1、能量代谢 一、素质教育目标 （一）知识教学点1了解：高等动物缺氧状况下的能量供应。2理解：气体交换过程。3掌握：能量的释放，转移利用。（二）能力训练点学习气体交换过程和能量代谢过程，培养综合归纳能力。（三）德育渗透点1了解能量变化伴随在物质变化过程中，细胞呼吸与外界环境相联系，树立事物普遍联系，对立统一的辩证观点。2了解高等动物缺氧状况下以无氧呼吸方式供能，加深对生物机体统一性的认识。（四）学科方法训练点通过了解生理过程的各个变化环节从而理解概念，掌握有关知识的方法。 二、教学重点、难点、疑点及解决办法 1重点：能量的释放、转移和利用。2难点：建立动物能量代谢的完整概念。3疑点：外呼吸、内呼吸
2、概念的准确把握。4解决办法（1）通过CAI逐渐显示高等动物呼吸的全过程图解，了解体内细胞与外界环境进行气体交换的过程，明确有关概念。（2）联系呼吸作用过程明确能量释放的特点，并比较体内氧化与体外燃烧的不同。（3）由ADP与ATP的相互转变，学习能量的转移和利用的知识。（4）通过CAI展示图解归纳能量代谢的全过程。（5）学生完成课堂练习，巩固所学知识。 三、课时安排 1课时。 四、教学方法 教师讲授，结合学生讨论、阅读、练习巩固。 五、教具准备 课时目标（文字），气体交换过程（图象、文字），外呼吸和内呼吸（图像、文字），能源物质体外燃烧与体内氧化比较（表格、文字），高能化合物的合成与分解反应（反
3、应式），复习题图解（文字、图表）。 六、学生活动设计 1观察CAI画面，回忆过去所学知识，结合教师讲解，了解气体交换过程，明确有关概念。2在教师引导下，积极主动复习呼吸作用及ADP与ATP相互转变的有关知识，明确掌握能量的释放、转移和利用的知识。3综合、分析、归纳能量代谢的完整过程。4阅读教材，了解高等动物在缺氧状况下获取能量的情况。5完成课堂练习。 七、教学步骤 （一）明确目标通过CAI逐步显示课时目标。（二）重点、难点的学习与目标完成过程1理解气体交换的过程动物的生存以物质代谢为基础，以能量代谢为动力。能量代谢伴随在物质代谢过程中，物质的合成伴随着能量的储存，物质的分解伴随着能量的释放。能
4、量代谢包括能量的储存、释放、转移和利用。能量的储存与同化作用有关，从蛋白质、糖类代谢过程可以看出，能量储存在合成的有机物中。那么，能量的释放与哪些生理过程有关呢？教师可以提问：“动物生命活动的能量从哪里来？”学生思考后一般都能回答出：通过呼吸作用氧化分解有机物获得能量。又问：“呼吸作用类型有哪些？”学生回答：有氧呼吸和无氧呼吸。教师提出：但是，绝大多数生物在大多数情况下都是进行有氧呼吸。问：动物体内细胞是怎样得到氧气，又怎样把二氧化碳排到外界环境的呢？这与动物的气体交换过程有关。问：单细胞动物怎样与外界环境进行气体交换？教师引导学生回忆前面学习过的体内细胞物质交换的知识，明确：单细胞的原生动物
5、生活在水中，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。高等多细胞动物的气体交换过程又是如何完成的呢？教师引导学生回忆初中所学知识，归纳整理。可以结合板书、挂图，师生共同逐步归纳，也可以通过CAI逐步显示图像及如下内容。首先明确外界空气通过呼吸道进入肺泡，与肺部的毛细血管内的血液之间进行气体交换，部分O2进入血液，而血液中CO2进入肺泡。通过血液的运输作用到达全身各处组织细胞之间的毛细血管，其中的血液与组织细胞之间进行气体交换，血液中部分O2通过组织液进入组织细胞，组织细胞产生的CO2则进入血液，通过运输到肺部，交换而排出体外。这一过程包括四个
