謝聯(lián)系起來。

根據(jù)作用的氨基酸和酮酸不同，可將轉(zhuǎn)氨酶分為數(shù)十種，其中以谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶（簡稱谷丙轉(zhuǎn)氨酶－GPT，ALT）和谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶（簡稱谷草轉(zhuǎn)氨酶－GOT，AST）最為主要。在肝內(nèi)，GPT主要分布于細(xì)胞漿水溶性部分，GOT則分布于細(xì)胞漿水溶部分和線粒體中。

在肝臟等臟器組織損傷或壞死時，細(xì)胞內(nèi)酶釋入血流，引起血清酶活力升高。由于整個肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)氨酶活力比血清內(nèi)該酶總活力高1000～1000倍，只要有1%肝細(xì)胞壞死便可使血清酶活力升高1倍（假設(shè)所有釋出的酶均保持活性）。因此，在除外肝外臟器病變的情況下（如急性心肌梗塞、心肌炎和肌病），血清內(nèi)轉(zhuǎn)氨酶升高，在一定程度上即反映了肝細(xì)胞損害和壞死的程度。又由于肝內(nèi)GPT活性超過體內(nèi)其他任何臟器內(nèi)的該酶活性，故測定GPT比GOT對反映肝臟損害更具特異性。

肝臟在三大物質(zhì)代謝中的作用

1.在糖類代謝中的作用

肝臟在糖類代謝中占有重要地位，在肝臟中葡萄糖和糖元可以相互轉(zhuǎn)化，從小腸吸收的其他單糖（如果糖、半乳糖等）可以轉(zhuǎn)化為葡萄糖，脂肪和蛋白質(zhì)代謝過程產(chǎn)生的某些非糖物質(zhì)也可轉(zhuǎn)化為糖類，其中最重要的是通過控制血糖和糖元間的轉(zhuǎn)化，維持血糖含量相對穩(wěn)定；另外肝臟在由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖類物質(zhì)的糖異生（如乳酸異生為肝糖元）過程中也起重要作用。

2.在脂類代謝中的作用

肝臟分泌的膽汁可以促進脂類的消化和吸收，此外還是合成磷脂、膽固醇等的重要場所。同時肝臟在脂肪酸的氧化中起重要的作用。

3.在蛋白質(zhì)代謝中的作用

肝臟在蛋白質(zhì)的分解和合成過程中都起著重要的作用。人體的一般組織細(xì)胞都能合成自己的蛋白質(zhì)。但肝臟除了合成自己的蛋白質(zhì)外還能合成部分的血漿蛋白。據(jù)估計，肝臟合成的蛋白質(zhì)總量占全身合成蛋白質(zhì)總量的40%以上。肝臟中氨基酸代謝比其他組織活躍，這是因為肝臟中含有豐富的氨基酸代謝酶類，肝臟是蛋白質(zhì)代謝中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)氨基和脫氨基的器官。

4.肝臟在解毒方面也起非常重要的作用。

糖元及其生理功能

糖元是由許許多多葡萄糖組成的大分子多糖，它微溶于水，能通過氧化分解或酵解而迅速釋放能量。糖元除由葡萄糖合成以外，其他單糖如果糖、半乳糖等也能合成。

由單糖合成糖元的過程，就叫糖元的合成。糖元的合成、主要在肝臟和肌肉中進行。糖元還可以由非糖物質(zhì)如甘油、丙酮酸、乳酸、某些氨基酸等轉(zhuǎn)變而成。

由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖元的過程就叫糖元的異生作用。糖元的異生作用發(fā)生在肝臟中。

糖元是一種可以迅速利用的貯能形式（脂肪雖然貯能最多，但是不像糖元那樣能被迅速利用），因此，糖元的合成和異生作用具有重要的生理意義。當(dāng)大量的食物經(jīng)過消化，其中的葡萄糖被陸續(xù)吸收入血液以后，血糖含量會顯著地增加。這時，肝臟可以把一部分葡萄糖轉(zhuǎn)變成糖元，暫時儲存起來，使血糖含量仍然維持在80～120mg/dL的范圍內(nèi)?？梢姡窃暮铣?，不但有利于儲存能量，而且還可以調(diào)節(jié)血糖含量。在某些生理狀況下，如劇烈運動時，肌肉內(nèi)的肌糖元經(jīng)酵解生成了大量乳酸。乳酸由血液運輸?shù)礁闻K，可以合成肝糖元?？梢?，糖元的異生作用對于回收乳酸分子中的能量，更新肝糖元，防止乳酸中毒的發(fā)生等都具有一定的意義。

氮平衡

氮平衡是指氮的攝入量與排出量之間的平衡狀態(tài)。人和動物食物中的含氮物質(zhì)絕大部分是蛋白質(zhì)，非蛋白質(zhì)的含氮物質(zhì)含量很少，可以忽略不記。因此，由測定食物的含氮量，可以估算出所含蛋白質(zhì)的量。例如，據(jù)測定，每100g蛋白質(zhì)中有6.25g氮，也就是說，每6.25g氮就相當(dāng)于100g蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)在體內(nèi)分解代謝所產(chǎn)生的含氮物質(zhì)，主要由尿、糞排出。通過測定每日食物中的含氮量（攝入氮），以及尿和糞便中的含氮量（排出氮）就可以了解氮平衡的狀態(tài)，從而估計蛋白質(zhì)在體內(nèi)的代謝量和人體的生長、營養(yǎng)等情況。氮平衡有以下三種情況：

1.氮平衡。攝入氮等于排出氮叫做總氮平衡。這表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量和分解量處于動態(tài)平衡。一般營養(yǎng)正常的健康成年人就屬于這種情況。

2.正氮平衡。攝入氮大于排出氮叫做正氮平衡。這表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量。生長期的兒童少年、孕婦和恢復(fù)期的傷病員等就屬于這種情況。所以，在這些人的飲食中，應(yīng)該盡量多給些含蛋白質(zhì)豐富的食物。

3.負(fù)氮平衡。攝入氮小于排出氮叫做負(fù)氮平衡。這表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量。慢性消耗性疾病、組織創(chuàng)傷和饑餓等就屬于這種情況。蛋白質(zhì)攝入不足，就會導(dǎo)致身體消瘦，對疾病的抵抗力降低，患者的傷口難以愈合等。

第二節(jié)　細(xì)胞呼吸

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識方面

1.使學(xué)生了解呼吸作用的概念。

2.使學(xué)生掌握有氧呼吸的過程。

3.使學(xué)生理解有氧呼吸和無氧呼吸的異同。

4.使學(xué)生理解呼吸作用的意義。

5.使學(xué)生理解呼吸作用的本質(zhì)。

6.使學(xué)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(xùn)練學(xué)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(xué)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(xué)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(dǎo)學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，增強學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)、社會的理解，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心身邊的科學(xué)的意識，同時進行生命科學(xué)價值觀的教育。

