新陈代谢的基本类型

第一章　生物的新陈代谢

第一节　人和动物体内三大营养物质的代谢

【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】

一、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三：①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由其他非糖物质（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三：①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在细胞中转化为其他非糖物质。

（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的相关知识。

（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。氨基酸的来源有三：①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。氨基酸的去路也有三：①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、脂肪等其他物质。

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，等等，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。

二、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。但本节内容又与学生的日常生活、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：

从人类摄入的营养素入手，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从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格形式。

3.脂类代谢

（1）脂肪代谢

脂肪代谢也应从学生自身入手，设计一些与脂肪代谢有关的问题串，引发学生的思考，从而归纳出脂肪代谢途径；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，可进一步了解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

a.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。

b.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。

c.蛋白质代谢与脂类代谢的关系

教师应向学生说明，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内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50～60mg/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。

思考：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：

a.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？

b.为什么说在食物中掺食豆类可以提高其他蛋白质的利用率？

【教学重点】

糖类、脂类和蛋白质的代谢途径、三大营养物质的代谢之间的关系、营养物质代谢与人类健康的关系。

【教学难点】

糖类、脂类和蛋白质的代谢途径、三大营养物质的代谢之间的关系。

【课时安排】

3课时

【教学手段】

挂图、板图

【教学过程】

第一课时

一、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。例如，教师可从：为什么偏食会引起肥胖？如何科学地减肥？如何科学地制定自己每周的食谱？如何预防心血管方面的疾病？如何预防脂肪肝？科学饮食与长寿的关系？为什么生命在于运动？等等。学生日常生活常涉及的问题入手，引入三大营养物质的代谢；也可让学生自己提出一些他们想知道的，与自身健康有关的问题，供全班讨论，在此基础上引入本节课题。

在学生对本节的内容感到有兴趣后，引导学生回忆：

人类摄入的营养物质都有哪些？

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：

（1）为什么膳食纤维（即纤维素）属于糖类，为什么单列出来，成为营养物质的一类？

因为膳食纤维不为人和多数动物所消化，但由于其独特的作用，故仍称为营养物质。

（2）以前人们没有把膳食纤维列为营养物质，现在却它高度重视起来了，把它列为第七大营养素，你知道纤维素对人类健康有什么积极意义吗？

二、糖类代谢

糖类代谢可以学生听过或见过的一些生活经验入手，如：

（1）人体细胞中的葡萄糖可以通过哪些途径获得？

（2）可引导学生分析低血糖为什么会引起人头晕？从这种现象你能想到葡萄糖在人类内主要的生理功能是什么吗？

（3）糖尿病的病因、病症、预防治疗措施是什么？

（4）胰岛肿瘤为什么会引起低血糖昏厥？

（5）人体血糖浓度总是保持在较稳定的水平，其调节机理如何？

（6）北京鸭吃的一般是淀粉类食品，为什么会很快育肥，而且体内脂肪含量很高？

在上述这些问题的讨论中，学生就可对人和动物的糖类代谢途径，即细胞内或血浆中的葡萄糖的来源及其去路有一个明晰的认识。

最后教师可把学生讨论得出的结论总结成课本中的表解。

第二课时

一、引言

从学生自身入手，设计一些与脂肪代谢有关的问题串，引发学生的思考，从而引入脂肪代谢，比如教师可提问：

（1）你吃下的脂肪类食物，在消化道内被消化成哪些小分子物质？

（2）脂肪酸和甘油的吸收与葡萄糖、氨基酸相比有什么不同的地方？

（3）你知道人类的脂肪一般都储存在哪些部位吗？

二、脂类代谢

（1）脂肪代谢

教师可从脂肪的来源、储存、去路三方面引导学生讨论，如可提出以下问题：

a.脂肪酸和甘油在人体主要的生理功能是什么？

b.你知道为什么生物体以脂肪而不是糖元作为长期的、主要的储能物质吗？等等。

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。

教师提问：“胆固醇大部分来自动物及植物，少量在体内合成”，这句话为什么不对？

胆固醇的来源：人和动物体内胆固醇，除少量来自于动物性食物外，主要在体内合成，其中肝脏是合成胆固醇的主要器官。因此说：“胆固醇大部分来自动物性食物，少量在体内合成”的说法是不正确的。

胆固醇的去路：其一，参与构成生物体的组织，是细胞膜和细胞器膜以及神经髓鞘的主要组成部分。其二，转化为具有重要生理作用的化合物，如某些类固醇激素，如肾上腺皮质激素、性激素、维生素D、胆汁酸等。

三、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格的形式。

在引导学生讨论时，教师可以提出以下的问题：

（1）人体细胞中的氨基酸主要来源于哪些生理过程？

（2）人体细胞中的氨基酸可用于哪些生理过程？

（3）为什么儿童、孕妇、大病初愈的病人，在他们的食物应含有更多的蛋白质？

（4）产生尿素与排出尿素的部位分别在哪里？

（5）为什么肾脏功能不全或肾衰竭的患者不宜多吃含蛋白质高的食物？

（6）排尿、出汗是排泄过程，那么你认为排便也属于排泄吗？

新陈代谢是一切生命活动的基础，是生命的基本特征，是生物体自我更新的过程，而细胞是新陈代谢的场所，这是同学们易忽略的，有的同学总认为人体的物质代谢过程发生在消化道中，这是一个错误的认识。排泄是生物体把新陈代谢异化过程产生的最终产物排出体外的过程。搞清楚这些问题后，学生就容易理解下面这个问题：为什么排尿过程属于排泄；而排出食物残渣的过程就不能叫排泄？因为排尿过程、出汗过程是排出人体代谢终产物的过程，代谢终产物，如二氧化碳、水、尿素、尿酸是细胞内产生的；而食物残渣是消化的终产物，而消化是在消化道内，即细胞外完成的。因此出汗、排尿过程是属于排泄，而排便过程不属于排泄，而称为排遗。

（7）为什么肝炎病人要检测血液中的谷氨酸—丙酮酸转氨酶（简称GPT）含量？

人体中有两种转氨酶的活性较高，即GPT（谷丙转氨酶）和GOT（谷草转氨酶），它们分别催化下面的两个反应：

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（谷丙转氨酶）和GOT（谷草转氨酶）的活性很低，急性肝炎患者的血清中GPT含量显著升高，心肌梗塞时GOT的含量明显上升，故血清GPT和GOT的测定有助于肝病和心脏的诊断和疗效观察。

肝脏中氨基酸代谢比其他组织中的氨基酸代谢活跃，这是因为肝脏中含有丰富的催化氨基酸代谢的酶类。正常肝细胞中的GPT很少进入血液，只有肝病变时，由于肝细胞的细胞膜通透性增加，或肝细胞坏死，GPT可以大量进入血液。所以，临床上常用测定血清中GPT的数值，作为诊断肝脏疾病的重要指标之一。

（8）想一想，如果早餐只喝牛奶，吃鸡蛋，这种早餐的食谱搭配合理吗？如何改进？

（9）若人体在糖类代谢、脂肪代谢失调的情况下，主要依靠蛋白质作为主要的能源来源，你认为这种情况下人体的哪些脏器的负担会加重？（肝脏、肾脏）

第三课时

一、引言

学生已经分别学习了糖类代谢、脂类代谢和蛋白质代谢的途径，可先让学生根据所学，用关系图的方式，把这三大营养物质之间的转化关系画下来，教师以此了解学生对以前所学知识的掌握程度，并针对学生的理解上有错误或偏差的地方有的放矢地进行讲解。

二、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

a.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，例如酵母菌放在含糖培养基中培养，细胞内就能够生成脂类，个别种类的酵母菌合成的脂肪可以高在这酵母菌干重的40%；然而脂肪却不能大量转化为糖类，例如某些动物在冬眠的时候，脂肪可以转变成糖类。

b.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：所谓非必需氨基酸是指在人体细胞中可能合成的氨基酸；所谓必需氨基酸是指在人体细胞中不能合成的氨基酸，人体的必需氨基酸共有8种，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸。

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，例如，用蛋白质饲养患人工糖尿病的狗，则有50%以上的食物蛋白质可以转变成葡萄糖。

c.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；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。