6、连续的过程：肺的通气，肺泡内气体交换，气体在血液中的运输，组织里的气体交换。教师可边引导学生回忆初中所学知识，边讲解分析：肺的通气遵循呼吸运动的原理，气体交换则遵循扩散作用的原理。教师引导学生发现：这一过程有两次气体交换：肺泡内的空气与肺部毛细血管内的血液之间的气体交换。流经肺部的静脉血中的CO2扩散进入肺泡，而肺泡内的O2进入血液，血液由静脉血变成动脉血。表示如下：肺泡 静脉血（动脉血）然后归纳：这个过程中，机体从外界环境吸入O2和排出CO2的过程叫外呼吸。教师要注意强调：外呼吸是指外界环境通过呼吸道和肺泡与血液间的气体交换，而不单是指外界环境与肺泡间的气体交换。组织细胞与血液间的气体交换。
7、血液流经组织细胞之间时，通过组织液，O2扩散进入组织细胞，组织细胞利用O2，氧化能源物质释放能量，产生的CO2则扩散进入血液，血液由动脉血变成静脉血。表示为：（静脉血）动脉血 组织液 组织细胞师生共同分析、归纳出：机体内的全部细胞从内环境中吸入O2和排出CO2，以及O2在细胞内的利用，这一过程叫内呼吸。注意强调：内呼吸是指细胞与内环境的气体交换过程。然后总结：气体交换包括三个互相联系的环节即外呼吸，气体在血液中的运输和内呼吸。2学习能量的释放、转移和利用过程，理解、掌握有关知识教师可以引导学生理解：能量的释放是指储存在有机物中的能量，随着有机物的氧化分解而释放出来的过程。然后教师提问学生：储存
8、能量的有机物有哪些？学生能够答出：糖类、脂类、蛋白质。教师可以接着提问：主要能源物质是什么？答：糖类。教师又问：怎样能使能量释放出来？启发学生回忆有关呼吸作用的知识，通常是在有氧的情况下使能源物质氧化分解而释放出能量。这是一切生物每时每刻都在进行的一项生理活动，每摩尔葡萄糖彻底氧化分解释放的能量为2870KJ，其中1615KJ以热能散失，1255KJ可以转移到高能化合物中。但相同量的能源物质在体外燃烧释放的能量与体内氧化是相同的，这两个过程有什么不同呢？通过CAI显示：承前所述，能源物质在细胞内氧化分解释放的能量，一部分转移到高能化合物中，暂时储存起来过程就是能量的转移的过程。这里要注意高能化
9、合物包括三磷酸腺苷、磷酸肌酸等，与动物和人体的能量转移、利用关系最密切的是三磷酸腺苷（ATP）。表示如下：能量由有机物转移到ATP中，储存在新形成的那个高能磷酸键中。能量也可以通过ATP转移到磷酸肌酸中，但磷酸肌酸分解释放的能量不能直接供给生命活动的需要，而只能在ATP因大量消耗而过分减少时，磷酸肌酸分解释放出所储存的能量，供ADP合成ATP，再由ATP分解释放的能量才能直接供生命活动利用，因此ATP是生命活动所需能量的直接能源。可用下式表示：教师此时可引导学生引出能量的利用，它是指ATP在酶的作用下水解成ADP和P1，释放的能量供给生命活动的需要。教师引导学生回忆ATP水解的反应：APPP
10、A-PPPi+能量也就是ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键断裂，释放出所储存的能量。前面学过的细胞主动运输物质所需能量就是由ATP供给的，其他生命活动如肌肉收缩就是ATP中的化学能转化为肌肉收缩的机械能做功所致。神经传导和生物电、生物发光、合成物质等各项生命活动所需能量都是由ATP分解供给的。通过CAI师生共同分析教材P89图解（能量代谢全过程图解），学生完成教材P92复习题（CAI）回答其中、各代表的物质依次是_（答案略）。教师可与学生一道就相关问题进一步分析，对能量代谢的全过程有进一步理解。3了解高等动物缺氧状况下的能量供应。教师提出问题：人在剧烈运动后为什么会感到肌肉酸胀？学生阅读教材P9
11、0，然后教师分析帮助学生理解：高等动物的能量释放主要通过有氧呼吸，但在缺氧条件下，细胞也可以通过无氧呼吸释放能量，产生的大量乳酸引起肌肉酸胀。C6H12O6 2C3H6O3+能量这里要注意指出：无氧呼吸只能发生在局部或某些组织、器官，如肌体全身缺氧，则会引起气闷、窒息甚至死亡。而且无氧呼吸也只能是暂时现象。另外无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少得多，1摩尔C6H12O6分解成C3H6O3释放的能量只有196.65KJ，转移到ATP中可供生命活动利用的只有61.08KJ，但可以满足细胞对能量的暂时需要，也体现了细胞对不良环境的适应。顺便可以指出：剧烈运动时心脏、呼吸加快以加强有氧呼吸，仍不能满足能