【教學(xué)建議】

一、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(xì)胞中，氧化的物質(zhì)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(xué)生進一步深入學(xué)習(xí)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(yīng)式，在此基礎(chǔ)上結(jié)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(xì)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(yīng)，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(jié)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(xì)胞的無氧呼吸及其場所、高等動物細(xì)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(yīng)補充無氧呼吸與發(fā)酵這一組學(xué)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(jié)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(dāng)?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。

二、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(xué)習(xí)的重要生物學(xué)原理之一，所以學(xué)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(chǔ)的，因此引言可從學(xué)生已有的對呼吸的理解作為切入點，教師可設(shè)計問題串檢測學(xué)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(xué)。

2.有氧呼吸

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

（2）有氧呼吸的過程

a.有氧呼吸過程程中的物質(zhì)變化和ATP的產(chǎn)生

在引導(dǎo)學(xué)生討論以葡萄糖為物質(zhì)基礎(chǔ)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(xué)反應(yīng)程式，一邊讓學(xué)生配平反應(yīng)式，同時參看課本圖解的方法來進行教學(xué)。

第一階段：在細(xì)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。

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。

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(jié)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(dǎo)學(xué)生把有氧呼吸的三個階段進行表解分析，如：

（3）有氧呼吸過程中能量變化

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

為使學(xué)生樹立學(xué)以致用的觀念，同時也是對上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，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(guān)問題，供學(xué)生討論，同時加深對有氧呼吸的理解。比如教師可設(shè)計這樣的問題：

“如果有人向你請教怎么能長期儲存農(nóng)作物種籽、蔬菜或水果，你能利用學(xué)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(dǎo)學(xué)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(shè)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(xué)習(xí)。

教師應(yīng)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(xì)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(xí)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(xué)方程式，一邊讓學(xué)生配平反應(yīng)式的方法進行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析討論高等植物細(xì)胞的無氧呼吸過程及其場所、高等動物細(xì)胞的無氧呼吸過程及其場所。最后總結(jié)無氧呼吸的全過程。

第一階段：在細(xì)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(xì)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(xué)生加深對無氧呼吸的理解，教師可設(shè)計一些問題供學(xué)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(dǎo)學(xué)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(xué)生提供有價值的，與學(xué)生生活密切相關(guān)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(dāng)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？

（2）病毒進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(dǎo)學(xué)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(xué)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(xùn)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(dǎo)學(xué)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。

【教學(xué)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(xué)難點】

有氧呼吸過程；無氧呼吸的過程.

【課時安排】

2課時

【教學(xué)手段】

掛圖、板圖、多媒體課件

【教學(xué)過程】

第一課時

一、引言

因為呼吸作用在初中生物學(xué)課上也是重點學(xué)習(xí)的重要生物學(xué)原理之一，所以學(xué)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(chǔ)的，因此引言可從學(xué)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(xué)生對呼吸的理解程度：

你能寫出呼吸作用的化學(xué)反應(yīng)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(xué)。

二、有氧呼吸

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

（2）有氧呼吸的過程

a.有氧呼吸過程程中的物質(zhì)變化和ATP的產(chǎn)生

在引導(dǎo)學(xué)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(xué)反應(yīng)程式，一邊讓學(xué)生配平化學(xué)反應(yīng)式，同時參看課本的圖解的方法來進行教學(xué)。

第一階段：在細(xì)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。

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。

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(jié)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(dǎo)學(xué)生把有氧呼吸的三個階段進行表解分析，如表1。

表1

（3）有氧呼吸過程中能量變化

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

如：教師應(yīng)使學(xué)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(xué)本質(zhì)是完全一樣的，但其化學(xué)反應(yīng)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(xì)胞內(nèi)的氧化就是葡萄糖在體內(nèi)的‘燃燒’過程，你認(rèn)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(xì)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。

再如：引導(dǎo)學(xué)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(yīng)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(xué)反應(yīng)，可以有一個較為簡單的方法判斷是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)，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。

第二課時

一、引言

為使學(xué)生樹立學(xué)以致用的觀念，同時又是對上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，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(guān)的問題，供學(xué)生討論，同時加深對有氧呼吸的理解。比如教師可設(shè)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)作物種籽、蔬菜或水果，學(xué)生能利用學(xué)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(xué)生來分析如何控制儲存室的環(huán)境因素，即貯藏條件。

農(nóng)作物種籽、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(xì)菌、霉菌大量滋生繁殖，導(dǎo)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(dá)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(guān)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(dāng)生物體中自由水與結(jié)合水的比例升高時，其代謝速率就會相應(yīng)增強，因此對作物種子而言，入庫前的晾曬是必需的，而且種子含水量要低于一定標(biāo)準(zhǔn)時才準(zhǔn)入庫。有關(guān)部門規(guī)定的安全水分標(biāo)準(zhǔn)：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(xué)平衡原理，降低反應(yīng)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(xué)認(rèn)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(dāng)環(huán)境中無氧氣時，有些植物細(xì)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(yīng)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(dāng)然，為了長期儲存作物種籽、蔬菜或水果，還應(yīng)注意防治害蟲、消毒滅菌、保鮮保質(zhì)等諸多問題。

綜上所述，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。

二、無氧呼吸

（1）無氧呼吸的概念

教師可引導(dǎo)學(xué)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(shè)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(xué)習(xí)。

教師應(yīng)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(xì)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(xí)慣上稱為發(fā)酵。細(xì)胞內(nèi)無氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

（2）無氧呼吸的過程

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

最后總結(jié)無氧呼吸的全過程：

第一階段：在細(xì)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(xì)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(chǔ)較好的班，可適當(dāng)補充無氧呼吸進化到有氧呼吸的歷程：在遠(yuǎn)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(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)了有氧呼吸的酶類，在無氧呼吸的基礎(chǔ)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(yīng)現(xiàn)象。

為使學(xué)生加深對無氧呼吸的理解，教師可設(shè)計一些問題供學(xué)生討論：

a.無氧呼吸的產(chǎn)物有酒精或乳酸，其產(chǎn)物的差異由什么決定的？

b.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(yīng)，產(chǎn)生酒精和乳酸的過程中還有還原反應(yīng)，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。

c.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。

d.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(yīng)）？

e.你能在生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？

三、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(dǎo)學(xué)生用表解的形式比較有氧呼吸與無氧呼吸的異同：

表2

續(xù)表

教師為學(xué)生提供有價值的，與學(xué)生生活密切相關(guān)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(dāng)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(xùn)練為例：

運動員訓(xùn)練所消耗的絕大多數(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?/p>

人們長期以來誤認(rèn)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(jié)果也會導(dǎo)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(xì)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(xué)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(yīng)產(chǎn)物及供能的特點。

當(dāng)你進行長跑時（比如說5000跑或10000米跑，要提問學(xué)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(dāng)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(dāng)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?fàn)顟B(tài)達(dá)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(yīng)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(dāng)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(xué)生會有這樣的常識，就是當(dāng)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(xì)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(xì)胞尤其是肌肉細(xì)胞處于缺氧狀態(tài)時產(chǎn)生ATP的一種應(yīng)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”。

