高中高一生物教案：人和动物体内三大营养物质的代谢

教案课件是老师教学工作的起始环节，按要求每个老师都应该在准备教案课件。只有提前准备好教案课件，这样心中对于各种可能的情况胸有成竹。那好的教案课件应该包含哪些内容？根据你的需要，小编精心整理了高中高一生物教案：人和动物体内三大营养物质的代谢，仅供参考，大家一起来看看吧。

教学目标

一、知识方面

1、使学生掌握糖类代谢的主要途径

2、使学生掌握蛋白质代谢的主要途径

3、使学生掌握脂类代谢的主要途径

4、使学生理解糖类、蛋白质、脂类三大类营养物质代谢的特点

5、使学生理解三大类营养物质代谢与人体健康的关系

二、能力方面

通过引导学生分析讨论糖类、脂类、蛋白质的代谢途径及其相互关系，训练学生分析、判断、推理等科学思维品质。

三、情感、态度、价值观方面

1、通过引导学生分析肝脏在三大营养物质代谢中的重要作用，使学生认识到生物体结构与其功能相适应的基本生物学观点，对学生进行生命科学观点的 教育。

2、通过引导学生分析讨论三大类营养物质代谢与人体健康的关系，使学生体会到生命科学在人们的生产实践中的价值，对学生进行生命价值观方面的 教育。

教学建议

教材分析

本节包括糖类代谢，脂类代谢、蛋白质代谢、三大营养物质代谢的关系、人营养物质代谢与人体健康五部分的内容。

1、三大营养物质的代谢途径

教材中糖类、脂类和蛋白质代谢途径是本节的重点和难点。由于学生缺乏有关的生物化学基础知识，而这三大营养物质的代谢途径实际上是由一系列生物化学反应组成的，而且这些变化又相当复杂。因此，处理这部分教材时一定要把握好 教学内容的深度和广度，在学生能接受的情况下，尽量向学生展示三大营养物质代谢的总体轮廓。

(1)糖类代谢

教材从细胞或血浆中的葡萄糖来源，葡萄糖在细胞中的利用，即去路两个方面，简明扼要地介绍了糖类代谢，最后教材以表解的形式对这部分知识做了归纳。

主要内容有：细胞或血浆中葡萄糖的来源主要有三，即①食物中糖类物质的消化吸收②血糖浓度低于80-120mg/dL时，由肝糖元分解产生③由其它非糖物质(如甘油、氨基酸、乳酸等)在代谢中转化产生;细胞或血浆中葡萄糖的去路也有三，即①在细胞中氧化分解提供能量②血糖浓度高于 100mg/dL时，在肝脏或骨骼肌中合成糖元③在细胞中转化为其它非糖物质。

(2)脂类代谢

教材选择了脂类物质的三个组成，即脂肪、磷脂和胆固醇中学生熟悉的脂肪作为重点，简要介绍了脂肪的代谢途径及其特点，并用表解的形式做了归纳总结，最后教材提了一下血脂和胆固醇相关知识。

(3)蛋白质代谢

教材也从细胞或血浆中的氨基酸来源，以及氨基酸在细胞中的利用，即去路两个方面，简明扼要地介绍了蛋白质代谢，最后教材以表解的形式对这部分知识做了归纳总结。

主要内容有：氨基酸的来源有三，即①从食物中的蛋白质消化吸收获得②自身蛋白质分解产生③通过转氨基作用产生新氨基酸;氨基酸的去路也有三，即①合成各种组织蛋白和酶②通过转氨基作用产生新的蛋白质③通过脱氨基作用分解，其中含氮部分转化为尿素，不含氮部分转化糖类、脂肪等其它物质。

2、三大营养物质代谢的关系

教材指出，细胞内糖类、脂类和蛋白质这三类物质的代谢在时间、空间上是同时进行的，它们之间既相互联系、又相互制约，形成一个协调统一的过程。但是，糖类、脂类和蛋白质之间的转化是有条件的，不是三类物质之间都可以相互转化。

教师还应通过实例给学生一个明确的观点，即在三大营养物质的代谢关系中，糖类代谢处于中心地位。

3、三大营养物质代谢与人体健康

结合糖类代谢，教材简要地从人在饥饿初期和长期饥饿时血糖含量的变化，不良的饮食或偏食及不良的生活习惯导致的肥胖，阐述了这些因素对人体健康的影响，同时给出了具体的预防和治疗方法。

结合脂类代谢，教材从脂肪肝的产生及其预防、治疗措施介绍了合理膳食，适当运动的重要性。

最后教材结合蛋白质代谢，介绍了有关氮平衡的知识，如足量的蛋白质供应对于婴幼儿、儿童少年和老年人的重要意义，以及食入各种蛋白质对人体健康的重要性。

教法建议

1、引言

这部分内容由于学生缺乏相应的化学基础，加之有一部分内容涉及到了较深的生物化学方面的知识，因此本节的知识内容适于讲授为主。但本节内容又学生的日常生活、医疗保健、预防疾病联系紧密，因此本节的突破口可放在学生感兴趣的自身健康话题上引入本节课题。

在学生对本节的内容提起兴趣后，引导学生回忆：

人类摄入的营养素都有哪些?

从而使学生全面了解营养物质除糖类、脂类、蛋白质外，还有水、无机盐类、维生素、纤维素，即七大营养物质，并着重引导学生讨论膳食纤维(即纤维素)的有关问题。

2、糖类代谢

糖类代谢可以让学生听过或见过的一些生活经验入手，提出一些与糖类有关的问题串，引发学生的分析、思考、讨论;最后 教师可把学生讨论得出的结论总结成课本中的表解。3、脂类代谢

(1)脂肪代谢

脂肪代谢也应从学生自身入手，设计一些与脂肪代有关的问题串，引发学生的思考，从而归纳出脂肪代谢途径谢;最后教师可把学生讨论得出的结论总结成课本中的表解。

(2)血脂和胆固醇代谢

血脂的高低是人体健康状况的一个重要指标，是学生关心的话题，有条件的话可让学生参照我国正常成年人空腹时主要的血脂含量来衡量一下自己的血脂水平。虽然教材中没有提及胆固醇的代谢，但胆固醇与人体的健康是学生比较关心的，有可能的话，可适当补充上胆固醇在人体中的来源与去路的问题。

4、蛋白质代谢

蛋白质代谢也可采用一边结合学生自身实际，一边总结细胞中氨基酸的来源与去路的方式进行 教学，最后，把学生讨论的结论归纳为教材中表解的形式。

5、三大营养物质代谢之间的关系

这部分内容涉及生物化学的内容比较多，且理论性比较强，学生在这方面接触的生活实例也不是很多，因此教师在处理这部分内容时主要通过实例讲授为主，学生思考、讨论为辅。

(1)糖类、脂类、蛋白质之间的转化关系

①糖类代谢与脂类代谢之间的关系

教师应让学生清楚，糖类与脂肪之间的转化是双向的，但它们之间的转化程度不同，糖类可以大量形成脂肪。

②糖类代谢与蛋白质代谢的关系

首先使学生明确必需氨基酸和非必需氨基酸的概念，然后教师应指出糖类与蛋白质之间的转化也可以是双向的：糖类代谢的中间产物可以转变成非必需氨基酸，但糖类不能转化为必需氨基酸，因此糖类转变蛋白质的过程是不全面的;然而几乎所有组成蛋白质的天然氨基酸通过脱氨基作用后，产生的不含氮部分都可以转变为糖类。

③蛋白质代谢与脂类代谢的关系

教师应向学说明，蛋白质与脂类之间的转化依不同的生物而有差异，例如人和动物不容易利用脂肪合成氨基酸，然而植物和微生物则可由脂肪酸和氮源生成氨基酸;某些氨基酸通过不同的途径也可转变成甘油和脂肪酸，例如用只含蛋白质的食物饲养动物，动物也能在体内存积脂肪。

教师最后应总结一下三大营养物质代谢之间的关系

(1)糖类、脂类、蛋白质之间转化是受到制约的

教师可举例说明三大营养物质转化的制约条件：

例如，糖类可以大量转化成脂肪，而脂肪却不能大量转化成糖类，而且糖类供应充足时才有可能大量转化成脂肪;

再如 教师还可举人和动物体内糖类、脂类、蛋白质作为能源物质的先后顺序这个例子，或者提问下面的问题：长期营养不良的人为什么会全身浮肿?

