細胞的能量供應和利用
新課學習
“呼吸作用”與我們通常了解的“呼吸”是一回事嗎?問問學生是否知道呼吸與呼吸作用的區別,是否將呼吸與呼吸作用相等同?
(可以帶學生回憶人體呼吸的過程,讓學生比較呼吸與呼吸作用的不同。)
其實“呼吸作用”并非我們學習過的“呼吸”,我們熟悉的“呼吸”指的是人和動物體與外界進行的氣體交換過程。而“呼吸作用”是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產物,釋放出能量并生成atp,因此也叫做“細胞呼吸”。正是因為所有生物的細胞都具備這一功能,才能保證所有生物正常的生命活動。“呼吸”與“呼吸作用”的現象和本質是有所區別的。
首先通過酵母菌的探究活動,同學們發現了酵母細胞可以利用環境中的葡萄糖進行生命活動,而且這個過程在有氧氣和無氧氣的環境下都能完成,這說明氣體的交換并非細胞呼吸的本質。細胞呼吸的實質是有機物的氧化分解,能量的釋放和利用。在學生已有知識背景下主動建構新知識。提出問題,引起思考。
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有機物在體外燃燒時,其中儲存的能量是一次性全部釋放出來的,并且以光和熱的形式表現出來。這就相當于放在高處的大石塊,由于本身的重量和所在的高度具有了很大的勢能。若石塊從高處直接落下來,勢能會迅速地轉變成動能釋放出來,產生強大的沖擊力。而細胞的生命過程所需的能量需要不斷地釋放出來,需要隨時補充給細胞。這就像放在高處的石塊必須經過許多臺階緩緩滾動到最低層,將能量一點點釋放出來一樣,只有這樣釋放出來的能量才能被有效地、充分地利用。發生在細胞內的細胞呼吸無論是在有氧條件下還是在無氧條件下,其過程的進行均是如此。
細胞呼吸是一個由多種酶參與催化,多步驟的過程。細胞呼吸通常是在有氧的情況下進行的,但是某些細胞也可以在無氧的環境下進行呼吸。在有氧條件下,細胞中的有機物會徹底氧化分解成為無機物,自然會放出全部的能量。無氧條件下,細胞中的有機物降解成為其他的有機物,釋放出一部分能量。總之,通過有機物的氧化分解,釋放能量,被細胞利用,生命過程得以正常進行。這便是細胞呼吸的實質所在。
那么以上這樣兩個過程又是如何發生的呢?
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一、有氧呼吸
有氧呼吸是細胞中進行的分解有機物釋放能量的重要生命過程。它的總化學反應式是:
c6h12o6 + 6o26co2 + 6h2o + 能量
有氧呼吸可以分為三個階段進行。
第一階段:葡萄糖的降解階段。
a.發生部位:細胞質基質。
b.過程:在酶催化下葡萄糖分解為丙酮酸。
c.產物:丙酮酸、少量[h]和少量atp。
第二階段:丙酮酸分解階段。
a.發生部位:細胞線粒體的基質內。
b.過程:在酶的催化下,丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[h]。