这部分教学的最后，教师可提出一些综合性的问题供学生分析讨论，如：长期营养不良的人为什么会全身浮肿？

所谓浮肿是组织细胞之间的细胞液中的水分含量多于正常状态所致。我们知道，内环境中的淋巴、血浆、组织液之间从物质流动角度看有以下关系：组织液与血浆之间可双向交换物质，淋巴中的物质可单向流入血浆，组织液中的物质单向流入淋巴，且正常生理状态下如果保持着动态平衡的组织液多了，就意味着这种动态平衡被破坏。造成这种破坏的原因是什么呢？组织液多于正常状态，可能有两种原因，其一，血浆的浓度低于正常状态；其二，组织液浓度高于正常状态。

我们先分析第一个原因是否成立，血浆浓度有没有可能低于组织液浓度呢？当人长期营养不良，这里说的营养不良主要是饥饿引起的，而不是因为偏食引起的。当人长期营养不良，结果会使血浆中的蛋白质含量降低，使血浆浓度下降，当其浓度低于组织液浓度时，组织液含量会增多，表现出水肿的现象，因此长期营养不良的人会全身浮肿。

我们再来分析第二个原因有没有可能发生。学生可能有过这样的经历，不小心被桌椅碰得较重时，并没有碰破，也没出现皮下出血，但被撞的地方会肿起来。这也是由于组织液多于正常状态所致，为什么呢？原来，身体的某个部位被碰得较重后，皮下毛细血管并没有破裂，因此不会流血，但毛细血管还是受到了损伤，表现为毛细血管的通透性比以前大，正常情况下，毛细血管是不允许大分子物质如蛋白质通过的，但受伤后，毛细血管对大分子的通透性增高，平时不能进入组织液的蛋白质现在进入组织液了，结果造成细胞液浓度高于正常状态，导致吸水增多，同样表现出水肿的现象。

至于受伤后消肿的过程是组织液被重吸收回血浆或淋巴的过程。消肿的关键是组织液中的蛋白质减少，以降低组织液的浓度。在组织液中的蛋白质不易通过毛细血管回到血浆，但可从毛细淋巴管进入淋巴，因此淋巴在回收蛋白质方面起着很重要的作用，淋巴回流不畅，也会引起水肿。

三、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，然后吸收血液，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50～60mg/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。

教师可适时提出下面的问题：

a.出现低血糖早期症状后，应该采取什么样的措施能迅速缓解？

b.出现低血糖昏迷症状后，应该采取什么样的措施能迅速缓解？

c.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？

脂肪的来源太多时，肝脏就会将多余的脂肪合成脂蛋白，从肝脏中运输出去，如果肝脏功能不好，或合成脂蛋白原料磷脂不足时，会使脂蛋白的合成受阻，脂肪不能顺利的从肝脏中运输出去，积累在肝脏中的脂肪会导致脂肪肝的形成，长期下去学会使肝细胞坏死，造成肝硬化。

（3）蛋白质代谢与人体健康

提问：

a.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？

动物性食物（如乳、蛋、肉）中氨基酸的种类较全，有些植物性食物中的蛋白质，缺少人体的某些必需氨基酸，如玉米中蛋白质缺少色氨酸，赖氨酸和半胱氨酸，大米等谷类蛋白质一般都缺少赖氨酸。因此，植物性食物如果不好，就容易出现氨基酸缺乏，导致蛋白质合成受阻，出现营养不良。如只吃玉米和大米，由于必需氨基酸种类不全，蛋白质合成不能进行，结果出现营养不良。

b.为什么说在食物中掺食豆类可以提高其他蛋白质的利用率？

豆类蛋白质中赖氨酸的含量比较丰富，可以补充其他蛋白质的不足，所以掺食豆类可以提高其他蛋白质的利用率。

【扩展资料】

GPT与GOT为什么能反映肝实质损害

转氨酶在体内代谢过程中起着重要的作用，氨基酸和酮酸通过转氨基作用相互转化，将蛋白代谢和碳水化合物代谢联系起来。

根据作用的氨基酸和酮酸不同，可将转氨酶分为数十种，其中以谷氨酸丙酮酸转氨酶（简称谷丙转氨酶－GPT，ALT）和谷氨酸草酰乙酸转氨酶（简称谷草转氨酶－GOT，AST）最为主要。在肝内，GPT主要分布于细胞浆水溶性部分，GOT则分布于细胞浆水溶部分和线粒体中。

在肝脏等脏器组织损伤或坏死时，细胞内酶释入血流，引起血清酶活力升高。由于整个肝脏内转氨酶活力比血清内该酶总活力高1000～1000倍，只要有1%肝细胞坏死便可使血清酶活力升高1倍（假设所有释出的酶均保持活性）。因此，在除外肝外脏器病变的情况下（如急性心肌梗塞、心肌炎和肌病），血清内转氨酶升高，在一定程度上即反映了肝细胞损害和坏死的程度。又由于肝内GPT活性超过体内其他任何脏器内的该酶活性，故测定GPT比GOT对反映肝脏损害更具特异性。

肝脏在三大物质代谢中的作用

1.在糖类代谢中的作用

肝脏在糖类代谢中占有重要地位，在肝脏中葡萄糖和糖元可以相互转化，从小肠吸收的其他单糖（如果糖、半乳糖等）可以转化为葡萄糖，脂肪和蛋白质代谢过程产生的某些非糖物质也可转化为糖类，其中最重要的是通过控制血糖和糖元间的转化，维持血糖含量相对稳定；另外肝脏在由非糖物质转化为糖类物质的糖异生（如乳酸异生为肝糖元）过程中也起重要作用。

2.在脂类代谢中的作用

肝脏分泌的胆汁可以促进脂类的消化和吸收，此外还是合成磷脂、胆固醇等的重要场所。同时肝脏在脂肪酸的氧化中起重要的作用。

3.在蛋白质代谢中的作用

肝脏在蛋白质的分解和合成过程中都起着重要的作用。人体的一般组织细胞都能合成自己的蛋白质。但肝脏除了合成自己的蛋白质外还能合成部分的血浆蛋白。据估计，肝脏合成的蛋白质总量占全身合成蛋白质总量的40%以上。肝脏中氨基酸代谢比其他组织活跃，这是因为肝脏中含有丰富的氨基酸代谢酶类，肝脏是蛋白质代谢中负责转氨基和脱氨基的器官。

4.肝脏在解毒方面也起非常重要的作用。

糖元及其生理功能

糖元是由许许多多葡萄糖组成的大分子多糖，它微溶于水，能通过氧化分解或酵解而迅速释放能量。糖元除由葡萄糖合成以外，其他单糖如果糖、半乳糖等也能合成。

由单糖合成糖元的过程，就叫糖元的合成。糖元的合成、主要在肝脏和肌肉中进行。糖元还可以由非糖物质如甘油、丙酮酸、乳酸、某些氨基酸等转变而成。

由非糖物质转变成糖元的过程就叫糖元的异生作用。糖元的异生作用发生在肝脏中。

糖元是一种可以迅速利用的贮能形式（脂肪虽然贮能最多，但是不像糖元那样能被迅速利用），因此，糖元的合成和异生作用具有重要的生理意义。当大量的食物经过消化，其中的葡萄糖被陆续吸收入血液以后，血糖含量会显著地增加。这时，肝脏可以把一部分葡萄糖转变成糖元，暂时储存起来，使血糖含量仍然维持在80～120mg/dL的范围内。可见，糖元的合成，不但有利于储存能量，而且还可以调节血糖含量。在某些生理状况下，如剧烈运动时，肌肉内的肌糖元经酵解生成了大量乳酸。乳酸由血液运输到肝脏，可以合成肝糖元。可见，糖元的异生作用对于回收乳酸分子中的能量，更新肝糖元，防止乳酸中毒的发生等都具有一定的意义。

氮平衡

氮平衡是指氮的摄入量与排出量之间的平衡状态。人和动物食物中的含氮物质绝大部分是蛋白质，非蛋白质的含氮物质含量很少，可以忽略不记。因此，由测定食物的含氮量，可以估算出所含蛋白质的量。例如，据测定，每100g蛋白质中有6.25g氮，也就是说，每6.25g氮就相当于100g蛋白质。蛋白质在体内分解代谢所产生的含氮物质，主要由尿、粪排出。通过测定每日食物中的含氮量（摄入氮），以及尿和粪便中的含氮量（排出氮）就可以了解氮平衡的状态，从而估计蛋白质在体内的代谢量和人体的生长、营养等情况。氮平衡有以下三种情况：