（2）病毒進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(fù)制、轉(zhuǎn)錄所需的核苷酸等物質(zhì)全部是從宿主細(xì)胞（即病毒所寄生的活細(xì)胞）中獲得。所以說，病毒只能生活在活細(xì)胞中，一旦離開了活細(xì)胞，病毒不表現(xiàn)出任何生命現(xiàn)象。

四、有氧呼吸與光合作用的異同

教師可引導(dǎo)學(xué)生用表解的形式比較有氧呼吸與光合作用的異同：

表3

此時教師可為學(xué)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(xùn)練學(xué)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(xué)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(dāng)學(xué)習(xí)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(xué)知識用之于實際生活中，這種學(xué)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(jié)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(dāng)?shù)亟档秃粑饔玫乃俾?。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(jié)一下提高農(nóng)作物產(chǎn)量的具體方法及其生物學(xué)原理。

表4

五、呼吸作用的意義

教師可從下面幾個方面方面引導(dǎo)學(xué)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。

【擴展資料】

一、發(fā)酵工程

發(fā)酵工程是在微生物純培養(yǎng)技術(shù)日益成熟、密閉式發(fā)酵罐設(shè)計成功的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用某些微生物的特定生理功能，在人工控制的環(huán)境下生產(chǎn)有用的化學(xué)產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。

發(fā)酵工程的過程包括菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純等方面。

（一）發(fā)酵工程的工藝流程

1.菌種的選育

找到合適的菌種是發(fā)酵工程的前提。

人們最初是從自然界尋找所需要的菌種，如谷氨酸發(fā)酵時常用菌有谷氨酸棒狀桿菌等。但這種方法得到的菌種，產(chǎn)量一般都比較低。20世紀(jì)40年代，微生物學(xué)家開始用紫外線、激光、化學(xué)誘變劑等處理菌種，使菌種產(chǎn)生突變，以篩選出符合要求的優(yōu)良菌種，這種人工誘變育種選擇菌種的方法已在氨基酸、核苷酸、某些抗生素等的發(fā)酵生產(chǎn)中獲得成功。例如，不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌就是用人工誘變的方法獲得的，再有在1943年剛開始生產(chǎn)青霉素時，青霉素的含量只有20μg/ mL左右，經(jīng)過長期的誘變育種如今青霉素的含量已達(dá)到85000μg/mL以上。

隨著細(xì)胞工程、基因工程等技術(shù)的日益成熟，科學(xué)家開始構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，用它們進行發(fā)酵，甚至能生產(chǎn)出一般微生物所不能生產(chǎn)的產(chǎn)品。例如，將大腸桿菌的質(zhì)粒取出，整合上人生長激素的基因以后，重新植入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，利用帶有人生長激素基因的工程菌進行發(fā)酵，可生產(chǎn)出大量的人生長激素。

2.菌種培養(yǎng)基的配制

培養(yǎng)基是選擇出的菌種生活的環(huán)境，對菌種有多方面的影響，所以至關(guān)重要。一般來說，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復(fù)的實驗才能確定。

另外，發(fā)酵工程中所用的菌種多要求是純培養(yǎng)的，即整個發(fā)酵過程不能混有雜菌，否則將導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降，甚至得不到產(chǎn)品。例如，如果青霉素生產(chǎn)過程中污染了雜菌，這些雜菌會分泌青霉素酶，將形成的青霉素分解掉。因此，培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌。

例如，谷氨酸發(fā)酵時常用菌有谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等菌種，其培養(yǎng)液通常用豆餅（或馬鈴薯等）的水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素（為生長因子，是維生素的一種，在肝、腎、酵母和牛乳中含量較多）等配制而成。培養(yǎng)液配制完成以后，投放到發(fā)酵罐中，通入98kPa的蒸汽進行滅菌，冷卻后，在無菌條件下才能接種。

3.擴大培養(yǎng)和接種

在大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)中，需要將選育出的優(yōu)良菌種經(jīng)過多次擴大培養(yǎng)，讓它們達(dá)到一定數(shù)量以后，再進行接種。

4.發(fā)酵過程

發(fā)酵過程一般是在發(fā)酵罐內(nèi)進行的，發(fā)酵罐是一種圓柱形的容器，容量從幾升到幾百萬升，罐上除有通氣、攪拌、接種、加料、冷卻等裝置外，還有對溫度、pH、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件進行檢測和控制的裝置。

發(fā)酵過程中環(huán)境條件的變化，不僅會影響菌種的生長繁殖，而且會影響菌種代謝產(chǎn)物的形成。為了使發(fā)酵過程能順利進行，要隨時取樣檢測培養(yǎng)液中的細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度，同時還要及時為發(fā)酵菌提供必需的營養(yǎng)，并嚴(yán)格控制溫度、pH、溶氧量、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件。

味精的主要成分是谷氨酸的雙鈉鹽，而谷氨酸以前通過植物蛋白質(zhì)水解法生產(chǎn)。1957年，日本率先用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)成功。下面以味精的發(fā)酵生產(chǎn)簡單介紹一下谷氨酸的發(fā)酵過程。谷氨酸發(fā)酵用的菌種為谷氨酸棒狀桿菌，它是好氧菌，所以發(fā)酵時要不斷地通入無菌空氣，并通過攪拌使空氣形成細(xì)小的氣泡，以增加培養(yǎng)基的溶氧量，當(dāng)溶氧量不足時，生成的代謝產(chǎn)物就會是乳酸或琥珀酸而不是谷氨酸；攪拌的另一個作用是使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，提高原料的利用率；發(fā)酵溫度控制在30℃～37℃、pH控制在7～8.0左右，當(dāng)pH呈酸性時，谷氨酸棒狀桿菌就會生成乙酰谷氨酰胺。經(jīng)28～32小時，培養(yǎng)液中就會生成大量的谷氨酸，然后將谷氨酸從培養(yǎng)液中分離提取出來，通常每升培養(yǎng)液中能得到谷氨酸50～100g。提取出來的谷氨酸用適量的NaCO3溶液中和后，再經(jīng)過過濾、濃縮、離心分離等步驟、最終制成味精。

現(xiàn)在，生物學(xué)家已可以通過計算機對發(fā)酵罐上的各種裝置進行自動記錄和自動控制。例如，對溶氧量的控制，可以通過通氣和攪拌速度來調(diào)節(jié)；對溫度控制，可以通過發(fā)酵罐上的溫度自動測試、控制裝置進行檢測和調(diào)整；對pH的控制，可以通過加料裝置，添加酸或堿進行調(diào)節(jié)，也可以在培養(yǎng)基中添加PH緩沖液等。