教师应向学生阐明三大营养在人和动物体的作用是各有侧重的，糖类是主要的供能物质，脂肪是主要的储能物质，蛋白质的主要作用于是构成生物体和调节生命活动。人体所需要的能量主要来自于糖类氧化分解，只有当糖类代谢发生障碍，人体才会动用脂肪和蛋白质氧化分解供能，当糖类和脂肪的摄入量都不足时，体内蛋白质就将成为主要的供能物质;然而当糖和脂肪供应充足，且其代谢过程又都正常时，体内蛋白质的分解供能就会相应减少。

6、三大营养物质代谢与人体健康

(1)糖类代谢与人体健康

教师可引导学生分析教材中的血糖的来源与去路的示意图，分析人体对血糖浓度的调节机制。

人体血糖浓度一般维持在80-120mg/dL(0.1%)，食物中的糖类物质被消化为葡萄糖，然后被吸收入血液，血糖增加，此时一部分葡萄糖会在肝脏和肌肉等处转化为肝糖元和肌糖元，使血糖浓度维持在80-120mg/dL(0.1%)的正常水平;反之，血糖浓度下降时，肝脏中的肝糖元又可以转变为葡萄糖陆续释放到血液中，使血糖浓度继续维持稳定状态。

人在长期饥饿状况下或肝功能减退的情况下，血糖含量降低到50-60 mg/dL，为低血糖，主要表现为头晕、心慌、出冷汗、面色苍白、四肢无力等症状。出现低血糖早期症状，又得不到及时的缓解，因为脑组织功能活动所需要的能是主要来自葡萄糖的氧化分解，而脑组织中含糖元极少，需要随时从血液中摄取葡萄糖来氧化供能，所以会出现惊厥和昏迷等症状，当血糖含量低于45mg/dL时，脑组织就会因得不到足够的能量而发生功能障碍。

③从三大营养物质代谢的角度分析，造成人体肥胖的原因可能有哪些?

(2)脂肪代谢与人体健康

教师可与学生一起讨论脂肪肝的问题，可提问：你听说过脂肪肝吗?知道为什么会得这种病吗?知道脂肪肝对人体带来的危害吗?

3、蛋白质代谢与人体健康

教师可通过下面的问题引起学生兴趣和思考：

①你觉得动物性蛋白的营养学价值高，还是植物性蛋白的营养学价值高?为什么?

②为什么说在食物中掺食豆类可以提高其它蛋白质的利用率?

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高中高一生物教案：新陈代谢与酶

教学目标

知识方面

1、使学生理解新陈代谢的概念及其本质

2、使学生了解酶的发现过程;初步理解酶的概念、酶的特性、影响酶活性的因素

3、使学生理解酶在生物新陈代谢中的作用

能力方面

在引导学生分析生物新陈代谢概念，探究酶的特性，探究影响酶活性因素的过程中，初步训练学生的逻辑思维能力，分析实验现象能力及设计实验的能力，。

情感、态度、价值观方面

通过让学生了解酶的发现过程，使学生体会实验在生物学研究中的作用地位;通过讨论酶在生产、生活中的应用，使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系;体会科学、技术、社会之间相互促进的关系，进而体会研究生命科学价值的教育。

教学建议

教材分析

1、酶的发现

教材简单介绍酶的发现历史，从1783年意大利科学家斯巴兰让尼设计的巧妙实验到20世纪80年代科学家发现少数的酶是RNA，使学生对酶的研究历史中的一些重大发现有了一个大致了解。

2、酶的特性

酶的特性主要是通过安排了有关的学生实验，让学生通过实验，发现酶的三个特性，这样的编排方式符合学生由感性到理性的认知规律，有利于引导学生主动参与教学过程，并且有利于培养学生的多种能力。酶的高效性特点，是通过比较《实验五、肝脏内的过氧化氢酶比无机催化剂 的催化效率》切入;酶的专一性的特点，是通过比较《实验六、探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用》切入;

3、影响酶活性的因素

本节教材主要讲述酶的催化作用需要适宜的条件，通过《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件(选做)》切入。

本节内容的最后，安排了课外读“造福人类的酶工程”，以开阔学生的视野，同时又有助于加强学生对本节基础知识的理解，使学生体会科学、技术在改变人类生活质量中的作用。

教法建议

1、使学生在理解细胞水平上的新陈代谢概念及其本质是本节的重点与难点

新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称，这是在细胞水平上对新陈代谢的描述。其实学生已不是第一次接触新陈代谢的概念，在初中生物课和高中生物课绪论中，学习已接触到诸如同化作用、异化作用及其关系等与新陈代谢有关的知识，但那是在生物个体水平对新陈代谢下的定义。本章的新陈代谢内容是对以往知识的深化和展开，教学教师要有意识地从细胞和分子水平引导学生分析出生物体是如何自我更新的，合成与分解是如何进行的，及其二者的关系，从而使学生更深刻地理解什么是生命。

例如，为使学生理解"新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称"这句话，教师可结合前一章细胞的物质基础与结构基础的相关知识，引导学生分析活细胞中发生的各种化学反应，如发生在线粒体内的糖的氧化放能的化学过程;发生在叶绿体中的水和二氧化碳合成为有机物的化学过程;发生在核糖体上的氨基酸缩合成多肽链的化学过程等，使学生对"新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称"这句话有一个感性认识。

2、使学生理解酶的概念是本节的重点。在本节教学中如何组织学生完成酶具有专一性的实验并实施有效的讨论是本节的难点。

生命体随时随刻发生着数量巨大的生物化学反应，同时又是一个稳定的，开放的系统。细胞中发生的各种化学反应不可能在高温、高压、强酸、强碱等条件下进行，而必须在常温、常压、水溶液环境下能快速、有序地进行的，这就要尽可能地降低化学反应能阈，这是新陈代谢为什么离不开生物催化剂，即酶的原因。

酶的概念和酶的发现可结合一起在让学生讨论，这样可让学生充分体会生产实践和科学实验对科学发展的促进作用。酶的特性这部分内容，可先组织学生依次完成实验，然后再由学生来讨论和总结。

在引导学生分析酶的特性时，引导学生与蛋白质的多样性联系起来，可使学生易于理解酶的催化作用的专一注必定意味着酶的多样性，而且蛋白质分子空间结构的多样性和酶的专一性催化关系密切。

3、使学生理解酶具有高效性、专一性和需要适宜条件是本节的重点，如何组织学生完成影响酶活性因素的选做实验并分析、讨论实验是本节教学的难点。

在组织学生操作、分析、讨论《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件(选做)》基础上，引导学生分析两个坐标曲线图，让学生概括酶的催化作用需要适宜的温度和pH。

教学设计示例

【课题】 第一节 新陈代谢与酶

【教学重点】新陈代谢的概念及其本质的概念、酶的特性、影响酶活性的因素、酶在生物新陈代谢中的作用

【教学难点】新陈代谢的概念及其本质的概念、酶在生物新陈代谢中的作用

【课时安排】1课时

【教学手段】板图、多媒体课件、实验

【教学过程】

1、引入新陈代谢的概念及本质

(1)学生在初中生物学课本、高中绪论课的学习或通过各种媒体的介绍，对新陈代谢已经有了一定的认识，首先，教师应了解学生对新陈代谢是如何理解的。为此教师可设计一些问题，引导学生以自身为例，剖析生命是如何维持的，以此引入本节的学习，如：

①人体的脑细胞是通过什么途径获得营养?脑细胞中产生的代谢废物又是通过什么途径排出体外的?

②进入脑细胞的营养物质是如何被利用的?

③学生如何理解同化作用、异化作用，物质代谢、能量代谢，它们之间有何关系?

④想一想，人体的身体有哪些系统参与了新陈代谢过程，各是如何参与的等等?

(2)学生一般只能从生物个体、器官或系统水平上，说明生物体与外界环境之间进行物质和能量的交换，在此基础上，教师应把讨论引向微观水平，即细胞和分子水平的代谢过程。如可以设问：

①你吃下的肉类蛋白质，通过什么途径转化成为你自身的蛋白质?

②你吃下的淀粉类食物，通过什么途径为你提供能量?等等

通过分析、讨论，使学生理解：细胞的结构和生命活动的维持，需要不断地合成与分解，不断地处于自我更新的状态，而这种自我更新的过程完全依赖于细胞内发生的生物化学反应，从而在细胞水平理解新陈代谢的本质，即“新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称”。

2、酶的概念、特性及其生理功能

在学生理解新陈代谢的本质后，可以利用学生已有的化学知识，分析出无机化学反应过程中所需的条件一般是很激烈的，再让学生分析出生物体细胞生存的条件是很温和的，可以提问，如：

(1)细胞生存的条件是很温和的，那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、pH接近中性的条件下，迅速高效的进行呢?

(2)在化学反应中有没有提高化学反应的方法呢?