1.氮平衡。摄入氮等于排出氮叫做总氮平衡。这表明体内蛋白质的合成量和分解量处于动态平衡。一般营养正常的健康成年人就属于这种情况。

2.正氮平衡。摄入氮大于排出氮叫做正氮平衡。这表明体内蛋白质的合成量大于分解量。生长期的儿童少年、孕妇和恢复期的伤病员等就属于这种情况。所以，在这些人的饮食中，应该尽量多给些含蛋白质丰富的食物。

3.负氮平衡。摄入氮小于排出氮叫做负氮平衡。这表明体内蛋白质的合成量小于分解量。慢性消耗性疾病、组织创伤和饥饿等就属于这种情况。蛋白质摄入不足，就会导致身体消瘦，对疾病的抵抗力降低，患者的伤口难以愈合等。

第二节　细胞呼吸

【教学目标】

一、知识方面

1.使学生了解呼吸作用的概念。

2.使学生掌握有氧呼吸的过程。

3.使学生理解有氧呼吸和无氧呼吸的异同。

4.使学生理解呼吸作用的意义。

5.使学生理解呼吸作用的本质。

6.使学生理解呼吸作用和光合作用这两种生物界最重要的两种生理过程的区别与联系。

二、能力方面

1.通过分析有氧呼吸的过程，训练学生分析问题的能力，培养他们良好的思维品质。

2.通过让学生对比有氧呼吸和无氧呼吸的异同、光合作用和呼吸作用的异同，培养学生列表比较能力和归纳的能力。

三、情感、态度、价值观方面

通过引导学生讨论利用光合作用、呼吸作用的原理，提出使作物增产的措施，激发学生学习生物学的兴趣，增强学生对科学、技术、社会的理解，培养学生关心身边的科学的意识，同时进行生命科学价值观的教育。

【教学建议】

一、教材分析

本节是本章的重点内容之一。教材包括、有氧呼吸、无氧呼吸以及呼吸作用的意义等四部分内容。

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课本中提到的类似，只是更加强调发生的部位在细胞中，氧化的物质不只是葡萄糖，还有糖类、脂类和蛋白质，这部分内容对学生进一步深入学习呼吸作用原理起到承上启下的作用。

2.有氧呼吸

教材首先指出有氧呼吸是高等动、植物进行呼吸作用的主要形式，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。

接着教材给出了有氧呼吸的总反应式，在此基础上结合插图阐述了有氧呼吸全过程的三个阶段、并且指出了各阶段进行的场所：

第一阶段是葡萄糖脱氢，产生还原性氢、丙酮酸和少量的ATP，这个阶段在细胞质的基质中进行。

第二阶段是丙酮酸继续脱氢，同时需要水分子参与反应，产生还原性氢、二氧化碳和少量的ATP，这个阶段在线粒体中进行。

第三阶段是前两阶段脱下的氢与氧气结合生成水，这一阶段产生了大量的ATP，这个阶段也在线粒体中进行。

3.无氧呼吸

教材首先说明生物一般是在无氧条件下能进行无氧呼吸，并分别阐述了高等植物细胞的无氧呼吸及其场所、高等动物细胞的无氧呼吸及其场所。

然后教材对一些高等植物的某些部分在进行无氧呼吸时也可以产生乳酸又做了补充说明；同时教材还用小号字对有氧呼吸的进化做了简要的介绍。

教师在这里应补充无氧呼吸与发酵这一组学生易混淆的概念。

4.有氧呼吸与无氧呼吸的异同

教材是以图表结合讲述的形式，对有氧呼吸和无氧呼吸的区别进行了比较。

5.呼吸作用的意义

教材从两个方面论述了呼吸作用的意义，其一，为生物体的生命活动提供能量；其二，为其他化合物的合成提供能量；在这里教师有必要对呼吸的意义作适当的补充，如：呼吸作用过程中的中间代谢产物是进行各物质转化的原料；再如有氧呼吸的出现对生物进化速度所起的巨大推动作用等。

二、教法建议

1.引言

因为呼吸作用在初中生物课上也是重点学习的重要生物学原理之一，所以学生对呼吸作用的最基本的物质变化和能量变化还是有基础的，因此引言可从学生已有的对呼吸的理解作为切入点，教师可设计问题串检测学生对呼吸的理解程度，并把引言和教材中的呼吸作用概念合并在一起进行教学。

2.有氧呼吸

（1）让学生比较初中和高中生物学课本所给的有氧呼吸的总反应方程式，在比较中体会有氧呼吸的产物与反应物都需要水这一事实。

（2）有氧呼吸的过程

a.有氧呼吸过程程中的物质变化和ATP的产生

在引导学生讨论以葡萄糖为物质基础的有氧呼吸的三个阶段时，可采用如下教法：教师一边写化学反应程式，一边让学生配平反应式，同时参看课本图解的方法来进行教学。

第一阶段：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4个［H］；在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。

第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个［H］，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的ATP。

第三阶段：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24个［H］与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的ATP。

教师可指导学生把有氧呼吸的三个阶段进行表解分析，如：

（3）有氧呼吸过程中能量变化

教师应向学生说明，在有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都有以热能的形式散失了。

（4）在学生完全清楚了有氧呼吸的三个步骤后，教师应提一些综合性的问题，让学生在讨论过程中，深化对有氧呼吸过程的理解。

为使学生树立学以致用的观念，同时也是对上节课所学内容的复习，教师还可以提一些利用有氧呼吸原理用于生产实践的相关问题，供学生讨论，同时加深对有氧呼吸的理解。比如教师可设计这样的问题：

“如果有人向你请教怎么能长期储存农作物种籽、蔬菜或水果，你能利用学过的呼吸作用原理，提供一些有价值的建议或措施吗？”

3.无氧呼吸

（1）无氧呼吸的概念

教师可引导学生讨论：“生物体在什么情况下，可能会供氧不足？”这样很自然地有了下一设问：“在缺氧条件下，生物体如何呼吸呢？”从而引入对无氧呼吸的学习。

教师应向学生解释我们平常所说的呼吸作用实际上指的有氧呼吸，它是在有氧的条件下进行的。无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等生物称为无氧呼吸，如果是微生物（如乳酸菌、酵母菌），则习惯上称为发酵。

（2）无氧呼吸的过程

教师可采用一边写化学方程式，一边让学生配平反应式的方法进行教学，引导学生分析讨论高等植物细胞的无氧呼吸过程及其场所、高等动物细胞的无氧呼吸过程及其场所。最后总结无氧呼吸的全过程。

第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼吸的第一阶段完全相同。

第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。

为使学生加深对无氧呼吸的理解，教师可设计一些问题供学生讨论。

4.有氧呼吸与无氧呼吸的比较

有氧呼吸和无氧呼吸从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同，只是从丙酮酸开始它们分别沿不同的途径形成不同的产物。

教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同。

教师为学生提供有价值的，与学生生活密切相关的讨论话题，以强化对二者联系的理解。如可提问题：

（1）你每天都进行很多运动吧？你是否想过，当你进行不同形式的运动时，你的身体其实采用不同的方式为你供能呢？

（2）病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？

5.有氧呼吸与光合作用的异同

教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与光合作用的异同。

此时教师可为学生提供一些可供讨论的与人类生产实践相联系的话题来分析，以训练其分析问题的能力。如教师可问：

“你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗？”

6.呼吸作用的意义

教师可从下面几个方面引导学生分析呼吸作用的意义：

（1）为生物体的生命活动提供能量；

（2）为其他化合物的合成提供能量；

（3）呼吸作用过程中的中间代谢产物是进行各物质转化的原料，例如，呼吸作用的中间产物丙酮酸，在酶的作用下可迅速转化为甘油、氨基酸、酶、色素、植物激素等各类物质。可以说，呼吸作用是生物体内各种有机物相互转化的枢纽，它把生物体的糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢等连成了一个整体。

（4）有氧呼吸的出现对生物进化速度所起的巨大推动作用。

【教学重点】

有氧呼吸的过程；有氧呼吸和无氧呼吸的异同；呼吸作用的本质；呼吸作用和光合作用的区别与联系。

【教学难点】

有氧呼吸过程；无氧呼吸的过程.