12、量的需要，再以无氧呼吸方式主动适应，这也说明了生物体是一个有机统一的整体。（三）总结能量代谢的全过程包括能量的储存、释放、转移和利用，能量的储存伴随在有机物的合成过程中；能量的释放伴随在有机物的氧化分解过程中；能量的转移是能源物质释放的能量一部分转移到高能化合物中的过程；能量的利用则是高能化合物分解，将其中储存的能量用于各项生命活动的过程。（四）布置作业教材P90-P91中一、1，2；二、1，2，3（五）板书设计 三 能量代谢 （一）能量的储存：同化作用（二）能量的释放：异化作用1气体交换（1）单细胞动物（2）高等的多细胞动物； 外呼吸内呼吸2能量的释放能源物质氧化分解（三）能量的转移能源物质
13、高能合物（四）能量的利用ATP分解高等动物缺氧状况的能量供应C6H12O6 2C3H6O3+能量 八、参考资料 1磷酸肌酸在能量代谢中的作用 磷酸肌酸是含有高能磷酸键的又一种高能化合物，在动物肌肉细胞中大量存在。当有机物氧化分解大量释能时，ATP也大量形成。由于ADP在细胞内数量有限，使ADT在形成后，一部分又将能量转移至磷酸肌酸中贮存，用反应式表示上述过程是：量，形成ATP。根据测定，某些脊椎动物休息时，肌肉细胞中三分之一的无机磷，被用于与肌酸结合，形成磷酸肌酸。当机体生命活动利用大量ATP时，磷酸肌酸水解释能，促使ADP转变成ATP，维持细胞内ATP数量，保证生命活动进行，上述变化也可用反
14、应式表示为：ATP的能量储存体。在生命活动旺盛的细胞中，磷酸肌酸在能量代谢中所起的作用是不可忽视的。2生命体内能量的利用率 生物体生命活动所需能量都是直接由ATP供给的，因此，生物体的能量利用率就是物质氧化分解，释放能量，转移到ATP中的储存率。有氧呼吸时，1摩尔C6H12O6可产生38摩尔ATP，而由1摩尔ADP转变成1摩尔ATP储能是33.44-41.8KJ。因此有氧呼吸的能量利用率是1270.27-1588.4KJ2867.48KJ44-55，其余45-56的能量则以热能形式散失了。无氧呼吸时，能量利用率是66.88-83.6KJ2867.48KJ2.32-2.9，其余的能量除以热能形式
15、散失外，大部分存在于未彻底氧化的无氧呼吸产物中。可见，有相当数量的能量，以热能散失，这并不意味着浪费，特别是对恒温动物来说。就依靠这些热能维持体温。3血液对O2和CO2的运输 血液中O2有两种运输形式：物理溶解的形式；化学结合的形式，即O2在红细胞中和Hb（血红蛋白）结合成HbO2（氧合血红蛋白）。血液中CO2的运输有三种形式：物理溶解的形式；HCO3-的形成，这种形式大部分在血浆中；氨基甲酸血红蛋白的形成，即CO2在红细胞中与Hb结合成HbNHCOOH（氨基甲酸血红蛋白），后两种统称为化学结合形式。安静时，血液中98以上的CO2是以化学结合的形式运输的。以物理溶解的形式存在和运输的气体量虽少，却是化学结合所必需的一个中间阶段。血液运输O2和CO2是一个相互协调、相互统一的生理过程。在肺部，由于红细胞内形成较多的HbO2，使红细胞内H+浓度升高，有利于CO2释放。随着CO2的释放，H+浓度降低，又有利于Hb与O2的结合。在组织部位，HbO2放出O2，形成Hb，Hb与红细胞中的H+结合，减少细胞内H+浓度，有利于CO2扩散入血。CO2进入红细胞后，形成HCO3-，并使红细胞浓度升高，又可促进HbO2解离而释放O2，Hb与多余的H+结合，又可维持血液PH值的相对稳定。