这样可顺利地引出活细胞产生的生物催化剂，即酶。

3、酶的发现史

这部分的教学，教师可让学生自己阅读，也可发给学生相应的补充资料，尤其是某种酶的研究过程方面的资料，目的是让学生对酶的研究过程、方法有一个较为全面的了解，让学生切身体会到生物学的实验研究对生物学发现的重要作用。

学生阅读后，可提问：酶都是蛋白质吗?并做一定的说明。

酶是活细胞所产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质。酶是细胞中促进化学反应速度的催化剂。现已发现的酶约有3000种以上。它们分别存在于各种细胞中，催化细胞生长代谢过程中各种不同的化学反应，使生物化学反应在常温、常压、水溶液等温和的条件下就可顺利进行。

很多年来，人们一直认为所有的酶都是蛋白质。然而生物学家的实验证明：RNA也可以是高活性的酶。早在1982年，T.Ceeh发现原生动物四膜虫的26S rRNA前体在没有蛋白质的情况下进行内含子的自我拼接，最终形成L19RNA。当时因为只是了解它有这种自我催化的活性，没有把它与酶等同看待。

1983年Atman和pace分别报导了在RNA前体加工过程起催化作用的酶是由20%蛋白质和80%RNA组成的。如果除去蛋白质部分，并提高镁离子的浓度，则留下的RNA具有与全酶相同的催化活性，这是说明RNA具有酶活性的第一例证。

“酶不都是蛋白质”，这一科学事实再一次有力地证明了实验在科学发展中所起到的举足轻重的作用，同时也让我们看到，科学是发展的，探索是无止境的，而真理是相对的，现在的科学事实可能在今后会被修正，甚至*。

另外，酶、激素、维生素之间的区别值得一提，学生在以后的学习中容易把这些物质和它们的作用搞混。可就高中生物学水平做一简单比较：

酶 激素 维生素

从化学本质上看 蛋白质 蛋白质(如生长素、胰岛素等)、固醇类脂类物质(如性激素) 多种多样，一般为小分子有机物。 如维生素D是固醇类物质;维生素A是脂类物质(萜类);维生素C是抗坏血酸(葡萄糖的衍生物)等等。

从生理功能看 可提高生物体生物化学反应的速度，是一种生物催化剂。 激素又称“化学信使”，是特定细胞合成的，能使生物体发生一定反应的有机分子。它的作用力很强，很低的浓度就能引起很强的反应，但在细胞中不能积累，很快就会被破坏。 维生素常常与酶结合，是较复杂酶的组成成分之一。天然食物中含量极少，但这些极微小的量对人体的生长和健康是必需的，人体一般不能合成它们或合成量不足，必须从食物中摄取。

可把酶的发现史与酶的特性这两部分教学内容结合起来，这样可使学生用实验方法探索酶的特性顺理成章。

4、酶的特性

在进行酶的特性教学时，教师可提问：

酶作为生物催化剂，与无机催化剂相比，有何特点?

为解决这个问题，教师可演示有关实验，也可安排相应的学生实验，引导学生通过对实验现象的观察，分析得出结论，即酶的高效性、专一性与多样性特性。

(1)酶的高效特性实验，实验前有必要简单介绍两项内容：

一是过氧化氢这种物质，它是动植物在代谢中产生的，对机体有毒害作用。生物体可通过过氧化氢酶，催化过氧化氢迅速分解成水和氧气而解毒。无机催化剂三价铁离子也可催化这一反应;二是本实验的实验步骤。

实验后，让学生讨论得出过氧化氢酶的催化效率高于铁离子的结论，在此基础上，教师可列举其他实例，概括酶的高效性。教师还应强调正是由于酶的存在及其高效性，所以许多代谢反应在体外很难发生，在体内却可迅速进行。

(2)酶的专一性特性

实验前可提问：“食物中的淀粉和蔗糖同属糖类，唾液淀粉酶能否消化水解这两种物质?”

本实验所涉及的颜色反应要在实验前跟学生说明清楚。淀粉水解成的麦芽糖和蔗糖水解成的葡萄糖、果糖在煮沸的条件下，与斐林试剂反应会有砖红色沉淀物质产生，淀粉和蔗糖与斐林试剂无此反应。因此，斐林试剂可以用来鉴定淀粉和蔗糖溶液中是否有麦芽糖和葡萄糖及果糖，进而推测淀粉和蔗糖是否被水解。

在此基础上，教师通过进一步实例说明酶的专一性是酶普遍具有的特性;

(3)酶的多样性原理，可在学生理解酶的专一性原理基础上，结合蛋白质的多样性让学生分析得出。

5、影响酶活性的因素

有条件的学校，应尽量让学生做《实验七、探索影响淀粉酶活性的条件》，这对于训练学生分析实验能力，理解对照实验的设计方法等都是很帮助的。

在学生通过实验分析得出影响酶活性的因素后，可适当结合学生的生活实际，引导学生分析、讨论一些与之相关的生活常识。如可提问：“持续高烧不退或严重腹泻有时甚至会危及人的生命，学生知道其中的原因吗?”

人的正常体温是37℃，体温升高到38℃，虽然体温只是升高了1℃，但人已感觉非常没有精神，如果升高到39℃甚至40℃以上，而且持续高烧，就会出现一系列严重的反应，如昏睡、昏迷、惊厥、甚至危及生命，这是为什么呢?原来，酶作为生物催化剂，其催化活性受到很多因素的影响，如温度、pH值、有机溶剂、重金属离子、酶浓度、酶的激活剂、抑制剂等等，而酶的活性受上述因素的影响是非常敏感的，影响因素发生很小的变化的，酶活性就会发生很大的改变。人体中酶的最适温度一般为37℃，当人体体温高于或低于这个温度时，机体中酶活性就会大大降低，细胞内的各种生物化学反应不能正常进行了。

霍乱是一种烈性传染病，为霍乱弧菌所致，曾在世界上引起多次大流行，死亡率甚高。霍乱弧菌通过人的肠粘膜并大量繁殖，同时产生肠毒素引起剧烈腹泻造成迅速而严重的脱水，血容量明显减少，因而出现微循环衰竭，使细胞得不到钾、钠、钙、氯离子，导致肌肉痉挛;细胞得不到碳酸氢根离子而导致细胞内pH值发生较大的改变，酶活性即相应大大降低，严重的会出现代谢性酸中毒，最终病人肾功能衰竭，休克、死亡。人体大量出汗、腹泻都要相应地补充水就是这个道理;婴幼儿自身调节能力差，婴幼儿腹泻常常引起严重后果，就是这个道理。

或者问：“当人误食了含有重金属的食物或农药后，有一种应急措施，就是赶紧给病人大量喝牛奶或豆浆，学生知道这是为什么吗?”

酶活性除了与温度、pH有关外，还受有机溶剂、重金属离子等的影响。有机溶剂与重金属离子影响酶活性的主要原因是有机溶剂和重金属离子与酶蛋白上的某些化学基团结合，使酶的活性完全丧失，这也是人误食了有机磷农药、有机氯农药或含重金属离子的食物中毒甚至死亡的原因。

牛奶和豆浆中含有大量的蛋白质，这些蛋白质可以和重金属或有机物结合，而使这些金属离子和有机物发生沉淀。当人误食了含重金属的食品或农药后，大量饮用牛奶或豆浆可使这些有毒物质沉淀下来不被消化道吸收，从而也就避免了这些有毒物质与人体中正常的酶接触的机会，而保护了这些酶的活性。当然，这只是应急措施，还要去医院洗胃并进行进一步的治疗。

扩展资料

淀粉液遇碘变蓝的原因

淀粉是白色无定形的粉末，由10%～30%的直链淀粉和70%~90%的支链淀粉组成。直链淀粉具有遇碘变蓝的特性，因为溶于水的直链淀粉借助分子内的氢键卷曲成螺旋状，第一个螺距有六个葡萄糖残基组成。如果在淀粉液中加入碘液，碘分子便嵌人到螺旋结钩的空隙处，并且借助范德华力与直链淀粉联系在一起，形成了一种络合物，这种络合物能够比较均匀地吸收波长范围为400~750nm可见光，而反射的光是蓝光，所以使淀粉溶液呈现出蓝色来。

绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA

生物体内存在三千多种具有不同功能的酶，一切生命现象都与酶有关，因为活细胞内的生物化学反应，都是在酶的催化作用下进行的，没有酶，新陈代谢就不能进行，生命也就会随之停止。酶的化学本质是蛋白质，这一认识直到20世纪80年代后才被科学修正过来。科学研究表明，一些RNA分子也具有酶的催化功能，如一种叫RNasep的酶，它是由20%的蛋白质和80%的RNA组成。科学家将这种酶的蛋白质除去，同时提高镁离子的浓度，留下来的RNA仍具有与该酶相同的催化活性。后来的科学实验进一步证实其它某些RNA分子与那些构成酶的蛋白质分子一样，也都是效率非常高的生物催化剂。

酶工程

细菌细胞直径不足2m，每时每刻却发生着1500一2000个化学反应，由1000多种酶对这些反应进行催化和调制，生产着3000多种蛋白质，1000多种核酸;而且细菌合成效率惊人，它合成每个肽链只需百分之三秒，而现代最先进的蛋白质自动合成机器只能合成小肽，而且速度也慢，合成每个肽链需要7分钟，两者相差200多倍;它合成RNA和DNA的速度更是远远超过了人工合成;另外细胞中能量转换效率也很高，这一切都有赖于生物催化剂，这就是酶。现已发现的酶约有几千种以上。它们定位于各种细胞的不同细胞器中，催化细胞生长代谢过程中各种不同的化学反应，使这些反应在正常温度等条件下就可顺利进行。