【课时安排】

2课时

【教学手段】

挂图、板图、多媒体课件

【教学过程】

第一课时

一、引言

因为呼吸作用在初中生物学课上也是重点学习的重要生物学原理之一，所以学生对呼吸作用的最基本的物质变化和能量变化还是有基础的，因此引言可从学生已有的对呼吸的理解作为切入点，教师可用下面的问题串检测学生对呼吸的理解程度：

你能写出呼吸作用的化学反应方程式吗？

呼吸作用的最本质的物质变化是什么？

呼吸作用最本质的能量变化是什么？

呼吸作用发生在生物体的哪个部位？

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进行教学。

二、有氧呼吸

（1）让学生比较初中和高中生物学课本所给的有氧呼吸的总反应方程式，在比较中体会有氧呼吸的产物与反应物都需要水这一事实。

（2）有氧呼吸的过程

a.有氧呼吸过程程中的物质变化和ATP的产生

在引导学生讨论以葡萄糖为底物的有氧呼吸的三个阶段时，可采用如下教法：教师一边写化学反应程式，一边让学生配平化学反应式，同时参看课本的图解的方法来进行教学。

第一阶段：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4个［H］；在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。

第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个［H］，丙酮被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的ATP。

第三阶段：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24个［H］与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的ATP。

教师可指导学生把有氧呼吸的三个阶段进行表解分析，如表1。

表1

（3）有氧呼吸过程中能量变化

教师应向学生说明，在有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。

（4）在学生完全清楚了有氧呼吸的三个步骤后，教师应提一些综合性的问题，让学生在讨论过程中，深化对有氧呼吸过程的理解。

如：教师应使学生明白有机物在体外氧化（即燃烧）与有机物在体内氧化的化学本质是完全一样的，但其化学反应的历程却是不一样的，为此可提出这样的问题：“有人说葡萄糖在细胞内的氧化就是葡萄糖在体内的‘燃烧’过程，你认为这一说法有道理吗？”

本题涉及到了生物体的另一项极其重要的生理过程，即呼吸作用。首先分析一下葡萄糖在细胞内的这种生理作用为什么可以叫“燃烧”，我们从对下表的分析入手，深入了解一下呼吸作用。

再如：引导学生分析明白有氧呼吸为什么是一个氧化分解过程，教师可提出这样问题：“你能分析一下为什么呼吸作用与有机物的氧化分解是同一个含义吗？”

氧化还原反应的本质实际上是物质得失电子的问题，对于一个有机化学反应，可以有一个较为简单的方法判断是氧化反应还是还原反应，若一个有机化合物去氢或加氧，这个物质就是被氧化了，如果一个有机化合物加氢或去氧，这个物质就是被还原了。

第二课时

一、引言

为使学生树立学以致用的观念，同时又是对上节课所学内容的复习，教师还可以提一些利用有氧呼吸原理用于人们生产实践相关的问题，供学生讨论，同时加深对有氧呼吸的理解。比如教师可设计这样的问题：

“如果有人向学生请教怎么能长期储存农作物种籽、蔬菜或水果，学生能利用学过的呼吸作用原理，提供一些有价值的建议或措施吗？”

本题实际是要学生来分析如何控制储存室的环境因素，即贮藏条件。

农作物种籽、蔬菜或水果都是有生命的，不断地进行着呼吸作用。如果呼吸速率快，会引起有机物的大量消耗，造成储存量减少而且影响品质；呼吸作用放出的水，又会造成储存环境湿度过大；呼吸放出的热量，会使储存环境温度升高；高温、高湿的环境会使储存室中的有害细菌、霉菌大量滋生繁殖，导致作物种子、蔬菜或水果腐烂变质；同时高温、高湿的环境反过来又会进一步加快呼吸作用的速率，造成恶性循环。

因此为了能达到长期储存的目的，人们总是希望储存物的有氧呼吸或无氧呼吸都减弱一些。大家都知道，呼吸作用是受控状态下对葡萄糖的氧化分解过程，而酶是调控这一过程的关键因素之一，同时酶又受到诸多因素的影响。因此，凡能影响呼吸作用过程中酶的各种因素，就必然会影响呼吸作用的速率。

哪些因素会降低呼吸作用呢？

其一是储存湿度，即作物种子含水量这个因素。我们知道，当生物体中自由水与结合水的比例升高时，其代谢速率就会相应增强，因此对作物种子而言，入库前的晾晒是必需的，而且种子含水量要低于一定标准时才准入库。有关部门规定的安全水分标准：在长江下游地区，小麦种子含水量是12.5%以下，稻谷是14.5%以下；广东省，稻谷是13.5%以下，因为南方高温多湿，要求更高一些。实验发现，稻谷等种子含水量超过14.5%时呼吸速率即会骤然上升。

其二是储存温度因素。酶活性在一定温度范围内，是随着温度的升高而增强的，因此降低储存室的温度也是行之有效的方法之一。

其三是氧气浓度。氧气是有氧呼吸的原料，二氧化碳是呼吸作用的产物，根据化学平衡原理，降低反应物浓度或增加产物浓度都会降低呼吸作用的速率。如番茄储存过程中可抽去空气，补充氮气，把氧浓度调节到3%～6%左右，这样，番茄可贮藏1个月甚至3个月以上。

这里有一个问题必须提一提，有的同学认为：把氧气浓度减得越低，呼吸作用速率就越低，这种看法对吗？不完全对。当环境中无氧气时，有些植物细胞可进行无氧呼吸，而氧气的存在可以起到抑制无氧呼吸的作用，因此氧气应调节到一个合适浓度，在这个浓度下，氧气浓度无论对无氧呼吸还是有氧呼吸都可起抑制作用。

当然，为了长期储存作物种籽、蔬菜或水果，还应注意防治害虫、消毒灭菌、保鲜保质等诸多问题。

综上所述，大致归纳出储存环境的三点最基本要求是低温、低湿、低氧。

二、无氧呼吸

（1）无氧呼吸的概念

教师可引导学生讨论：“生物体在什么情况下，可能会供氧不足？”这样很自然地有了下一设问：“在缺氧条件下，生物体如何呼吸呢？”从而引入对无氧呼吸的学习。

教师应向学生解释我们平常所说的呼吸作用实际上指的有氧呼吸，它是在有氧的条件下进行的。无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等生物称为无氧呼吸，如果是微生物（如乳酸菌、酵母菌），则习惯上称为发酵。细胞内无氧呼吸的场所是细胞质基质。

（2）无氧呼吸的过程

教师可采用一边写化学方程式，一边让学生配平反应式的方法进行教学，引导学生分析讨论高等植物细胞的无氧呼吸过程及其场所、高等动物细胞的无氧呼吸过程及其场所。

最后总结无氧呼吸的全过程：

第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼吸的第一阶段完全相同。

第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。

对基础较好的班，可适当补充无氧呼吸进化到有氧呼吸的历程：在远古时期，地球的大气中没有氧气，那时微生物的呼吸都是无氧呼吸。随着大气中出现了氧气，细胞内出现了有氧呼吸的酶类，在无氧呼吸的基础上发展出有氧呼吸。由于有氧呼吸比无氧呼吸产生更多的ATP，为生物体提供更多的可做功的自由能，有氧呼吸逐渐成为绝大多数生物的主要呼吸形式。有些生物的无氧呼吸的能力一直保留到现在，使这些生物体或部分器官组织在缺氧条件下仍可提供生命活动所需的能量，这充分体现了在分子水平同样有着生物对环境的适应现象。

为使学生加深对无氧呼吸的理解，教师可设计一些问题供学生讨论：

a.无氧呼吸的产物有酒精或乳酸，其产物的差异由什么决定的？

b.为什么无氧呼吸释放出的能量比有氧呼吸要少得多？

在无氧呼吸中，葡萄糖并不是完全的氧化反应，产生酒精和乳酸的过程中还有还原反应，因此产生的是不彻底的氧化产物，分解时所释放出的能量比有氧呼吸释放出就少得多。例如，1mol葡萄糖在分解成乳酸后，共释放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量含有存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。

c.能进行有氧呼吸的生物，如酵母菌，在缺氧情况下进行无氧呼吸，为什么在有氧气存在的条件下，无氧呼吸会受到抑制？

但由于缺氧，葡萄糖不能彻底分解，产生的酒精或乳酸等分解不彻底的产物中还储存着许多能量，所以释放出的能量较少，如果长期缺氧就难以维持正常的生命活动；同时无氧呼吸产生的酒精或乳酸对生物体也有一定的毒害作用，因此能进行有氧呼吸的生物不能忍受长时间的无氧呼吸。

d.为什么酵母菌由无氧呼吸转为有氧呼吸后，其葡萄糖的消耗量会大大降低（即所谓的巴斯德效应）？

e.你能在生活实际中列举出实例来说明在酒精或乳酸中还储存着能量吗？

三、有氧呼吸与无氧呼吸的比较

有氧呼吸和无氧呼吸从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同，只是从丙酮酸开始它们分别沿不同的途径形成不同的产物。