5.分離提純

對發(fā)酵產(chǎn)品的要求不同，分離提純的方法也相應(yīng)有些區(qū)別，而且發(fā)酵產(chǎn)品要經(jīng)過質(zhì)量檢查合格后，才能成為正式產(chǎn)品。利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的產(chǎn)品有菌種代謝產(chǎn)物和菌種本身（如酵母菌和細(xì)菌）兩大類。如果產(chǎn)品是菌種，分離方法一般是通過濾、沉淀其從培養(yǎng)液中分離出；如果產(chǎn)品是代謝產(chǎn)物，則采用蒸餾、萃取、離子交換等方法提取。分離提純后的產(chǎn)品，還要經(jīng)過質(zhì)量檢查合格后方可投入市場。

（二）發(fā)酵工程的應(yīng)用

發(fā)酵工程優(yōu)點原料來源豐富經(jīng)濟，產(chǎn)物專一，廢棄物對環(huán)境的污染小或容易處理，因此在醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)、冶金工業(yè)、環(huán)境保護等方面得到快速的發(fā)展，在一些發(fā)達(dá)國家，發(fā)酵工業(yè)的總產(chǎn)值占到國民生產(chǎn)總值的5%左右。我國也在20世紀(jì)80年代以后，大力地發(fā)展了發(fā)酵工業(yè)。

1.在食品工業(yè)上的應(yīng)用

（1）通過發(fā)酵工程使一些傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如啤酒、果酒、食醋等，使產(chǎn)品在產(chǎn)量和質(zhì)量得到明顯的提高。

（2）通過發(fā)酵工程生產(chǎn)的食品添加劑，改善了食品店品的品質(zhì)及色、香、味。

例如，用發(fā)酵方法制得的L—蘋果酸是國際食品界公認(rèn)的安全型酸味劑，廣泛用于果醬、果汁、飲料、罐頭、糖果、人造奶油等的生產(chǎn)中。

（3）發(fā)酵工程有望為解決人類的糧食短缺問題開辟一條新的途徑。

微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，如細(xì)菌的蛋白質(zhì)含量占細(xì)胞干重的60%～80%，酵母菌的占45%～65%，而且它們的生長繁殖速度很快。因此，許多國家利用淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液、石化產(chǎn)品等為原料，通過發(fā)酵獲得大量的微生物菌體，這種生物菌體就叫做單細(xì)胞蛋白。20世紀(jì)80年代中期，全世界生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白已達(dá)2×106噸。用酵母菌等生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白可作為食品添加劑，甚至制成“人造肉”供人們直接食用。最近國外市場上出現(xiàn)的一種真菌蛋白食品，就以其高蛋白、低脂肪的特點受到了消費者的歡迎。單細(xì)胞蛋白用做飼料，能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。

2.在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用

發(fā)酵工程已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)上，很多抗生素、維生素、動物激素、藥用氨基酸、核苷酸等都可通過發(fā)酵工程得到，其中，抗生素的生產(chǎn)占主要的地位。20世紀(jì)80年代，世界各地的抗生素年產(chǎn)量達(dá)2.5×104噸，產(chǎn)值超過40億美元。目前，常用的抗生素已達(dá)100多種，如青霉素類、頭孢菌素類、紅霉素類和四環(huán)素類。

有些藥物如人生長激素、胰島素，過去主要是靠從生物體器官、組織、細(xì)胞或尿液中提取，發(fā)酵工程為這些藥物的生產(chǎn)量大大提高，已可滿足普通人的需要。

隨著基因工程和發(fā)酵工程結(jié)合應(yīng)用，人們已可大批量生產(chǎn)人生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單克隆抗體、白細(xì)胞介素、抗血友病因子、生長激素釋放抑制因子等重要的藥物。例如，生長激素釋放抑制因子是一種人腦激素，能夠抑制生長激素的不適宜分泌，用于治療肢端肥大癥。最初，生產(chǎn)生長激素釋放抑制因子的方法是從羊腦中提取，50萬個羊腦才能提取5mg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。而利用整合了生長激素釋放抑制因子的基因的工程菌進行發(fā)酵生產(chǎn)，7.5L培養(yǎng)液就能得到5mg的生長激素釋放抑制因子，而價格只有原來的幾百分之一。

二、細(xì)胞的呼吸作用

1.細(xì)胞呼吸的概念

無論是哪類生活細(xì)胞，都必須分解細(xì)胞內(nèi)的有機物以獲得能量來維持各項生命活動。細(xì)胞氧化有機物以獲得能量并產(chǎn)生二氧化碳和水的過程稱為細(xì)胞呼吸。細(xì)胞呼吸是一個復(fù)雜的，有多種酶對參與的多步驟過程。

如果選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢允蛊咸烟且徊窖趸伤投趸?，而實際上在細(xì)胞中，葡萄糖的氧化是要遠(yuǎn)非如此簡單，而是經(jīng)過許多步驟才完成的。其全程可概括地分為四個階段：糖酵解，丙酮酸氧化脫羧，檸檬酸循環(huán)，氧化磷酸化。這些過程是由酶負(fù)責(zé)催化的一系列生物化學(xué)反應(yīng)。

2.細(xì)胞呼吸全過程

（1）糖酵解：這是葡萄糖氧化的第一階段，包括一系列的反應(yīng)，都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生，這時不需要氧的參與，每一反應(yīng)都有特定的酶催化，經(jīng)過這一過程的一系列反應(yīng)，一分子葡萄糖（六碳化合物）最終分解為兩分子的丙酮酸（三碳化合物），同時凈產(chǎn)生2個ATP和2個NAD＋還原成2個NADH＋H＋。具體而言，糖酵解可分為兩個步驟：

a.葡萄糖經(jīng)過兩次磷酸化，并且發(fā)生異構(gòu)化以后，轉(zhuǎn)變成1、6－二磷酸果糖。這就是說，一個六碳化合物變成帶有兩個磷酸的化合物。這一過程要消耗兩分子ATP。

b.1、6－二磷酸果糖是不穩(wěn)定的化合物，它在醛縮酶的作用下，很容易分解成為兩個磷酸丙糖，即磷酸二羥丙酮和磷酸甘油醛。這兩者可以互相轉(zhuǎn)化，處于平衡狀態(tài)。當(dāng)磷酸甘油醛進一步轉(zhuǎn)化而被消耗掉的時候，磷酸二羥丙酮也就跟著轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视腿?，參加到以后的反?yīng)中去。由磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视退岬臅r候，脫出的氫被氧化型輔酶Ⅰ（NAD）攜帶著，成為還原型輔酶Ⅰ（NADH＋H＋）。在這個氧化過程中放出的能量被ATP攜帶著。以后在磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬姆磻?yīng)中也生成ATP。

在由葡萄糖到丙酮酸的整個過程中，能位是逐步下降的，但只有上述這兩個反應(yīng)的能位下降較大，足以生成ATP，其他反應(yīng)則只有微小的下降，不足以生成ATP。因此，一分子1、6－二磷酸果糖實際上可以形成兩分子丙酮酸，共得到四分子ATP，但在糖酵解的開始階段用掉兩分子ATP，所以一分子葡萄糖經(jīng)過糖酵解凈得兩分子ATP。