酶是细胞产物，但不一定非要在细胞内发挥作用，在细胞外，即在非细胞条件下也能发挥作用。19世纪，人们已认识到酵母可以使葡萄糖发酵，产生酒精和二氧化碳，但是对于这一过程是如何进行的，当时主要有两种观点，而且一直未能达成一致。1857年，法国的细菌学家巴斯德认为酒精发酵需要有完整的细胞结构才能实现;德国化学家李比西则认为酒精发酵要求的只是细胞中的某些物质，而不要求完整的细胞参与。直到1897年，毕西纳不用完整的酵母细胞，而用酵母汁进行酒精发酵获得成功，从而证明生物体内的催化反应也可能在体外进行。

正是基于这点，人们可以利用细胞中的酶能催化体外的生化反应，这就是酶工程得以发现的前提。

我们都用过加酶洗衣粉，同一般的洗衣粉相比，加酶洗衣粉中含有蛋白质和脂肪酶等多种通过微生物生产出来的酶，因此，去除汗渍和油污的能力比较强。我们知道，酶作为一类具有生物催化作用的有机物，是在活细胞内产生的。那么，人们是怎样通过活细胞获得这种酶并且在生产和生活中使用这些酶的呢?这些都是通过酶工程来实现的。

所谓酶工程，就是在一定的生物反应器中，利用酶的催化作用，将相应的原料转化成有用物质的技术，而且酶工程是生物工程的核心，没有酶的作用，任何生物工程技术都不能实现。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两个方面组成的。

(一)酶制剂的生产

已知酶的种类大约有几千种，实际已被运用于工业生产的仅10余种，如已能够实现工业化大量生产的酶有淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶等，其中碱性蛋白酶用于加酶洗涤剂，占国际上酶销售额的首位，青霉素固化酶用于医疗，占世界用量第二位。

早期酶制剂主要来源于动植物材料，而今酶的主要来源是微生物。酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化。

1、酶的生产、提取和分离纯化

(1)酶的生产

酶普遍存在于动物、植物和微生物体内。人们最早是从植物的器官和组织中提取酶的。例如，从胰脏中提取蛋白酶，从麦芽中提取淀粉酶;现在，生产酶制剂所需要的酶大都来自微生物，这是因为同植物和动物相比，微生物具有容易培养、繁殖速度快和便于大规模生产等优点。人们提供必要的条件，利用微生物发酵来生产酶。

(2)酶的提取和纯化

从微生物、动植物细胞中得到含有多种酶的提取液后，为了从提取液中获得所需要的某一种酶，必须将提取液中的其他物质分离，这就是酶的分离纯化。经过分离纯化后的得到的酶，活性不能降低，因此，分离纯化必须在适宜的条件下进行。人们多选择不同种类和浓度的有机溶剂，以沉淀不同的酶蛋白，达到分离纯化酶的目的。

2、酶的固定化

将分离纯化的酶制成酶制剂进行干燥处理，再适量加入相应的稳定剂和填充剂，制成粉状制剂，用它们来催化生化反应。但其结果是酶制剂和产物混在一起，不能得到高纯度的产品;也很难让酶制剂进行重复使用。怎么办呢?科学家们想到了酶的固定化。

先将纯化的酶连接到一定的载体上(使酶固定化)，使用时将被固定的酶投放到反应溶液中，催化反应结束后又能将被固定的酶回收。

固定化酶一般是呈膜状、颗粒状或粉状的酶制剂，它在一定的空间范围内使用，产品的纯度高，没有酶的而且酶制剂可反复使用，这种技术是1969年日本首先研制成功，现已方法应用到生产中的。固定化酶同自由酶相比，具有以下优点：其一是稳定性高;其二是酶可反复使用;其三是产物纯度高;其四是生产可连续化和自动化;其五是设备小型化以及可节约能源等。

我们知道，蔗糖几乎全部来源于甘蔗或甜菜，但是甘蔗和甜菜的种植范围都比较有限，因此，蔗糖的产量也就受到了影咱。能不能利用淀粉来生产类似蔗糖的甜味剂呢?科学家通过α-淀粉酶、糖化酶和将葡萄糖异构酶连接到离子交换树脂上，或者包埋在明胶中，制成的固定化葡萄糖异构酶，这种固定化酶可以用于使葡萄糖转化成甜度更高的高果糖浆。一些发达国家高果糖浆的年产量现已达到几百万吨，高果糖浆在许多饮料的制造中已经逐渐替代了蔗糖。

3、固定化细胞

利用胞内酶制作固定化酶时，先要把细胞打碎，才能将里面的酶提取出来，这就增加了工序和成本。人们设想直接固定那些含有所需胞内酶的细胞，并且就用这样的细胞来催化化学反应。20世纪70年代，科学家研制成固定化细胞，并且用于生产。例如，将酵母细胞吸附到多孔塑料的表面上或包埋在琼脂中，制成的固定化酵母菌细胞，可以用于酒类的发酵生产。

(二)酶制剂的应用

1、治疗疾病

胰岛素是治疗糖尿病的常用药品，这种蛋白质是胰脏中胰岛细胞分泌的一种激素，是由两条肽链组成，一条由21个氨基酸组成，称为A链;另一条由30个氨基酸组成，称为B链。胰岛素是治疗糖尿病的。由于糠尿病患者很多，胰岛素的需要量很大，所以许多糖尿病患者使用的曾是猪的胰岛素。但是，猪胰岛素与人胰岛素在化学结构上有一处差别：猪胰岛素B链上最后一个氨基酸是丙氨酸，人胰岛素B链上最后一个氨基酸是苏氨酸。因此，用猪胰岛素治疗人的糖尿病，容易使一些患者产生免疫反应。现在，科学家可利用酶，切下并移去猪胰岛素B链上的那个丙氨酸，然后接上一个苏氨酸。这样，猪的胰岛素就魔术般地变成人的胰岛素了;

尿激酶可以用来活化人体内的溶纤维蛋白酶原，使溶纤维蛋白酶原转化为溶纤维蛋白酶，是治疗脑溢血、心肌梗塞、肺动脉阻塞等疾病引起的血栓所需要的药物，它是能利用培养哺乳动物细胞得到的可以商业化的治疗剂。但由尿或组织培养的产物中提取价格较高，1980年4月，科学家已经通过质粒DNA诱发大肠杆菌生产出尿激酶，为在工业上利用酶工程方法生产酶开辟了道路;

青霉素是人们经常使用的一种抗生素。但是，多年的使用使得不少病原菌对青霉素产生了抗药性，为此，科学家一方面研制新的抗生素以替代青霉素，另一方面设法通过有关的酶制剂来改造青霉素的分子结构，进而研制出新型的青霉素。青霉素的分子是由一个母核和一个侧链组成的。科学家利用青霉素酰化酶，将母核和侧链水解开，然后，利用化学合成的方法，使青毒素的母核与其他的侧链连接，从而研制出氨苄青霉素等新型的青霉素。现在，制药厂已经能够利用固定化青霉素酰化酶反应器，成批地生产用于合成氨苄青霉素等新型青霉素的母核了;

再如，溶菌酶可分解病原菌的细胞壁，具有明显的抗菌和消炎作用;溶纤维蛋白酶具有溶解患者血管内纤维蛋白凝块的作用，可以用来治疗血栓病。

2、产品加工

利用酶制剂生产一些产品，这一过程是在酶反器中进行的，酶反应器是指供酶制剂催化化学反应容器。酶反应器分成多种，如具有固定化酶(或固定化细胞)的反应器叫做柱式酶反应器，柱式酶反应器是将含有底物的液体，以一定的速度连续不断地从一端注入装有固定化酶(或固定化细胞)的容器，在液体流经固定化酶(或固定化细胞)时，容器内就发生催化反应并且生成产物、含有产物的液体则连续不断地从容器的另一端流出。同一般的化工容器一样，需要对酶反应器温度和pH等条件进行严格控制;不同的是，酶反应器必须进行无菌操作。

食品加工业方面。酿酒厂和饮料厂利用果胶酶来澄清果酒和果汁，效果十分明显;又如，葡萄糖氧化酶可以除去密封饮料和罐头中的氧气、从而有效地防止饮料和食品氧化变质;再如，用木瓜蛋白酶制成的嫩肉粉，可以使肉丝、肉片等烹调后吃起来嫩滑可口;例如，支链淀粉酶是分解多糖类支链淀粉的酶，它能把胚芽转变为色泽较好的麦芽糖糖浆。麦芽糖的甜味没有葡萄糖浓，但很适口，且容易发酵、粘度大、溶解度大，用其制作糖果可以防止遇热变色，用于冰激凌可以防止产生砂糖结晶。