教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同：

表2

续表

教师为学生提供有价值的，与学生生活密切相关的讨论话题，以强化对二者联系的理解。如可提问题：

（1）你每天都进行很多运动吧？你是否想过，当你进行不同形式的运动时，你的身体其实采用不同的方式为你供能呢？

这个问题涉及了人体不同运动所利用的能源物质和产能方式的问题。

糖类、脂肪、蛋白质都可以提供能量，但糖类是体育活动的主要能源。

我们先以运动员的训练为例：

运动员训练所消耗的绝大多数能量来源于葡萄糖和糖元。在任何运动的最初半个小时内，能量的主要来源都是肌肉中的糖元。肌肉通常能储存大约275克糖元，足以供给90分钟以内运动所需要的“燃料”；90～120分钟的持续运动之后，糖元的储存量减小，而肌肉则开始利用血糖中的能量。储存的糖元一旦被用光，运动员就精疲力竭。

储存在皮下和肌肉中的脂肪虽然储存的能量多，但不如糖类的能量那样易被利用，在运动员运动30分钟后才会有较多的脂肪被转化为能量。脂肪的利用量越多，消耗的糖元就越少。因为糖元的储存量是有限的，而脂肪的储存量相对丰富，所以对于持久的运动来说，脂肪是更好的能源，但它不能像糖类那样可迅速地转变为能量，而且需要更多的氧气去氧化它。

人们长期以来误认为运动员最重要的养分是蛋白质，如古代的运动员强调高蛋白饮食，但实际上人体只有在饥饿或极度营养不良时才使用蛋白质作为直接的能源，所以蛋白质对运动员的能量需要起不到太大的作用。

再说说你吧。

你的身体可根据运动的强度、运动持续的时间和频繁程度而利用不同量的糖类和脂肪。

而且你的运动有可能是厌氧的，也有可能是需氧的。厌氧运动一般是高强度、短时间的，这时肌肉不能及时获得其所需要的全部氧气，这类运动包括200～400米短跑、50米游泳、举重、足球、篮球、排球等，这些运动需要在短时间内迅速爆发性地提供大量能量。在厌氧运动中人体主要是利用糖元，虽然每次爆发运动的持续时间不长，但多次累积的结果也会导致糖元的耗尽。

需氧运动的强度方面一般是低等到中等程度的，但持续时间长，例如马拉松赛跑、长距离游泳或骑自行车、慢跑等。在这些运动中，肌肉细胞能够获得它们所需要的绝大部分氧气，能源物质大约70%来自于糖元，其余来自于脂肪。

通过上面的分析学生可能已经知道，生物体产生ATP的方式大致有三：有氧呼吸（大量）、无氧呼吸（少量）及磷酸肌酸中能量的转移（少）。在不同的生理状态下，主要通过何种途径形成ATP，就需要理解有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸的反应产物及供能的特点。

当你进行长跑时（比如说5000跑或10000米跑，要提问学生是否跑过），此时为需氧运动，此过程中供能的主要方式是有氧呼吸；

当你进行200米跑时为厌氧运动，此过程中主要的供能方式是无氧呼吸，而人体糖类物质无氧呼吸产物是乳酸，因此血液中乳酸含量显著增加；

当你进行100米跑时情况较为特殊，此过程特点是在非常短的时间内从静止状态达到高速状态，需要消耗大量的能量，但此时有氧呼吸，甚至于无氧呼吸都没有及时被调动起来，以适应这种高能量需求，怎么办呢？原来此时ATP的合成完全依靠体内高能化合物磷酸肌酸的能量转移。当磷酸肌酸分解为肌酸和磷酸时，能释放出大量的能量迅速形成ATP，供机体剧烈运动时对能量的需求。要注意由磷酸肌酸转移到ATP的能量是非常有限的，不能维持较长的时间。

学生会有这样的常识，就是当自己剧烈运动（如400米跑）后，机体已不处于运动状态，还会持续剧烈呼吸一段时间？刚才提到过，人体在厌氧运动时，无氧呼吸占优势，人体在需氧运动时，有氧呼吸占优势，其实只要人处于剧烈运动中，不论是厌氧运动还是需氧运动，都会有无氧呼吸存在，而细胞的无氧呼吸都会有糖类物质转化为乳酸，这是人体细胞尤其是肌肉细胞处于缺氧状态时产生ATP的一种应急手段。由于乳酸可在肝脏再转化为丙酮酸，进而在有氧条件下被彻底氧化为二氧化碳和水，而把乳酸间接氧化为二氧化碳和水的过程中需要大量氧气。因此，剧烈运动后的一段时间的深呼吸实际上是使人体摄入更多的氧气，以抵偿在运动时氧气的亏欠，所以有一个有趣的名字来说明此种现象，叫“还氧债”。

（2）病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？

正确的答案是：病毒既不进行有氧呼吸，也不进行无氧呼吸。那么病毒进行各种生命活动的能量，即ATP从何而来呢？原来，病毒是一种非常特殊的生命体，它所需的ATP、合成蛋白质所需的氨基酸，复制、转录所需的核苷酸等物质全部是从宿主细胞（即病毒所寄生的活细胞）中获得。所以说，病毒只能生活在活细胞中，一旦离开了活细胞，病毒不表现出任何生命现象。

四、有氧呼吸与光合作用的异同

教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与光合作用的异同：

表3

此时教师可为学生提供一些可供讨论的与人类生产实践相联系的话题来分析，以训练学生分析问题的能力。如教师可问：

“你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗？”

人们发现知识、掌握科学规律的最终目的是用之以实践，解决人类种种日益加剧的生存危机，为人类造福，使人类与自然能长期和谐地发展。同样，当学习了光合作用、呼吸作用这些生物体最基本却又极其重要的生理过程后，你的脑子里有没有想到过，如何利用所学知识用之于实际生活中，这种学以致用的想法非常重要。

提高农作物产量的方法很多，其中的原理却很简单，可以归结为一句话：加强光合积累、降低呼吸消耗，即：想方法加快光合作用的速率，同时又能适当地降低呼吸作用的速率。我们下面所要讨论的各种方法都是围绕这个根本思路展开的。

（1）先来分析一下照射在叶面上的太阳能散失和利用的大致情况：

（2）我们一起总结一下提高农作物产量的具体方法及其生物学原理。

表4

五、呼吸作用的意义

教师可从下面几个方面方面引导学生分析呼吸作用的意义：

（1）为生物体的生命活动提供能量；

（2）为其他化合物的合成提供能量；

（3）呼吸作用过程中的中间代谢产物是进行各物质转化的原料，例如，呼吸作用的中间产物丙酮酸，在酶的作用下可迅速转化为甘油、氨基酸、酶、色素、植物激素等各类物质。可以说，呼吸作用是生物体内各种有机物相互转化的枢纽，它把生物体的糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢等连成了一个整体。

（4）有氧呼吸的出现对生物进化速度所起的巨大推动作用。

【扩展资料】

一、发酵工程

发酵工程是在微生物纯培养技术日益成熟、密闭式发酵罐设计成功的基础上，采用现代工程技术手段，利用某些微生物的特定生理功能，在人工控制的环境下生产有用的化学产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

发酵工程的过程包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

（一）发酵工程的工艺流程

1.菌种的选育

找到合适的菌种是发酵工程的前提。

人们最初是从自然界寻找所需要的菌种，如谷氨酸发酵时常用菌有谷氨酸棒状杆菌等。但这种方法得到的菌种，产量一般都比较低。20世纪40年代，微生物学家开始用紫外线、激光、化学诱变剂等处理菌种，使菌种产生突变，以筛选出符合要求的优良菌种，这种人工诱变育种选择菌种的方法已在氨基酸、核苷酸、某些抗生素等的发酵生产中获得成功。例如，不能合成高丝氨酸脱氢酶的黄色短杆菌就是用人工诱变的方法获得的，再有在1943年刚开始生产青霉素时，青霉素的含量只有20μg/ mL左右，经过长期的诱变育种如今青霉素的含量已达到85000μg/mL以上。