（2）丙酮酸氧化脫羧

葡萄糖經(jīng)過酵解過程只釋放出不足1/4的化學(xué)能，大部分還保留在2個丙酮酸分子和2個NADH中。丙酮酸是呼吸過程中的一個重要的中轉(zhuǎn)站。在有氧條件下，它經(jīng)脫羧氧化產(chǎn)生乙酰輔酶A后，可進入三羧酸循環(huán)進一步氧化分解放能；在無氧條件下，它被NADH還原成為乳酸，或者在脫去羧基（放出CO2）以后轉(zhuǎn)變成為乙醛，乙醛再被還原成為乙醇

丙酮酸在進入三羧酸循環(huán)之前，先要氧化脫羧、脫氫，與輔酶A結(jié)合成為活化的乙酰輔酶A（乙酰－CoA）。這一過程是在線粒體基質(zhì)中進行的，所產(chǎn)生的乙酰輔酶A即進入檸檬酸循環(huán)（又叫TCA循環(huán)、Krebs循環(huán)或三羧酸循環(huán)）。

（3）三羧酸循環(huán)

三羧酸循環(huán)的最初中間產(chǎn)物是檸檬酸（這是一種三羧基酸），所以這個過程又叫檸檬酸循環(huán)，還有為了紀(jì)念這一途徑的發(fā)現(xiàn)者Hans　Krebs，所以這個過程又叫Krebs循環(huán)。

這一過程也包括一系列的酶促反應(yīng)，丙酮酸的3個碳在轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴］o酶A時脫去了1個，在通過這一循環(huán)中繼續(xù)脫去2個，這樣葡萄糖中的碳就被完全氧化了。檸檬酸循環(huán)發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，檸檬酸循環(huán)途徑中的酶，除琥珀酸脫氫酶，定位于線粒體內(nèi)膜外，其他酶存在于線粒體基質(zhì)中。通過一次檸檬酸循環(huán)，由葡萄糖產(chǎn)生的2個乙酰輔酶A，共產(chǎn)生4個二氧化碳分子，6個NAHD分子，2個FADH2和2個GTP分子（底物磷酸化產(chǎn)生的）。

三羧酸循環(huán)的簡化過程是：丙酮酸在經(jīng)過氧化（脫氫）和脫羧（放出CO2）以后生成乙酰輔酶A（即乙酰Co A）。乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合形成檸檬酸（C6）、檸檬酸脫水形成順烏頭酸，順烏頭酸加水再形成異檸檬酸；然后異檸檬酸氧化脫羧形成а－酮戊二酸（C5），а—酮戊二酸再氧化脫羧形成琥珀酸（C4），琥珀酸經(jīng)過脫氫氧化最終成為草酰乙酸。草酰乙酸可以再與乙酞輔酶A相結(jié)合，再次進入二羧酸循環(huán)。這樣下去，循環(huán)不已。這樣每一分子葡萄糖經(jīng)過糖酵解生成兩分子丙酮酸，然后這兩個丙酮酸氧化脫羧生成的乙酰輔酶A，都進入三羧酸循環(huán)、共產(chǎn)生六分子CO2。

在三羧酸循環(huán)中，一共發(fā)生5次脫氫，其中四次脫出的氫被NAD攜帶著，另一次（從琥珀酸）脫出的氫被黃酶（FAD）攜帶著，以后在氧化磷酸化過程中被被氧化為水。另外，在а—酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酸的時候、也形成一分子ATP。

在丙酮酸脫羧氧化和三羧酸循環(huán)的整個過程中，只有丙酮酸被徹底分解、其他酸不被徹底分解，所以它們只要有少量存在，就可以推動這個循環(huán)繼續(xù)進行下去。其他的酸就像工廠里的傳送帶一樣，把丙酮酸分子向前傳送，并且逐步分解。

（4）氧化磷酸化

一分子葡萄糖經(jīng)糖酵解中生成2分子NADH，在丙酮酸氧化脫羧和三羧酸循環(huán)中共生成8個NADH和2 個FADH2。NADH和FADH2中的高能電子沿著存在于線粒體內(nèi)膜上的一系列電子傳遞體的氧化還原反應(yīng)從高能水平向低能水平傳遞，最后傳遞到分子氧，最終還原與氧結(jié)合而生成水。在這一過程，高能電子所釋放的能量就通過磷酸而被儲存在ATP中，ATP的形成是發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上的，這里發(fā)生的磷酸化作用是和氧化過程的電子傳遞密切相關(guān)，因而稱為氧化磷酸化。存在于線粒體內(nèi)膜上的一系列電子傳遞體稱為電子傳遞鏈，氧分子是電子傳遞鏈中最后的電子受體。一個NADH分子經(jīng)過電子傳遞后可生成3個ATP，而一個FADH2分子經(jīng)過電傳遞后可生成2個ATP分子。

3.細(xì)胞呼吸過程能量的轉(zhuǎn)換率

通過上面的分析我們知道，每氧化1mol的葡萄糖，生成6mol的二氧化碳和6mol的水，同時生成38mol的ATP。1mol的ADP形成ATP，一般要求約30.5kJ的能量，那么38mol的ATP就要求：38×30.5＝1159kJ的能量，注意課本中提到的數(shù)字是1161kJ。每氧化1mol葡萄糖所放出來的總能量是2870kJ，其中只有1159kJ被保留在ATP內(nèi)，供給植物生命活動之用。所以呼吸作用的能量轉(zhuǎn)化效率只有40.5%左右，其余部分的能量以熱能狀態(tài)散失掉了。我們應(yīng)該認(rèn)識到，細(xì)胞中這種能量轉(zhuǎn)換率是比較高的，因為人類發(fā)明的內(nèi)燃機，其熱能轉(zhuǎn)化率最高也就是在25%左右。

【探究活動】

酵母菌的培養(yǎng)與分離

一、實驗?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)培養(yǎng)和分離酵母菌的技術(shù)和方法。

二、實驗原理

大多數(shù)酵母菌為腐生，其生活最適pH為4.5～6，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(xì)菌的生長），然后在固體培養(yǎng)基上用劃線法分離之。

三、實驗材料和用具

1.甘蔗、成熟葡萄或蘋果等果皮、0.1%美藍(lán)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。

四、實驗步驟

1.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28～30℃，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0.1ml，注入另一管乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液中，置28～30℃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(lán)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(lán)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(fù)再次劃線分離純化，最終可獲得純培養(yǎng)。

第三節(jié)　新陳代謝的基本類型

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識方面

1.使學(xué)生了解新陳代謝的基本類型。

2.使學(xué)生理解化能合成作用與光合作用的區(qū)別與聯(lián)系。

二、能力方面

1.通過學(xué)生對新陳代謝基本類型的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對概念進行科學(xué)分類的能力。