日常生活方面。照相业由于采用了酶技术使照相材料发生了很大变革;家庭用的洗衣粉里加了一些酶，它能够分解某些蛋白质等物质，使衣服上的血迹、汗渍等容易洗掉。但是，由于这些酶比较脆弱，在漂白剂一同起作用下很容易被破坏，然而酶工程可以解决这一技术难题。目前，市场上己经出现了能够和漂白剂一同起作用的去污酶洗衣粉。科学家通过对去污酶结构上的两个氨基酸进行修改，提高了这种酶的抵抗力。

化学工业方面酶制剂也得到了广泛应用，在塑料工业与合成纤维工业中，已经可以用酶制剂催化氢化链烯的生产;

其他方面，一些纺织原料也可以利用酶制剂进行加工。例如，天然蚕丝(指家蚕吐出的蚕丝)的外表有一层丝胶，丝胶直接影响天然蚕丝的使用。过去，人们只能在高温条件下用碱性物质脱去天然蚕丝上的丝胶。现在，人们可以在温和的条件下，利用蛋白酶对天然蚕丝进行脱胶，脱胶后的蚕丝具有鲜亮的色泽和柔滑的手感。

3、化验诊断和水质监测

根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水和原子氧，而氧原子可以将某种无色的化合物氧化成有色的化合物，人们根据这个原理，将上述两种酶和无色的化合物固定在纸条上，制成测试尿糖含量的酶试纸，当它与尿液相遇时，依据尿液中葡萄糖含量由少到多而呈现出浅蓝、浅绿、棕或深棕色，这样糖尿病人就可以方便地为自己化验尿糖的情况了。科学家根据同一原理，还研制出能够化验血糖数值的血糖快速测试仪，具有灵敏度高和速度快等优点。

酚是一类对人体有害的化合物，经常通过炼油和炼焦等工厂的废水排放到河流和湖泊中，科学家利用固定化多酚氧化酶研制成多酚氧化酶传感器，可快速测定出水中质量分数仅有2×10—7的酚。

4、用于生物工程其他分支领域

基因工程离不开内切酶和连接酶;植物体细胞杂交制备原生质体时，需要纤维素酶，人们把它们称为生物工程的工具酶，而这些酶可由酶工程得到。

酶作用的特性

酶是催化剂，只需微量就可以使所催化的反应加速进行，而其本身的质和量都不发生变化，此外酶是生物催化剂，它有着不同于化学催化剂的特性。

(1)酶具有高效性

酶的催化能力远远超过化学催化剂。例如，碳酸酐酶能够催化下面的反应：

碳酸酐酶是目前已经知道的催化反应速度最快的酶之一。每个碳酸酐酶分子每秒能够催化 个 ，使它们与相同数量的 结合，形成相同数量的 。碳酸酐酶催化上述反应的速度比非酶催化的上述反应速度快上 倍。酶为什么会具有这样强大的催化能力呢?酶的中间产物学说认为：酶在催化某一底物时，先与底物结合成一种不稳定的中间产物。这种中间产物极为活泼，很容易发生化学反应而变成反应物，并且放出酶。按照中间产物学说，酶的催化反应可以写成下式：

S(底物)十E(酶)=SE(中间产物)=E十p(反应产物)

(2)酶具有高度的专一性

这就是说，一种酶只能作用于一种底物，或一类分子结构相似的底物，促使底物进行一定的化学反应，产生一定的反应产物。酶为什么具有这样高度的专一性呢?这可以用“诱导契合学说”来解释。

所谓“诱导契合学说”是指底物一旦与酶结合，酶分子上的某些基团常常发生明显的变化，从而使酶蛋白的构象发生相应的变化，使酶的活性中心的空间结构和底物的空间结构十分吻合，最终契合形成酶—底物络合物，这种变化的结果，使酶只能与对应的化合物契合，从而排斥了那些形状、大小不适合的化合物。科学家们对羧肽酶等进行了X射线衍射研究，研究的结果有力地支持了这个假说。

(3)酶很容易失活

同一般的催化剂相比，酶很容易失去活性。酶失活的原因是蛋白质的空间结构发生改变造成的。

酶的催化作用，受到温度、pH和某些化合物等因素的影响。

温度的影响：在一定的温度范围(0—40℃)内，酶的催化作用速度随着温度的升高而加快。一般地说，温度每升高10℃，反应速度就相应提高一倍。但超过60℃，绝大多数的酶就会失去活性。

pH的影响：酶对环境中的pH十分敏感。酶只有在一定的pH范围内才能表现出活性，超过这个范围，酶就失活了。即使在这个有限的pH范围内，酶的活性也要随着环境中pH的变动而有所不同。一般来说，酶的最适pH在4~8之间。但是，各种酶的最适pH是不一样的。

某些化合物的影响：有些化合物可引起酶失活，如酒精、有机磷农药、有机氯农药等有机小分子物质;重金属离子等;有些离子或简单的有机化合物，能够增强酶的活性，这些物质叫做酶的激活剂。例如，经过透析的唾液淀粉酶的活性不高、如果加入少量的 ，这种酶的活性就会大大增强，因为 中的 起到了激活唾液淀粉酶的作用;还有些物质能够抑制酶的活性，这类物质叫做酶的抑制剂，例如，氰化物可以抑制细胞色素氧化酶的活性。

高中高一生物教案：新陈代谢与ATP

教学目标 知识方面

1、理解ATp的分子简式及其结构特点

2、理解ATp和ADp之间的相互转化及其对细胞中能量代谢中的意义

3、理解ATp的形成途径

4、掌握ATp是新陈代谢的直接能源，并理解ATp作为能量通用货币的含义能力方面

学生通过分析ATp与ADp的相互转化及其对细胞内供能的意义，初步训练学生分析实际问题的能力。情感、态度、价值观方面

让学生在分析自己身体内发生的ATpADp循环及其重要意义过程中，体验到生物学原理在生产实践中的价值，加强学生对身边的科学(RLS)这一理念的理解。

教学建议教材分析

1、对于ATp的分子结构，教材首先介绍了ATp是腺嘌呤核苷的衍生物，分子简式为Ap~p~p，其中A代表腺苷，T代表三个，p代表磷酸基，~代表高能磷酸键，然后从比较高能磷酸化合物释放能量的标准数值和ATp释放能量的数值入手，使学生很信服地认识到ATp的确是一种高能磷酸化合物。

2、对于ATp与ADp的相互转化，教材中首先介绍了ATp水解和重新合成的过程：ATp与ADp的转化中，ATp的第二个和第三个磷酸之间的高能磷酸键对于细胞中能量的捕获、贮存和释放都是很重要的。第二个高能磷酸键的末端，能很快地水解断裂，于是ATp转换为ADp，能量随之释放出来以用于各项生命活动;同样，在提供能量的条件下，也容易加上第三个磷酸，使ADp又转化为ATp。在ATp与ADp的转化过程中都需要酶的参与，活细胞内这个过程是永无休止地循环进行的。

同时还介绍了ATp与ADp的这种相互转化是十分迅速的，ATp在细胞中的含量是很少的，如肌细胞中的ATp只能维持肌肉收缩2钞钟左右。从而易于引发学生讨论ADpADp循环的意义，同时可使学生加强ATp是生物体维持各项生命活动所需能量的直接来源的观点。

3、对于ATp的形成途径，教材是在介绍了ADpATp循环的基础上，从动物(包括人体)和绿色植物两方面进行了阐述。对动物而言，产生ATp途径是是氧化磷酸化，即呼吸作用;对植物而言，产生ATp的过程包括氧化磷酸化(呼吸作用)和光合磷酸化(光合作用)。

4、对于ATp的生理功能，教材先分析了生物体内糖类、脂肪等物质具有储存能量的特点，指出新陈代谢不仅需要酶，还需要能量，糖类是细胞的主要能源之一，脂肪是生物体内重要的储能物质，但这些有机物中的能量都不能直接被生物利用，它们的能量只有在细胞中随着有机物的逐步分解而释放出来，且储存到ATp中才能被生物体利用，从而使学生易于理解为什么ATp是新陈代谢所需能量的直接来源。在本节的最后，教材还用ATp是流通着的能量货币这一形象的比喻，以加深学生对ATp的生理功能以及ADpATp相互转化的认识，即伴随着ATp的水解与合成的过程，发生着能量的释放与储存，从而推动新陈代谢顺利进行。教法建议

本节教学内容中，ATp的分子简式、ATp的生理功能是重点，ATp与ADp的相互转变在新陈代谢中的作用，既是教学重点也是难点。

1.引入本节课时，首先要让学生明确以下事实，即生物体的生存不仅仅要依靠物质上的支持，同时还必须有能量的维持，在生物体内发生物质变化的同时，必定伴随着能量的获取、储存、释放、利用和散失。这样，引入ATp这一生物体直接能源就顺理成章了。