随着细胞工程、基因工程等技术的日益成熟，科学家开始构建工程细胞或工程菌，用它们进行发酵，甚至能生产出一般微生物所不能生产的产品。例如，将大肠杆菌的质粒取出，整合上人生长激素的基因以后，重新植入大肠杆菌细胞内，利用带有人生长激素基因的工程菌进行发酵，可生产出大量的人生长激素。

2.菌种培养基的配制

培养基是选择出的菌种生活的环境，对菌种有多方面的影响，所以至关重要。一般来说，培养基的配方要经过反复的实验才能确定。

另外，发酵工程中所用的菌种多要求是纯培养的，即整个发酵过程不能混有杂菌，否则将导致产量大大下降，甚至得不到产品。例如，如果青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌会分泌青霉素酶，将形成的青霉素分解掉。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。

例如，谷氨酸发酵时常用菌有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等菌种，其培养液通常用豆饼（或马铃薯等）的水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素（为生长因子，是维生素的一种，在肝、肾、酵母和牛乳中含量较多）等配制而成。培养液配制完成以后，投放到发酵罐中，通入98kPa的蒸汽进行灭菌，冷却后，在无菌条件下才能接种。

3.扩大培养和接种

在大规模的发酵生产中，需要将选育出的优良菌种经过多次扩大培养，让它们达到一定数量以后，再进行接种。

4.发酵过程

发酵过程一般是在发酵罐内进行的，发酵罐是一种圆柱形的容器，容量从几升到几百万升，罐上除有通气、搅拌、接种、加料、冷却等装置外，还有对温度、pH、通气量与转速等发酵条件进行检测和控制的装置。

发酵过程中环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成。为了使发酵过程能顺利进行，要随时取样检测培养液中的细菌数目、产物浓度，同时还要及时为发酵菌提供必需的营养，并严格控制温度、pH、溶氧量、通气量与转速等发酵条件。

味精的主要成分是谷氨酸的双钠盐，而谷氨酸以前通过植物蛋白质水解法生产。1957年，日本率先用微生物发酵法生产成功。下面以味精的发酵生产简单介绍一下谷氨酸的发酵过程。谷氨酸发酵用的菌种为谷氨酸棒状杆菌，它是好氧菌，所以发酵时要不断地通入无菌空气，并通过搅拌使空气形成细小的气泡，以增加培养基的溶氧量，当溶氧量不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸而不是谷氨酸；搅拌的另一个作用是使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率；发酵温度控制在30℃～37℃、pH控制在7～8.0左右，当pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺。经28～32小时，培养液中就会生成大量的谷氨酸，然后将谷氨酸从培养液中分离提取出来，通常每升培养液中能得到谷氨酸50～100g。提取出来的谷氨酸用适量的NaCO3溶液中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤、最终制成味精。

现在，生物学家已可以通过计算机对发酵罐上的各种装置进行自动记录和自动控制。例如，对溶氧量的控制，可以通过通气和搅拌速度来调节；对温度控制，可以通过发酵罐上的温度自动测试、控制装置进行检测和调整；对pH的控制，可以通过加料装置，添加酸或碱进行调节，也可以在培养基中添加PH缓冲液等。

5.分离提纯

对发酵产品的要求不同，分离提纯的方法也相应有些区别，而且发酵产品要经过质量检查合格后，才能成为正式产品。利用发酵工程生产的产品有菌种代谢产物和菌种本身（如酵母菌和细菌）两大类。如果产品是菌种，分离方法一般是通过滤、沉淀其从培养液中分离出；如果产品是代谢产物，则采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取。分离提纯后的产品，还要经过质量检查合格后方可投入市场。

（二）发酵工程的应用

发酵工程优点原料来源丰富经济，产物专一，废弃物对环境的污染小或容易处理，因此在医药工业、食品工业、农业、冶金工业、环境保护等方面得到快速的发展，在一些发达国家，发酵工业的总产值占到国民生产总值的5%左右。我国也在20世纪80年代以后，大力地发展了发酵工业。

1.在食品工业上的应用

（1）通过发酵工程使一些传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等，使产品在产量和质量得到明显的提高。

（2）通过发酵工程生产的食品添加剂，改善了食品店品的品质及色、香、味。

例如，用发酵方法制得的L—苹果酸是国际食品界公认的安全型酸味剂，广泛用于果酱、果汁、饮料、罐头、糖果、人造奶油等的生产中。

（3）发酵工程有望为解决人类的粮食短缺问题开辟一条新的途径。

微生物含有丰富的蛋白质，如细菌的蛋白质含量占细胞干重的60%～80%，酵母菌的占45%～65%，而且它们的生长繁殖速度很快。因此，许多国家利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料，通过发酵获得大量的微生物菌体，这种生物菌体就叫做单细胞蛋白。20世纪80年代中期，全世界生产的单细胞蛋白已达2×106吨。用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂，甚至制成“人造肉”供人们直接食用。最近国外市场上出现的一种真菌蛋白食品，就以其高蛋白、低脂肪的特点受到了消费者的欢迎。单细胞蛋白用做饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。

2.在医药工业上的应用

发酵工程已广泛应用于医药工业上，很多抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸等都可通过发酵工程得到，其中，抗生素的生产占主要的地位。20世纪80年代，世界各地的抗生素年产量达2.5×104吨，产值超过40亿美元。目前，常用的抗生素已达100多种，如青霉素类、头孢菌素类、红霉素类和四环素类。

有些药物如人生长激素、胰岛素，过去主要是靠从生物体器官、组织、细胞或尿液中提取，发酵工程为这些药物的生产量大大提高，已可满足普通人的需要。

随着基因工程和发酵工程结合应用，人们已可大批量生产人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素、抗血友病因子、生长激素释放抑制因子等重要的药物。例如，生长激素释放抑制因子是一种人脑激素，能够抑制生长激素的不适宜分泌，用于治疗肢端肥大症。最初，生产生长激素释放抑制因子的方法是从羊脑中提取，50万个羊脑才能提取5mg，远远不能满足需要。而利用整合了生长激素释放抑制因子的基因的工程菌进行发酵生产，7.5L培养液就能得到5mg的生长激素释放抑制因子，而价格只有原来的几百分之一。

二、细胞的呼吸作用

1.细胞呼吸的概念

无论是哪类生活细胞，都必须分解细胞内的有机物以获得能量来维持各项生命活动。细胞氧化有机物以获得能量并产生二氧化碳和水的过程称为细胞呼吸。细胞呼吸是一个复杂的，有多种酶对参与的多步骤过程。

如果选择适当的催化剂可以使葡萄糖一步氧化成水和二氧化碳，而实际上在细胞中，葡萄糖的氧化是要远非如此简单，而是经过许多步骤才完成的。其全程可概括地分为四个阶段：糖酵解，丙酮酸氧化脱羧，柠檬酸循环，氧化磷酸化。这些过程是由酶负责催化的一系列生物化学反应。

2.细胞呼吸全过程

（1）糖酵解：这是葡萄糖氧化的第一阶段，包括一系列的反应，都是在细胞质基质中发生，这时不需要氧的参与，每一反应都有特定的酶催化，经过这一过程的一系列反应，一分子葡萄糖（六碳化合物）最终分解为两分子的丙酮酸（三碳化合物），同时净产生2个ATP和2个NAD＋还原成2个NADH＋H＋。具体而言，糖酵解可分为两个步骤：

a.葡萄糖经过两次磷酸化，并且发生异构化以后，转变成1、6－二磷酸果糖。这就是说，一个六碳化合物变成带有两个磷酸的化合物。这一过程要消耗两分子ATP。

b.1、6－二磷酸果糖是不稳定的化合物，它在醛缩酶的作用下，很容易分解成为两个磷酸丙糖，即磷酸二羟丙酮和磷酸甘油醛。这两者可以互相转化，处于平衡状态。当磷酸甘油醛进一步转化而被消耗掉的时候，磷酸二羟丙酮也就跟着转变为磷酸甘油醛，参加到以后的反应中去。由磷酸甘油醛转变为磷酸甘油酸的时候，脱出的氢被氧化型辅酶Ⅰ（NAD）携带着，成为还原型辅酶Ⅰ（NADH＋H＋）。在这个氧化过程中放出的能量被ATP携带着。以后在磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸的反应中也生成ATP。