2.通過學(xué)生分析、比較光合作用和化能合成作用的異同，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維品質(zhì)。

3.通過學(xué)生分析某個生物的新陳代謝類型，培養(yǎng)學(xué)生利用概念進行科學(xué)判斷的能力。

三、情感、態(tài)度、價值觀方面

通過學(xué)生生物體新陳代謝類型的了解，使學(xué)生能較全面的、辯證的觀察紛繁復(fù)雜的生命自界。

【教學(xué)建議】

一、教材分析

本節(jié)可看成對前面內(nèi)容的總結(jié)，包括新陳代謝的概念和新陳代謝的基本類型兩部分內(nèi)容。

1.新陳代謝的概念

教材先定義了新陳代謝的概念：新陳代謝是活細(xì)胞中全部有序的化學(xué)反應(yīng)的總稱，它包括物質(zhì)代謝和能量代謝兩個方面；然后著重講述了新陳代謝中物質(zhì)代謝、能量代謝、同化作用、異化作用這四個概念這含義，并用表解的形式概括了它們之間的關(guān)系。

2.新陳代謝的基本類型

教材講述了同化作用的兩種類型，即自養(yǎng)型、異養(yǎng)型，并在自養(yǎng)型中講述了化能合成作用；教材還講述了異化作用的兩種類型，即需氧型、厭氧型。

二、教法建議

本節(jié)的知識內(nèi)容除了化能合成作用以外，其余的都是學(xué)生在生物課中學(xué)習(xí)過的相關(guān)內(nèi)容，可以說本節(jié)是是對全章學(xué)習(xí)的總結(jié)，因此教師可在學(xué)生自學(xué)并討論相關(guān)問題基礎(chǔ)上，加以適當(dāng)概括總結(jié)即可。

1.引言

由于本節(jié)所涉及的大部分知識點都是學(xué)生學(xué)過的，因此引入本節(jié)內(nèi)容時，可選擇的方式就比較自由，凡與新陳代謝有關(guān)的，學(xué)生感興趣的話題都可作用為切入點。比如通過如下的問題引入本節(jié)課題：綠色植物的光合作用是生物界與非生物界建立聯(lián)系的關(guān)鍵，其本質(zhì)是把無機物合成了有機物，把光能轉(zhuǎn)化為貯存在有機物中的化學(xué)能。其實，自然界有些生物雖然不是綠色植物，也可把無機物轉(zhuǎn)化為有機物，那些生物合成的有機物中的能量來源于哪里呢？

以此直接引入化能合成作用的學(xué)習(xí)。

2.化能合成作用

在本節(jié)中，只有化能合成作用對學(xué)生而言是新知識點，學(xué)生只有在清楚了這個生理過程之后，教師才能較為順利地引導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)或討論完成新陳代謝的概念和新陳代謝的基本類型的總結(jié)和歸納。

在引導(dǎo)學(xué)生討論化能合成作用的機理時，教師可讓學(xué)生寫出綠化植物的光合作用總反應(yīng)式，以此作為與化能合成作用的進行比較的參照。

然后教師可先以硝化細(xì)菌為例，向?qū)W生介紹化能合成作用的機理。

教師可先讓學(xué)生比較硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌由無機物（二氧化碳和水）合成有機物（葡萄糖）的過程中從物質(zhì)變化和能量變化上的相同之處。

之后，比較硝化細(xì)菌合成有機物與光合作用有機物的生理過程，比較兩者在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化之間的異同。

3.新陳代謝的概念與新陳代謝的基本類型

在學(xué)生理解清楚化能合成作用這一知識難點后，本節(jié)的其他內(nèi)容對學(xué)生而言應(yīng)該是全都學(xué)過的，教師在處理新陳代謝的概念與新陳代謝的基本類型這兩部分教學(xué)時，更多地應(yīng)讓學(xué)生自己有時間來梳理所學(xué)的知識內(nèi)容，所以采用自學(xué)或問題討論的方式可能適于這部分的教學(xué)。教師可在學(xué)生自學(xué)的基礎(chǔ)上提出一些相關(guān)問題供學(xué)生分析、討論。

教師可把學(xué)生討論的結(jié)果表解的形式總結(jié)新陳代謝的基本類型。

4.為加強學(xué)生對新陳代謝的基本類型的理解，教師設(shè)計一些學(xué)生感興趣的問題供學(xué)生分析、討論。

【教學(xué)重點】

新陳代謝的基本類型

【教學(xué)難點】

化能合成作用與光合作用的區(qū)別與聯(lián)系

【課時安排】

1課時

【教學(xué)手段】

板圖

【教學(xué)過程】

本節(jié)的知識內(nèi)容除了化能合成作用以外，其余的都是學(xué)生在生物課中學(xué)習(xí)過的相關(guān)內(nèi)容，可以說本節(jié)是對全章學(xué)習(xí)的總結(jié)，因此教師可在學(xué)生自學(xué)并討論相關(guān)問題基礎(chǔ)上，加以適當(dāng)概括總結(jié)即可。

一、引言

由于本節(jié)所涉及的大部分知識點都是學(xué)生學(xué)過的，因此引入本節(jié)內(nèi)容時，可選擇的方式就比較自由，凡與新陳代謝有關(guān)的，學(xué)生感興趣的話題都可作用為切入點。比如，教師可從下面的問題之一引入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

1.我們總說新陳代謝是生物最基本的特征，而且我們也學(xué)習(xí)了不少與生物的新陳代謝有關(guān)的原理，你能否舉例說明你是怎么理解“一旦生物的新陳代謝停止，生命也就終止了”這句話的？

2.請舉例說明什么樣是同化作用？什么樣是異化作用？

3.在某一個生物個體中，同化作用和異化作用之間是什么關(guān)系？

4.動物和植物在同化作用方面（或攝取營養(yǎng)物質(zhì)方面），最顯著的差異是什么？

5.你能否列舉盡可能多的生物種類，它們可進行無氧呼吸嗎？

6.你能否理清楚同化作用、異化作用、能量代謝、物質(zhì)代謝之間的相互關(guān)系？

7.綠色植物的光合作用是生物界與非生物界建立聯(lián)系的關(guān)鍵，其本質(zhì)是把無機物合成了有機物，把光能轉(zhuǎn)化為貯存在有機物中的化學(xué)能。其實，自然界有些生物雖然不是綠色植物，也可把無機物轉(zhuǎn)化為有機物，那些生物合成的有機物中的能量來源于哪里呢？以此直接引入化能合成作用的學(xué)習(xí)。

二、化能合成作用

在本節(jié)中，只有化能合成作用對學(xué)生而言是新知識點，學(xué)生只有在清楚了這個生理過程之后，教師才能較為順利地引導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)或討論完成新陳代謝的概念和新陳代謝的基本類型的總結(jié)和歸納。

在引導(dǎo)學(xué)生討論化能合成作用的機理時，教師可讓學(xué)生寫出綠化植物的光合作用總反應(yīng)式，以此作為與化能合成作用的進行比較的參照。