2.引出ATp这一高能化合物时，还是先从学生较为熟悉的能量形式入手比较容易被学生接受。比如，可先从宏观上引导学生分析绿色植物的光合作用过程把光能以化学能的形式储存在糖类、脂肪等有机物中;动植物又通过呼吸作用分解体内的有机物而获取生命活动所需的能量。在此基础上，引导学生进一步分析出：光能只有转化成一种活跃的化学能，才能被绿色植物利用;同样，动、植物通过呼吸作用分解有机物释放出的能量，除了一部分以热能的形式散失或维持体温外，其余的都要转化成一种活跃的化学能，才能用于各项生命活动。那么这种活跃的、随时可以利用的化学能是什么呢?这样自然而然地就引出ATp这一生物体的直接能源物质。

3.ATp的分子结构不宜讲授得过于深入。学生只要了解ATp中具有不稳定的高能磷酸键，ATp水解时释放其能量，形成ATp时需要能量就可以了，应把学生讨论的重点放在ATp释放出的能量用于哪些生理过程，及形成ATp的高能磷酸键时，能量来自哪些生理过程，以便使学生易于理解ATp和ADp的相互转变在细胞中能量的储存、转移和利用中的作用。

4.ATp与ADp的相互转化及这种转化在能量的储存、转移和利用中的作用，是本节学习的难点。为使学生的讨论顺利进行，教师应适时给学生以下提示：其一，细胞内ATp的含量是相对稳定的;其二，ATp在细胞内的含量是极少的，其三，细胞内的糖类、脂类等能源物质不能被细胞直接利用，ATp的水解后释放的能量才是细胞内各种生命活动的直接能量来源;其四，呼吸作用分解有机物释放能量不能为生物体直接利用，只有这些能量转移给ATp，且ATp水解后释放的能量才可被细胞利用。最终应使学生认识到ATp与ADp之间高效、迅速的转化是处于动态平衡之中的，ATp是生物体的直接能源，是细胞能量代谢的通用货币。

5.ATp的形成途径也不宜太深入，因为光合作用、呼吸作用的具体过程还没学到。注意引导学生分析出绿色植物通过光合作用，将光能转化成ATp中的化学能，并将ATp中的化学能最终储存在糖类等有机物中，即光合作用过程中固定的光能是绿色植物、动物和人形成的ATp的能量源泉。 教学设计示例【课题】 第二节 新陈代谢与ATp

【教学重点】ATp的分子简式及其结构特点、ATp和ADp之间的相互转化及其对细胞内能量代谢中的意义、ATp的形成途径、ATp是新陈代谢的直接能源，能理解ATp作为“能量通用货币”的含义

【教学难点 】ATp和ADp之间的相互转化及其对细胞内能量代谢中的意义、理解ATp作为“能量通用货币”的含义

【课时安排】1课时

【教学手段】板图、挂图、多媒体课件

【教学过程 】

1、引言

设计1：通过学生列举生活实例引入ATp这一高能化合物。新陈代谢的物质变化过程中，必定伴随着能量的转化。为了使学生对能量的转化有一个感性的认识，教师应鼓励学生从自己的生活中找一些能量转化的实例，比如可以提问：

(1)“你能举出几个生物体内发生的诸如能量转化、或能量的吸收储存、或能量的释放利用的例子来吗?”

(2)“绿色植物能把光能直接用于有机物的合成吗?”或“生物体通过呼吸作用把有机物中的能量释放出来，这些能量能直接被细胞利用吗?”

不能，光能必须要转化为一种活跃的化学能才能用于有机物的合成;有机物中的能量通过呼吸作用释放出来后，也必须转化为一种活跃的化学能才能用于生物体的各项生命活动，携带这种活跃的化合能的物质就是一种高能化合物，即ATp，这样很自然地引入了ATp这个概念。

设计2：从细胞中能量利用存在的矛盾入手，设计相关的问题串引入ATp这一高能化合物。

(1)“细胞中主要是由什么细胞器来产生能量的?”

线粒体的呼吸作用氧化分解有机物释放能量

(2)“细胞中有哪些生理过程在不断地消耗着能量?”

细胞分裂、细胞核中DNA的复制、核糖体合成蛋白质、细胞膜主动运输、高尔基体合成分泌等需要能量

(3)“细胞内产能与用能很明显地存在着空间上的隔离，细胞是怎样解决这一矛盾的呢?”

(4)“细胞内存在有糖类、脂肪等有机物，这些有机物含有大量且稳定的能量，但某项生命活动可能不用大量的能量就足以进行，而且糖类、脂肪中储存的能量又过于稳定，不易被生物体利用，细胞又是怎样解决这一矛盾的呢?”

这样就可自然地引入ATp这种储能少、不稳定、可为所有生理活动供能的高能化合物。

2、ATp的分子简式及其结构特点

在引导学生讨论ATp的分子结构简式及其特点时，可从ATp的英文名称中的三个字母含义、中文名称、ATp是高能化合物等方面入手，使学生易于理解ATp的结构特点及其生理作用。

需要向学生解释清楚高能化合物的概念，即高能磷酸键水解过程中，释放的能量是一般的共价键的2倍以上，如ATp末端磷酸水解生成ADp和磷酸时，释放出的能量约30.5kJ/mol上，而6磷酸葡萄糖水解成葡萄糖和磷酸时，释放的能量只有13.8kJ/mol。这种键称为高能键，常以“~”符号表示。含有高能键的化合物统称为高能化合物。

然后让学生自己分析ATp的结构简式的含义，如ATp中两个磷酸基团之间(p和p之间用“~“表示)的化学键是高能磷酸键。

细胞内释放能量的反应，如呼吸作用常会伴随ADp转变成ATp;而耗能的反应，如蛋白质的合成等，需要用ATp水解成ADp再将能量释放出来，以推动需能代谢反应的进行。

ATp和ADp在体内总是处于不停地转化中，且处于动态平衡之中。

3、ATp和ADp之间的相互转变及其意义

在引导学生讨论ATp和ADp之间的相互转变时，需强调细胞内ATp的含量是相对稳定的;ATp在细胞内的含量是极少的，细胞内的糖类、脂类等能源物质不能被细胞直接利用，ATp的水解后释放的能量才是细胞内各种生命活动的直接能量来源，呼吸作用分解有机物释放能量不能为生物体直接利用，只有这些能量转移给ATp，且ATp水解后释放的能量才可被细胞利用。最终应使学生认识到ATp与ADp之间高效、迅速的转化是处于动态平衡之中的，ATp是生物体的直接能源，是细胞能量代谢的“通用货币”。

4、在讨论了ATp和ADp之间相互转变及其意义后，在小结ATp在细胞内能量的转换、运输、利用中的关键作用时，可结合本节所讲的内容，提一些与ATp有关的综合性问题供学生讨论，让学生在讨论中加深对ATp这一生物体直接能源物质的理解。比如，可以讨论下面几个问题：

(1)众多能源物质中，ATp这种绝对含量极少的物质为什么成为直接能源?

葡萄糖、糖元、淀粉、脂肪、氨基酸、脂肪酸、磷酸肌酸等，这些都可作为生物体的能源物质，但生物体不能利用这些能源物质中的能量，这些物质中储存的能量必须要转移给ATp中。生物体直接从ATp中获得生命活动所需的各种形式的能量，如ATp可转化为机械能、电能、渗透能、化学能、光能和热量等。

(2)为什么ATp是细胞内能量释放、储存、转移和利用的中心物质，成为生物的直接能源呢?

我们来看看葡萄糖和ATp分子中储存能量的差异就明白了。ATp末端磷酸基团水解时，释放出的能量是30.5kJ/mol，一般把水解时释放20.92 kJ/mol以上能量的化合物叫高能化合物，可见ATp是高能化合物，而且其能量与某些高能化合物(如磷酸肌酸)相比，要低一些，因此磷酸肌酸中的能量可在不需额外供能的情况下转移给ATp。而葡萄糖分子彻底氧化为二氧化碳和水后，释放出2870kJ/mol的能量。结果，存在于葡萄糖分子中的能量就像存在银行里的钱，而储存在ATp分子中的能量则像“零钱”，它更容易在细胞中被使用，因此还有的说ATp是能量的“通用货币”就是这个道理。

(3)ATp对生命的维持是极其重要的，试想：当产生ATp的过程停止时，会发生什么?

举一个例子，学生可能知道氰化物可以在非常短的时间内使人死亡，其毒理就是阻挡ATp的形成。当人体ATp合成受阻后，机体没有ATp，神经细胞和其他细胞中的细胞活动就不能继续，人在36分钟内就会失去知觉。

(4)还有一个问题值得一提，就是ATp在生物体中的绝对含量是极小的，但生物体中的每一个细胞每时每刻都在消耗着ATp，但在正常情况下，生物体内的ATp量可满足机体的要求，奥妙何在呢?