在由葡萄糖到丙酮酸的整个过程中，能位是逐步下降的，但只有上述这两个反应的能位下降较大，足以生成ATP，其他反应则只有微小的下降，不足以生成ATP。因此，一分子1、6－二磷酸果糖实际上可以形成两分子丙酮酸，共得到四分子ATP，但在糖酵解的开始阶段用掉两分子ATP，所以一分子葡萄糖经过糖酵解净得两分子ATP。

（2）丙酮酸氧化脱羧

葡萄糖经过酵解过程只释放出不足1/4的化学能，大部分还保留在2个丙酮酸分子和2个NADH中。丙酮酸是呼吸过程中的一个重要的中转站。在有氧条件下，它经脱羧氧化产生乙酰辅酶A后，可进入三羧酸循环进一步氧化分解放能；在无氧条件下，它被NADH还原成为乳酸，或者在脱去羧基（放出CO2）以后转变成为乙醛，乙醛再被还原成为乙醇

丙酮酸在进入三羧酸循环之前，先要氧化脱羧、脱氢，与辅酶A结合成为活化的乙酰辅酶A（乙酰－CoA）。这一过程是在线粒体基质中进行的，所产生的乙酰辅酶A即进入柠檬酸循环（又叫TCA循环、Krebs循环或三羧酸循环）。

（3）三羧酸循环

三羧酸循环的最初中间产物是柠檬酸（这是一种三羧基酸），所以这个过程又叫柠檬酸循环，还有为了纪念这一途径的发现者Hans　Krebs，所以这个过程又叫Krebs循环。

这一过程也包括一系列的酶促反应，丙酮酸的3个碳在转变为乙酰辅酶A时脱去了1个，在通过这一循环中继续脱去2个，这样葡萄糖中的碳就被完全氧化了。柠檬酸循环发生在线粒体基质中，柠檬酸循环途径中的酶，除琥珀酸脱氢酶，定位于线粒体内膜外，其他酶存在于线粒体基质中。通过一次柠檬酸循环，由葡萄糖产生的2个乙酰辅酶A，共产生4个二氧化碳分子，6个NAHD分子，2个FADH2和2个GTP分子（底物磷酸化产生的）。

三羧酸循环的简化过程是：丙酮酸在经过氧化（脱氢）和脱羧（放出CO2）以后生成乙酰辅酶A（即乙酰Co A）。乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸（C6）、柠檬酸脱水形成顺乌头酸，顺乌头酸加水再形成异柠檬酸；然后异柠檬酸氧化脱羧形成а－酮戊二酸（C5），а—酮戊二酸再氧化脱羧形成琥珀酸（C4），琥珀酸经过脱氢氧化最终成为草酰乙酸。草酰乙酸可以再与乙酞辅酶A相结合，再次进入二羧酸循环。这样下去，循环不已。这样每一分子葡萄糖经过糖酵解生成两分子丙酮酸，然后这两个丙酮酸氧化脱羧生成的乙酰辅酶A，都进入三羧酸循环、共产生六分子CO2。

在三羧酸循环中，一共发生5次脱氢，其中四次脱出的氢被NAD携带着，另一次（从琥珀酸）脱出的氢被黄酶（FAD）携带着，以后在氧化磷酸化过程中被被氧化为水。另外，在а—酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酸的时候、也形成一分子ATP。

在丙酮酸脱羧氧化和三羧酸循环的整个过程中，只有丙酮酸被彻底分解、其他酸不被彻底分解，所以它们只要有少量存在，就可以推动这个循环继续进行下去。其他的酸就像工厂里的传送带一样，把丙酮酸分子向前传送，并且逐步分解。

（4）氧化磷酸化

一分子葡萄糖经糖酵解中生成2分子NADH，在丙酮酸氧化脱羧和三羧酸循环中共生成8个NADH和2 个FADH2。NADH和FADH2中的高能电子沿着存在于线粒体内膜上的一系列电子传递体的氧化还原反应从高能水平向低能水平传递，最后传递到分子氧，最终还原与氧结合而生成水。在这一过程，高能电子所释放的能量就通过磷酸而被储存在ATP中，ATP的形成是发生在线粒体内膜上的，这里发生的磷酸化作用是和氧化过程的电子传递密切相关，因而称为氧化磷酸化。存在于线粒体内膜上的一系列电子传递体称为电子传递链，氧分子是电子传递链中最后的电子受体。一个NADH分子经过电子传递后可生成3个ATP，而一个FADH2分子经过电传递后可生成2个ATP分子。

3.细胞呼吸过程能量的转换率

通过上面的分析我们知道，每氧化1mol的葡萄糖，生成6mol的二氧化碳和6mol的水，同时生成38mol的ATP。1mol的ADP形成ATP，一般要求约30.5kJ的能量，那么38mol的ATP就要求：38×30.5＝1159kJ的能量，注意课本中提到的数字是1161kJ。每氧化1mol葡萄糖所放出来的总能量是2870kJ，其中只有1159kJ被保留在ATP内，供给植物生命活动之用。所以呼吸作用的能量转化效率只有40.5%左右，其余部分的能量以热能状态散失掉了。我们应该认识到，细胞中这种能量转换率是比较高的，因为人类发明的内燃机，其热能转化率最高也就是在25%左右。

【探究活动】

酵母菌的培养与分离

一、实验目的

学习培养和分离酵母菌的技术和方法。

二、实验原理

大多数酵母菌为腐生，其生活最适pH为4.5～6，常见于含糖分较高的环境中，例如果园土、菜地土及果皮等植物表面。酵母菌生长迅速，易于分离培养，在液体培养基中，酵母菌比霉菌生长得快。

利用酵母菌喜欢酸性环境的特点，常用酸性液体培养基获得酵母菌的培养液（这样做的好处是酸性培养条件则可抑制细菌的生长），然后在固体培养基上用划线法分离之。

三、实验材料和用具

1.甘蔗、成熟葡萄或苹果等果皮、0.1%美蓝染液、1ml的无菌吸管、无菌培养皿等。

2.马铃薯葡萄糖琼脂培养基。

原料：马铃薯（200克）、葡萄糖（20克）、琼脂（15～20克）、蒸馏水（1000ml）。

配制方法：

（1）先将马铃薯去皮，切片，称200克并加蒸馏水1000ml，煮沸半小时，用纱布过滤，补足蒸馏水量至1000ml，制成20%的马铃薯汁。

（2）在20%的马铃薯汁中加入琼脂，煮沸溶化，补足水分并在115摄氏度条件下高压灭菌20分种。

（3）加入葡萄糖，制成培养酵母菌的马铃薯葡萄糖琼脂培养基。

3.乳酸马铃薯葡萄糖培养液：配方同上，但不加琼脂而加乳酸，按每1000ml培养液中含5ml乳酸的量加入，并分装试管。

四、实验步骤

1.接种：取一小块果皮，不需冲洗，直接接入乳酸马铃薯葡萄糖培养液管中，置28～30℃，培养24小时，可见培养液变混浊。

2.培养，用无菌吸管取上述培养后培养液0.1ml，注入另一管乳酸马铃薯葡萄糖培养液中，置28～30℃再培养24小时或稍长（过长则霉菌长出）。

3.观察：用无菌操作法取少许菌液置于载玻片中央的0.l%美蓝染色液中，混匀后加盖玻片制成水浸片，先用低倍镜后换高倍镜观察酵母菌的形态和出芽生殖情况。

活酵母菌可使美蓝还原，从而使菌体不着色，用此方法可判断酵母菌的死活。

4.分离：马铃薯葡萄糖琼脂培养基溶化后制成平板。用划线法分离酵母菌培养液，从而得到单个菌落。挑取单个菌落反复再次划线分离纯化，最终可获得纯培养。

第三节　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】

一、教材分析

本节可看成对前面内容的总结，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。

二、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相关内容，可以说本节是是对全章学习的总结，因此教师可在学生自学并讨论相关问题基础上，加以适当概括总结即可。

1.引言

由于本节所涉及的大部分知识点都是学生学过的，因此引入本节内容时，可选择的方式就比较自由，凡与新陈代谢有关的，学生感兴趣的话题都可作用为切入点。比如通过如下的问题引入本节课题：绿色植物的光合作用是生物界与非生物界建立联系的关键，其本质是把无机物合成了有机物，把光能转化为贮存在有机物中的化学能。其实，自然界有些生物虽然不是绿色植物，也可把无机物转化为有机物，那些生物合成的有机物中的能量来源于哪里呢？