然后教師可以先硝化細(xì)菌為例，向?qū)W生介紹化能合成作用的機理。由于學(xué)生對硝化細(xì)菌根本不知道，而且生物化學(xué)又很抽象，因此這部分內(nèi)容學(xué)生有畏難情緒，教師應(yīng)先簡要介紹一些有關(guān)硝化細(xì)菌的感性知識，以消除學(xué)生的這種陌生感。在此基礎(chǔ)上，教師寫出亞硝化細(xì)菌氧化氨、硝化細(xì)菌氧化亞硝酸的化學(xué)反應(yīng)式，最后再寫出二氧化碳和水產(chǎn)生葡萄糖的反應(yīng)式；圖解如下：

圖1

如果條件允許，教師還可以硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌為例，寫出硫細(xì)菌把硫單質(zhì)氧化成＋6價硫，并使二氧化碳和水合成葡萄糖的反應(yīng)式；鐵細(xì)菌把＋2價鐵氧化為＋3價鐵的化應(yīng)式，并使二氧化碳和水合成葡萄糖的反應(yīng)式。

教師可先讓學(xué)生比較硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌由無機物（二氧化碳和水）合成有機物（葡萄糖）的過程中從物質(zhì)變化和能量變化上的相同之處，從而引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：這些細(xì)菌是利用氧化無機物時釋放出的化學(xué)能，將無機物合成有機物，并把氧化無機物時所釋放出的化學(xué)能儲存在合成的有機物中。

之后，比較硝化細(xì)菌合成有機物與光合作用有機物的生理過程，比較兩者在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化之間的異同，從而引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：化能合成作用與光合作用相同之處在于二者都可把無機物合成有機物，因此光合作用與硝化細(xì)菌都為自養(yǎng)生物；二者的不同點在于能量來源不同，即光合作用儲存在合成的有機物中的化學(xué)能來源于光能，而化能合成作用儲存在合成的有機物中的化學(xué)能來源于細(xì)菌是利用氧化無機物時釋放出的化學(xué)能。

三、新陳代謝的概念與新陳代謝的基本類型

在學(xué)生掃清了化能合成作用這一知識難點后，本節(jié)的其他內(nèi)容對學(xué)生而言應(yīng)該是全都學(xué)過的，教師在處理新陳代謝的概念與新陳代謝的基本類型這兩部分教學(xué)時，更多地應(yīng)讓學(xué)生自己有時間來梳理所學(xué)的知識內(nèi)容，所以采用自學(xué)或問題討論的方式可能適于這部分的教學(xué)。教師可在學(xué)生自學(xué)的基礎(chǔ)上提出一些相關(guān)問題供學(xué)生分析、討論，如：

1.在某一個生物個體中，同化作用和異化作用之間是什么關(guān)系？物質(zhì)代謝和能量代謝之間也是什么關(guān)系？

引導(dǎo)學(xué)生分析同化作用和異化作用的下面幾層含義：

A、同化作用和異化作用都存在著物質(zhì)變化，即異化作用分解有機物，同化作用合成有機物；

B、同化作用和異化作用都存在著能量轉(zhuǎn)變，同化作用儲存能量，異化作用釋放能量；

C、同化作用和異化作用都存在著與外界環(huán)境的關(guān)，同化作用從外界環(huán)境攝取物質(zhì)和能量，異化作用向外界環(huán)境排放物質(zhì)和能量。

前兩點綜合起來理解就可得出新陳代謝是“體內(nèi)物質(zhì)和能量的變化”，而第三點則體現(xiàn)了新陳代謝的另一觀點，即“生物體外界環(huán)境的物質(zhì)和能量的交換”。

最終使學(xué)生建立新陳代謝準(zhǔn)確的概念，即準(zhǔn)確的新陳代謝是生物體與外界環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換，以及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程，生物體的這種不斷的自我更新，是新陳代謝的實質(zhì)。

2.你能否理清楚同化作用、異化作用、能量代謝、物質(zhì)代謝之間的相互關(guān)系？

3.劃分生物新陳代謝類型的標(biāo)準(zhǔn)是什么？

4.化能合成自養(yǎng)型與光能合成自養(yǎng)型有什么區(qū)別？

5.自養(yǎng)型代謝與異養(yǎng)型代謝根本的區(qū)別是什么？

6.需氧型代謝與厭氧型代謝的根本區(qū)別是什么？

7.酵母菌與乳酸菌相比，其代謝類型有何特點？

8.你如何說出腐生與寄生之間的區(qū)別？

教師可把學(xué)生討論的結(jié)果表解的形式總結(jié)新陳代謝的基本類型：

9.請你用列表比較的形式比較同化作用的類型

四、設(shè)計問題

為加強學(xué)生對新陳代謝的基本類型的理解，教師設(shè)計一些學(xué)生感興趣的問題供學(xué)生分析、討論，比如：

1.你能說出下面所列出的生物的新陳代謝類型嗎？

綠色植物、人、靈芝、乳酸菌、蛔蟲、豬肉絳蟲、酵母菌、硝化細(xì)菌、蘑菇、霉菌等。

2.有人認(rèn)為寄生植物、食蟲植物是自養(yǎng)型和異養(yǎng)型之間的過渡類型，這種觀點對嗎？為什么？

3.你能舉例說明自然界存在兼自養(yǎng)、異養(yǎng)于一身的生物種類嗎？（寄生植物、食蟲植物、綠眼蟲等）

4.你能舉例說明自然界是否存在兼需氧、厭氧于一身的生物嗎？（酵母菌等兼性厭氧的生物）

5.你認(rèn)為原始生命的新陳代謝類型應(yīng)該是什么？

6.“硝化細(xì)胞的代謝類型屬自養(yǎng)型”，這一說法準(zhǔn)確嗎？

自然界除了綠色植物可進行光合作用外，還有沒有自養(yǎng)生物呢？答案是肯定的，有。這類生物就是可進行化能合成作用的細(xì)菌。如硝化細(xì)胞、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌等。

通俗地說，光合自養(yǎng)和化能自養(yǎng)的共同之處都在于可自己養(yǎng)活自己，即不用吃東西，自己可利用二氧化碳和水這些無機物合成葡萄糖等有機物。

而光合自養(yǎng)與化能自養(yǎng)的區(qū)別在于光合作用合成的葡萄糖中的化學(xué)能來源于太陽能，而化能合成作用合成的葡萄糖中的化學(xué)能來源于氧化無機物所釋放出來的化學(xué)能。

還要注意下面四個概念，即同化作用、異化作用、自養(yǎng)型、異養(yǎng)型（為同化作用的一種類型）同化作用類型包括自養(yǎng)型和異養(yǎng)型（通俗地說是別的生物養(yǎng)活自己）；異養(yǎng)型包括腐生型（生活在無生命的有機質(zhì)中）和寄生型（生活在活的生命體內(nèi)或表面）。