生物体可把其它能源物质的能量高速地转移给ATp，以补充ATp的消耗，即ATp—ADp循环速度是很快的。

高中高一生物教案：新陈代谢的基本类型

教学目标

一、知识方面

1、使学生了解新陈代谢的基本类型

2、使学生理解化能合成作用与光合作用的区别与联系

二、能力方面

1、通过学生对新陈代谢基本类型的学习，培养学生对概念进行科学分类的能力

2、通过学生分析、比较光合作用和化能合成作用的异同，培养学生科学的思维品质。

3、通过学生分析某个生物的新陈代谢类型，培养学生利用概念进行科学判断的能力。

三、情感、态度、价值观方面

通过学生生物体新陈代谢类型的了解，使学生能较全面的、辩证的观察纷繁复杂的生命自界。

教学建议

教材分析

本节可看成对第三章内容的总结，包括新陈代谢的概念和新陈代谢的基本类型两部分内容。

1、新陈代谢的概念

教材先定义了新陈代谢的概念：新陈代谢是活细胞中全部有序的化学反应的总称，它包括物质代谢和能量代谢两个方面;然后着重讲述了新陈代谢中物质代谢、能量代谢、同化作用、异化作用这四个概念这含义，并用表解的形式概括了它们之间的关系。

2、新陈代谢的基本类型

教材讲述了同化作用的两种类型，即自养型、异养型，并在自养型中讲述了化能合成作用;教材还讲述了异化作用的两种类型，即需氧型、厌氧型。

教法建议

本节的知识内容除了化能合成作用以外，其余的都是学生在生物课中学习过的

高中高一生物教案：细胞呼吸

教学目标

1.知识方面

(1) 细胞呼吸的概念(c 理解)

(2) 细胞的有氧呼吸和无氧呼吸(c 理解)

(3) 细胞呼吸的意义(c 理解)

2.态度观念方面

(1) 通过细胞呼吸的知识应用于实践，确立理论联系实际的观点

(2) 通过学习细胞呼吸的意义，提高对生命科学的认识，树立生命科学的价值观。

3.能力方面

(1) 培养学生自学、观察、总结归纳的能力

(2) 培养学生比较、创造思维的能力

(3) 培养学生综合分析能力和知识迁移应用能力

重、难点分析

1.教学重难点：

(1)有氧呼吸、无氧呼吸过程中的物质变化，能量变化

(2)细胞呼吸的意义

2.分析：

细胞呼吸实质是将糖类等有机物氧化分解的过程。从物质变化角度看，无论有氧呼吸还是无氧呼吸都要初步分解，即由葡萄糖生成丙酮酸，之后因外界条件氧气是否参与，内在条件哪种酶系参与，因而在不同的场所沿不同的途径逐步分解。从能量变化角度看，因细胞呼吸的物质变化是有机物逐步分解的，所以有机物中的能量也随之逐步释放。并在逐步释放中将部分能量转移到ATp中，另一部分能量以热能形式散失，或维持动物的体温。

细胞呼吸的意义：生物体的生命活动所需的能量直接来自ATp的供能，因此，ATp要不断分解，那么，ATp的合成在生物体中重要途径是细胞呼吸了。三大有机物可以相互转化，而转化的枢纽即是细胞呼吸(例如枢纽物质：丙酮酸)，可见细胞呼吸在生物体的新陈代谢中是非常重要的。

教学设计说明

1.教学理念

教学设计改变了传统教学以教师讲解的传授式的教学过程，取而代之的是以学生为主体探究式的学习过程。教学重视学生在课堂中的观察、思考，归纳、讨论、动口、动脑的学习过程。利用图表比较，利用智慧园学以致用，充分发挥学生的主观能动性，实现自主学习。教学过程着重引导学生全程参与，充分体现全员参与的教学理念。

2.几点说明

(1)精心设计课件，实现将抽象知识具体化，微观知识宏观化。借助课件的直观观察，帮助学生理解、分析，突出重点，突破难点。

(2)刻意编排栏目，创设情景，营造氛围。讨论栏、智慧园等栏目中实际问题，能激发学生学习的兴趣性，调动学生参与课堂的主动性。

注重学生的多方面的能力, 组织学生课外预习本课知识，查询并收集本课的相关资料，从而培养学生自学能力及收集信息的能力

利用图表对比，总结归纳知识，达到培养学生比较思维的能力。讨论分析智慧园中的实际问题，引导学生把知识利用到现实生活中去，在提高学生综合分析能力和知识迁移应用能力的同时，也增强了学生STS的意识。

教学方法：启发、探究与讨论式教学相结合

教学模式：观察归纳→讨论比较→实践探究

教学手段：利用多媒体课件

课时安排 : 一课时

课前准备

教师：（1）有氧呼吸，无氧呼吸的电脑动画课件及相关图表、栏目显能测试题等

(2)印发有氧呼吸，无氧呼吸的图表，知识衔接，相关资料。

学生：(1)预习教科书本节内容，书写预习纲要。

(2)阅读教师提供的知识衔接，相关资料。

(3)利用上网查询，翻阅书籍，报刊等收集细胞呼吸的资料。

教学过程：

一． 课题导入

问题：我们在前面学习过ATp，那么ATp在生物体中是通过哪些途径形成的呢? (通过学生回答问题引出本课的课题。)

二. 学习新课

问题：在第二章我们学习过细胞器线粒体，那其功能是什么?(通过学生回答引出本课呼吸类型)

（一）细胞呼吸的类型

1． 有氧呼吸

学生观看有氧呼吸三阶段电脑动画课件，教师提示学生注意观察并思考：场所、物质变化、能量变化。

师生互动总结归纳有氧呼吸三阶段，同时教师特别点拨以下内容①线粒体是有氧呼吸的主要场所

②元素示踪

③过程：

第一阶段：1摩尔葡萄糖分解成2摩尔丙酮酸，少量[H]，释放少量能量，可利用能量生成2摩尔ATp。

第二阶段：丙酮酸彻底水解生成6摩尔二氧化碳，大量[H]，释放少量能量，可利用能量生成2摩尔ATp。

第三阶段：氧气是氢的受体，生成水的同时释放大量的能量，可利用能量生成34摩尔ATp。

④能量去路

1摩尔葡萄糖有氧呼吸可释放2870KJ能量，其中1161KJ可转移并合成38摩尔ATp，其他以热能形式释放。

问题：有丝分裂实验若培养根尖不换水会有什么现象?人体剧烈运动后，有何感觉?通过学生回答问题引出另一呼吸类型：无氧呼吸

无氧呼吸

(1) 学生观看无氧呼吸的二阶段电脑动画课件，教师提示学生注意观察并思考：场所﹑物质变化﹑能量变化。

(3) 师生互动总结归纳无氧呼吸二阶段，同时教师特别点拨以下内容：

① 生物体内因酶的种类不同，故无氧呼吸的产物不同。

常见植物细胞、苹果细胞等，无氧呼吸产生酒精，酒精毒害细胞，所以会有烂根﹑苹果腐烂现象。动物肌肉细胞、马铃薯等块茎﹑块根等无氧呼吸产生乳酸。乳酸使肌肉具有酸痛感觉。

②第一阶段与有氧呼吸完全相同

第二阶段：丙酮酸是[H]的受体。当丙酮酸转化为乳酸或酒精的过程中并不释放能量。

③能量去路：1摩尔葡萄糖无氧呼吸(生成乳酸)释放196.65KJ的能量，其中61.08KJ可转移并生成2摩尔ATp，其他从热能形式散失。

④由于最初地球的原始大气无氧气，那时的微生物因缺乏氧化酶进行无氧呼吸。后因蓝藻、绿色植物的出现，大气中出现了氧，于是有了有氧呼吸酶的好氧微生物，。有氧呼吸以其较高的能量利用率成为地球生物的主要呼吸类型。有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来。但是，在特殊条件下，有氧呼吸的生物仍保留了无氧呼吸的能力。

教师引导学生简要归纳有氧呼吸，无氧呼吸及细胞呼吸概念。

（二）.细胞呼吸的概念(略)

学生观看大屏幕讨论栏，引出课题：无氧呼吸与有氧呼吸的比较。

********** 1有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系

**讨论栏** 2是不是有氧呼吸只适用于真核生物，而原核生物只进行无氧呼吸?

********** 3 绿色植物的呼吸作用只发生在晚上吗?

（三）无氧呼吸与有氧呼吸的比较

问题：细胞为什么要呼吸?通过学生回答引出课题：细胞呼吸的意义。

（四）细胞呼吸的意义

学生观看大屏幕知识衔接的内容

********** 1、生物界的能量转化

*知识衔接* 光合作用 :太阳能 ATp 有机物

(光能) (活跃的化学能)(稳定的化学能)

********** 呼吸作用： 有机物 ATp 各项生命活动

(细胞呼吸)(稳定的化学能)(活跃的化学能)

2、有机物之间转化

学生观看大屏幕知识衔接栏目的内容后，讨论归纳细胞呼吸的意义。第一为细胞呼吸提供能量;第二为其他重要化合物的合成提供原料。

学生观看大屏幕智慧园栏目，引入实践探究课题。

三. 实践探究

********** 作物增产 种子贮藏

**智慧园** 果蔬贮存 酵母酿酒

********** 种子萌发 运动减肥

学生展开分组讨论。

师生互动归纳。

四 显能测试（习题）

五小结略

六板书设计略

高一生物教案：植物的矿质营养

教学目的

1.植物必需的矿质元素及其种类(B：识记)。

2.植物对矿质元素吸收和利用的特点(B：识记)。

3.合理施肥的基础知识(B：识记)。

教学重点

1.植物必需的矿质元素及其种类。

2.根对矿质元素的吸收过程。

教学难点

根对矿质元素的吸收和对水分的吸收是两个相对独立的过程。

教学用具

小麦等植物体内主要元素含量表的投影片、小麦在不同生长发育时期对K、对p需要量的投影片、试管、玉米幼苗、营养液、实物投影仪等。

教学方法

教师讲述、启发与学生观察、讨论相结合。

课时安排1课时。

教学过程

引言：同学们，现在让我们来观察一下小麦等植物体内的主要元素的含量。

(教师活动：用投影仪把小麦等植物体内主要元素含量表投到大屏幕上。)

提问：在植物体内哪些元素含量最多?

(回答：C、H、O三种元素。)

提问：这三种元素是怎么进入植物体内的呢?

(回答：绿色植物通过光合作用从大气中的二氧化碳获得C和O，从根的吸水中获得H和O。)

讲述：植物体内的其它元素是怎么进入植物体内的呢?它们主要是由植物的根系从土壤中吸收的。那么，除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素，我们就叫它为矿质元素。植物是怎样吸收、运输和利用这些矿质元素的呢?这就是我们今天要学习的第五节内容：植物的矿质营养。

讲述：我们先来学习第一个问题，植物必需的矿质元素。土壤中矿质元素有许多种，这些元素是否都是植物生活所必需的呢?我们来看课外小组的同学做的一组实验。

[同学活动：课外小组同学展示并讲解他们用溶液培养法培养玉米幼苗的过程和结果。一号试管是用含有全部矿质元素的营养液培养的玉米幼苗(该幼苗生长正常);二号试管是用缺少氮元素的营养液培养的玉米幼苗(该幼苗矮小瘦弱，叶片发黄，叶脉呈淡棕色);三号试管是用缺少氮元素的营养液培养的玉米幼苗，在幼苗出现不正常生长后，又补充了氮元素后培养的玉米幼苗(该幼苗又恢复了正常生长);四号试管是用缺少铝元素的营养液培养的玉米幼苗(该幼苗正常生长)。]

(教师活动：用实物投影仪把同学们实验的结果依次投到大屏幕上。)

讲述：从同学们的实验中我们可以看出，氮元素是植物必需的矿质元素，因为缺少了氮，植物就不能正常生长发育，而补充了氮。植物的生长发育就能恢复正常状态。铝元素则不是植物必需的矿质元策，因为缺少了铝，植物仍能正常生长发育。我们把课外小组同学采用的实验方法叫溶液培养法，即用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法。目前，科学家们已确定必需的矿质元素有13种.其中N、p、K、S、Ca、Mg属于大量大素;Fe、 Mn、B、 Zn 、Cu 、Mo 、 Cl属于微量

元素。

讲述：植物是怎样吸收这些矿质元素的呢?下面我们来学习第二个问题：根对矿质元素的吸收。

提问：矿质元素都存在于哪里?

(回答：土壤里。)

讲述：对，矿质元素是以无机盐的形式存在于土壤里，无机盐只有溶解在水中形成离子，才能被植物的根尖吸收。

你知道硝酸钾中的N和K是怎么被根吸收的吗?

(回答：硝酸钾溶解在水中，形成K+和NO3-，K+和NO3-分别以K+和NO3-的形式被报尖吸收。)

植物只能吸收溶解在水中的无机盐，那么植物的根对水分的吸收和对矿质元素离子的吸收会不会就是同一个过程呢?如果是同一个过程，大家想一想，吸水量和吸收矿质元素离子的量应该是什么关系?

(回答：成正比的关系。)可是科学实验证明：植物根的吸水量和吸收矿质元素离子量并不都是成正比的关系，例如：科学家用菜豆做实验，发现菜豆的吸水量增加约一倍时，K+、Ca2+、NO3-和pO33-等矿质元素离子的吸收量同原来各自的吸收量相比，只增加0.1～0.7倍;又如，有不少实验甚至得出这样的结果：植物的吸水量少时，某些矿质元素离子的吸收量反而增多。可见，植物对水分的吸收和对矿质元素离子的吸收不是同一个过程。科学家们通过研究发现，土壤溶液中的矿质元素透过根尖成熟区表皮细胞的细胞进入内部的过程，不仅需要细胞膜上载体蛋白质的协助，而且需要消耗细胞呼吸作用释放出的能量，那么，这种运输方式属于哪一种呢?

(回答：主动运输。)如果用化学药品抑制根的呼吸作用，根细胞内ATp的形成就会受阻，直接影响主动运输过程。根对矿质元素的吸收就会中断。由此可见，根尖成熟区表皮细胞吸收了矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。

讲述：矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞以后是怎样运输和利用的呢?这就是我们要学习的第三个问题，矿质元素的运输和利用。

矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞以后，随着水分最终进入根尖内的导管，并且进一步运输到植物体的各个器官中。有些元素(如K)进入植物体以后，仍然呈离子状态，因此容易转移，可以随时被运送到新生的或急需的部位去，能够被植物体再度利用，所似K在老叶中的含量会大大减少。有些矿质元素(如外N、 p、Mg)进入植物体以后，形成不够稳定的化合物，这些化合物分解以后，释放出来的矿质元素又可以转移到其它部位，被植物体再度利用，所以N、p、Mg在老叶中的含量也会大大减少。例如，Mg是合成叶绿素所必需的一种矿质元素，当叶绿素被破坏分解掉以后，Mg就可以转移到叶内新的部位，被再度利用合成叶绿素。有些矿质元素(如：Ca、Fe)进入植物体以后，形成难溶解的稳定化合物如草酸钙)，不能被植物体再度利用，也就是说Fe和Ca只能利用一次，所以在衰老的组织器官中Fe和Ca的含量会大大增加。

讲述：不论是花、草、树木还是农作物，它们在一生中都需要不断地从外界吸收必需的矿质元素，那么，不同植物对各种必需的矿质元素的需要量是相同的吗?

(回答：不同。)

提问：同一种植物在不同的生长发育时期对N、p等各种必需的矿质元素的需要量是相同的吗?.

(回答：不同。)

提问：同一种植物在不同的生长发育时期对N、p等各种必需的矿质元素的需要量是相同的吗?

(回答：不同。)

讲述：好，让我们来观察小麦在不同生长发育时期对K，对p的需要量。

(教师活动：用投影仪把小麦在不同生长发育时期对K的需要量和对p的需要量投到大屏幕上。)

讲述：大家看，小麦在不同的生长发育时期对K的需要量，对p的需要量各不相同。那么，我们如何利用植物对矿质元素吸收的这一特点来促进植物的生长呢?请同学们讨论。

(同学讨论。在老师的启发下，同学得出结论：1.要根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥，以便使植物体茁壮生长，并且获得少肥高效的结果。2.疏松土壤，促进有氧呼吸的能量释放，以促进根系对必需的矿质元素的吸收。)

讲述：通过前面的学习，大家想一想“土”是不是植物生长发育所必需的?没有“土”植物能生长吗?

回答：土不是植物生长所必需的，没有土，可以用溶液培养法培养植物。)

这就是近几十年发展起来的无土栽培技术。无土栽培有什么优点呢?请同学们阅读课文中有关的小字内容后进行讨论。

(同学讨论结果：1.能用人工的方法直接调节和控制根系的生活环境，从而使植物体能够良好地生长发育，达到高产。2.节约水肥，产品清洁卫生，有利于实现农作物栽培的工厂化和自动化。3.不受耕地的限制，可以在沙滩地、盐碱地、海岛以及楼顶、阳台等不适宜栽种农作物的地方栽培，极大地扩大了农作物的栽培范围和面积。)。

讲述：大面积开展无土栽培是非常有前途的。它可以使我们摆脱耕地少的困境，但是无土栽培需要具备一定的设备条件和较高的技术。目前，我国的无土栽培主要用于温室大棚中蔬菜和花卉的栽种，其它栽培还有待于开发。

板书设计

第五节 植物的矿质营养

_、植物必需的矿质元素

(一)必需的矿质元素

1.大量元素：N 、p、K、S.Ca、Mg。

2.微量元素：Fe、Mn、 B、Zn、 Cu、Mo、CI。

(二)非必需的矿质元素

(三)溶液培养法

二、根对矿质元素的吸收

(一)吸收的形式—离子

(二)吸收的部位—根尖

(三)吸收的过程—主动运输

三、矿质元素的运输和利用

(一)能再度利用

1.呈离子状态，如 K。

2.形成不稳定的化合物。如N、p Mg

(二)不能再度利用，形成难溶解的稳定的化合物，如Ca、 Fe。

四、合理施肥

适时地施肥;适量地施肥

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