其實這部分內(nèi)容并不難，但有一個地方學(xué)生要特別注意，這就是三種問法的區(qū)別，以硝化細(xì)菌為例：

（1）硝化細(xì)菌的代謝類型是什么？

答案是：自養(yǎng)需氧型

（2）硝化細(xì)菌的同化作用類型是什么？

答案是：自養(yǎng)型

（3）硝化細(xì)菌的異化作用類型是什么？

答案是：需氧型

這三種問法的答案是不一樣的，要細(xì)心，注意不要答非所問。

【擴展資料】

一、光合細(xì)菌

綠硫細(xì)菌、紅硫細(xì)菌（過去叫做紫硫細(xì)菌）和紅螺細(xì)菌（過去叫做紫色非硫細(xì)菌）等，都是能夠進行光合作用的細(xì)菌。這些細(xì)菌都是球狀、桿狀或弧狀的小型細(xì)菌，并且大多數(shù)都不能夠運動。這些細(xì)菌的菌體內(nèi)含有類似于綠色植物體內(nèi)葉綠素那樣的光合色素，這種光合色素叫做細(xì)菌葉綠素。有的光合細(xì)菌還含有大量的類胡蘿卜素，認(rèn)而使菌體呈現(xiàn)出紅色。

光合細(xì)菌和綠色植物都能夠進行光合作用，但是，綠色植物的光合作用是以水作為二氧化碳的還原劑，同時釋放出氧的，細(xì)菌光合作用則以硫化氫或有機物（如乙醇、琥珀酸等）為供氫體，即還原二氧化碳的還原劑，把二氧化碳還原為葡萄糖，同時析出硫磺或產(chǎn)生其他有機物（如乙醛等），下面寫出的是綠硫細(xì)菌的光合作用反應(yīng)式：

因此，細(xì)菌光合作用和綠色植物的光合作用，可以用下面的通式來概括（通式中的A對于綠色植物來說是氧，對于光合細(xì)菌來說則是硫或其他無機硫化物。

從光合細(xì)菌的代謝類型我們可看出，同化作用存在著不同的形式，下面就生物的同化類型進行一下分類。

根據(jù)生物的同化作用所需能源和碳源的不同，可把生物的代謝類型分為四大類型：

（l）光能自養(yǎng)型：以光為能源，以二氧化碳為主要碳源的生物，通常具有光合色素，它們以光為能源來進行光合作用，以水或其他無機物作為供氫體，還原CO2合成有機物。例如，高等植物、藻類及某些具有光合色素的細(xì)菌均屬于這一類型。這類生物同化CO2的方式可用以下通式表示：

（2）光能異養(yǎng)型：以光為能源，以有機物為主要碳源的生物，有些細(xì)菌具有光合色素能進行光合作用，但它們以有機物作為供氫體，同化有機物形成自身物質(zhì)。如非硫紫菌以乙醇為碳源，使乙醇氧化為乙醛，二氧化碳還原成葡萄糖。

（3）化能自養(yǎng)型：以化學(xué)能為能源，以CO2為主要碳源。這類生物能氧化某些無機物（如NH3、H2S等）取得的化學(xué)能去還原CO2合成有機物。如硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌等。

（4）化能異養(yǎng)型：以有機物氧化所產(chǎn)生的化學(xué)能為能源，碳源也主要來自有機物。動物、真菌和絕大多數(shù)細(xì)菌都屬于這一類型。

二、化能合成作用細(xì)菌

硝化細(xì)菌是比較典型的以能進行化能合成作用的細(xì)菌，它主要分兩類：一類是亞硝化細(xì)菌，可將氨氧化成亞硝酸；另一類是硝化細(xì)菌，可以把亞硝酸氧化成硝酸，兩者釋放的能量都能把無機物合成有機物，具體反應(yīng)如下：

圖2

上面的前兩個反應(yīng)式是說明氨和亞硝酸的氧化和放出能量的過程；最后一個反應(yīng)式是說明硝化細(xì)菌利用前面的兩個反應(yīng)式中所放出的能量，把從外界攝取的二氧化碳和水合成為葡萄糖的過程。

硝化細(xì)菌包括亞硝化菌和硝化菌。時至今日，人們尚未發(fā)現(xiàn)一種硝化細(xì)菌能夠直接把氨轉(zhuǎn)變成硝酸，所以說，硝化作用必須通過這兩類菌的共同作用才能完成。亞硝化菌包括亞硝化單胞菌屬、亞硝化球菌屬、亞硝化螺菌屬和亞硝化囊菌屬中的細(xì)菌。硝化菌包括硝化桿菌屬、硝化球菌屬和硝化囊菌屬中的細(xì)菌。

亞硝化菌和硝化菌在偏堿性的條件下生長，它們在土壤中常常相互伴隨著生存，并且生長得都比較緩慢。亞硝化細(xì)菌和硝化菌對于能源物質(zhì)的要求都十分嚴(yán)格：前者只能利用氨，后者只能利用亞硝酸。亞硝化菌的代謝產(chǎn)物是亞硝酸，亞硝酸是硝化菌進行同化作用所必需的能源物質(zhì)。我們知道，亞硝酸對于人體來說是有害的，這是因為亞硝酸與一些金屬離子結(jié)合以后可以形成亞硝酸鹽，而亞硝酸鹽可以和胺類物質(zhì)結(jié)合，形成具有強烈致癌作用的亞硝胺。然而，土壤中的亞硝酸轉(zhuǎn)變成硝酸后、很容易形成硝酸鹽，從而成為可以被植物吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)。所以說硝化細(xì)菌與人類的關(guān)系十分密切。

在硝化細(xì)菌的作用下，土壤中往往出現(xiàn)較多的酸性物質(zhì)。這些酸性物質(zhì)可以提高多種磷肥在土壤中的速效性和持久性、可以防冶馬鈴薯瘡痂病等植物病害，甚至可以使堿性土壤得到一定程度的改良。

除硝化細(xì)菌外，能進行化能合成作用的細(xì)菌還有硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等。

三、新陳代謝類型的進化

從進化的過程分析，原始生命出現(xiàn)在還原型大氣的環(huán)境中，由于沒有氧的存在，以及細(xì)胞內(nèi)還沒有形成復(fù)雜的能合成有機物的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，因而此時生物的代謝類型應(yīng)屬于厭氧異養(yǎng)型。自從出現(xiàn)了光合細(xì)菌和藍(lán)藻以后，同化作用出現(xiàn)了自養(yǎng)型，同時大氣中氧氣的出現(xiàn)，為兼性厭氧型細(xì)菌（與真核單細(xì)胞生物酵母菌代謝類型相似）和需氧型細(xì)菌的出現(xiàn)提供了條件。在長期的生物進化過程看，新陳代謝類型的出現(xiàn)順序可能是：異養(yǎng)厭氧型、光合自養(yǎng)型、異養(yǎng)兼性厭氧型、異養(yǎng)厭氧型。