以此直接引入化能合成作用的学习。

2.化能合成作用

在本节中，只有化能合成作用对学生而言是新知识点，学生只有在清楚了这个生理过程之后，教师才能较为顺利地引导学生通过自学或讨论完成新陈代谢的概念和新陈代谢的基本类型的总结和归纳。

在引导学生讨论化能合成作用的机理时，教师可让学生写出绿化植物的光合作用总反应式，以此作为与化能合成作用的进行比较的参照。

然后教师可先以硝化细菌为例，向学生介绍化能合成作用的机理。

教师可先让学生比较硝化细菌、硫细菌、铁细菌由无机物（二氧化碳和水）合成有机物（葡萄糖）的过程中从物质变化和能量变化上的相同之处。

之后，比较硝化细菌合成有机物与光合作用有机物的生理过程，比较两者在物质变化和能量转化之间的异同。

3.新陈代谢的概念与新陈代谢的基本类型

在学生理解清楚化能合成作用这一知识难点后，本节的其他内容对学生而言应该是全都学过的，教师在处理新陈代谢的概念与新陈代谢的基本类型这两部分教学时，更多地应让学生自己有时间来梳理所学的知识内容，所以采用自学或问题讨论的方式可能适于这部分的教学。教师可在学生自学的基础上提出一些相关问题供学生分析、讨论。

教师可把学生讨论的结果表解的形式总结新陈代谢的基本类型。

4.为加强学生对新陈代谢的基本类型的理解，教师设计一些学生感兴趣的问题供学生分析、讨论。

【教学重点】

新陈代谢的基本类型

【教学难点】

化能合成作用与光合作用的区别与联系

【课时安排】

1课时

【教学手段】

板图

【教学过程】

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相关内容，可以说本节是对全章学习的总结，因此教师可在学生自学并讨论相关问题基础上，加以适当概括总结即可。

一、引言

由于本节所涉及的大部分知识点都是学生学过的，因此引入本节内容时，可选择的方式就比较自由，凡与新陈代谢有关的，学生感兴趣的话题都可作用为切入点。比如，教师可从下面的问题之一引入本节课的学习。

1.我们总说新陈代谢是生物最基本的特征，而且我们也学习了不少与生物的新陈代谢有关的原理，你能否举例说明你是怎么理解“一旦生物的新陈代谢停止，生命也就终止了”这句话的？

2.请举例说明什么样是同化作用？什么样是异化作用？

3.在某一个生物个体中，同化作用和异化作用之间是什么关系？

4.动物和植物在同化作用方面（或摄取营养物质方面），最显著的差异是什么？

5.你能否列举尽可能多的生物种类，它们可进行无氧呼吸吗？

6.你能否理清楚同化作用、异化作用、能量代谢、物质代谢之间的相互关系？

7.绿色植物的光合作用是生物界与非生物界建立联系的关键，其本质是把无机物合成了有机物，把光能转化为贮存在有机物中的化学能。其实，自然界有些生物虽然不是绿色植物，也可把无机物转化为有机物，那些生物合成的有机物中的能量来源于哪里呢？以此直接引入化能合成作用的学习。

二、化能合成作用

在本节中，只有化能合成作用对学生而言是新知识点，学生只有在清楚了这个生理过程之后，教师才能较为顺利地引导学生通过自学或讨论完成新陈代谢的概念和新陈代谢的基本类型的总结和归纳。

在引导学生讨论化能合成作用的机理时，教师可让学生写出绿化植物的光合作用总反应式，以此作为与化能合成作用的进行比较的参照。

然后教师可以先硝化细菌为例，向学生介绍化能合成作用的机理。由于学生对硝化细菌根本不知道，而且生物化学又很抽象，因此这部分内容学生有畏难情绪，教师应先简要介绍一些有关硝化细菌的感性知识，以消除学生的这种陌生感。在此基础上，教师写出亚硝化细菌氧化氨、硝化细菌氧化亚硝酸的化学反应式，最后再写出二氧化碳和水产生葡萄糖的反应式；图解如下：

图1

如果条件允许，教师还可以硫细菌、铁细菌为例，写出硫细菌把硫单质氧化成＋6价硫，并使二氧化碳和水合成葡萄糖的反应式；铁细菌把＋2价铁氧化为＋3价铁的化应式，并使二氧化碳和水合成葡萄糖的反应式。

教师可先让学生比较硝化细菌、硫细菌、铁细菌由无机物（二氧化碳和水）合成有机物（葡萄糖）的过程中从物质变化和能量变化上的相同之处，从而引导学生总结出：这些细菌是利用氧化无机物时释放出的化学能，将无机物合成有机物，并把氧化无机物时所释放出的化学能储存在合成的有机物中。

之后，比较硝化细菌合成有机物与光合作用有机物的生理过程，比较两者在物质变化和能量转化之间的异同，从而引导学生总结出：化能合成作用与光合作用相同之处在于二者都可把无机物合成有机物，因此光合作用与硝化细菌都为自养生物；二者的不同点在于能量来源不同，即光合作用储存在合成的有机物中的化学能来源于光能，而化能合成作用储存在合成的有机物中的化学能来源于细菌是利用氧化无机物时释放出的化学能。

三、新陈代谢的概念与新陈代谢的基本类型

在学生扫清了化能合成作用这一知识难点后，本节的其他内容对学生而言应该是全都学过的，教师在处理新陈代谢的概念与新陈代谢的基本类型这两部分教学时，更多地应让学生自己有时间来梳理所学的知识内容，所以采用自学或问题讨论的方式可能适于这部分的教学。教师可在学生自学的基础上提出一些相关问题供学生分析、讨论，如：

1.在某一个生物个体中，同化作用和异化作用之间是什么关系？物质代谢和能量代谢之间也是什么关系？

引导学生分析同化作用和异化作用的下面几层含义：

A、同化作用和异化作用都存在着物质变化，即异化作用分解有机物，同化作用合成有机物；

B、同化作用和异化作用都存在着能量转变，同化作用储存能量，异化作用释放能量；

C、同化作用和异化作用都存在着与外界环境的关，同化作用从外界环境摄取物质和能量，异化作用向外界环境排放物质和能量。

前两点综合起来理解就可得出新陈代谢是“体内物质和能量的变化”，而第三点则体现了新陈代谢的另一观点，即“生物体外界环境的物质和能量的交换”。

最终使学生建立新陈代谢准确的概念，即准确的新陈代谢是生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物体内物质和能量的转变过程，生物体的这种不断的自我更新，是新陈代谢的实质。

2.你能否理清楚同化作用、异化作用、能量代谢、物质代谢之间的相互关系？

3.划分生物新陈代谢类型的标准是什么？

4.化能合成自养型与光能合成自养型有什么区别？

5.自养型代谢与异养型代谢根本的区别是什么？

6.需氧型代谢与厌氧型代谢的根本区别是什么？

7.酵母菌与乳酸菌相比，其代谢类型有何特点？

8.你如何说出腐生与寄生之间的区别？

教师可把学生讨论的结果表解的形式总结新陈代谢的基本类型：

9.请你用列表比较的形式比较同化作用的类型

四、设计问题

为加强学生对新陈代谢的基本类型的理解，教师设计一些学生感兴趣的问题供学生分析、讨论，比如：

1.你能说出下面所列出的生物的新陈代谢类型吗？

绿色植物、人、灵芝、乳酸菌、蛔虫、猪肉绦虫、酵母菌、硝化细菌、蘑菇、霉菌等。

2.有人认为寄生植物、食虫植物是自养型和异养型之间的过渡类型，这种观点对吗？为什么？

3.你能举例说明自然界存在兼自养、异养于一身的生物种类吗？（寄生植物、食虫植物、绿眼虫等）

4.你能举例说明自然界是否存在兼需氧、厌氧于一身的生物吗？（酵母菌等兼性厌氧的生物）

5.你认为原始生命的新陈代谢类型应该是什么？

6.“硝化细胞的代谢类型属自养型”，这一说法准确吗？

自然界除了绿色植物可进行光合作用外，还有没有自养生物呢？答案是肯定的，有。这类生物就是可进行化能合成作用的细菌。如硝化细胞、铁细菌、硫细菌等。

通俗地说，光合自养和化能自养的共同之处都在于可自己养活自己，即不用吃东西，自己可利用二氧化碳和水这些无机物合成葡萄糖等有机物。

而光合自养与化能自养的区别在于光合作用合成的葡萄糖中的化学能来源于太阳能，而化能合成作用合成的葡萄糖中的化学能来源于氧化无机物所释放出来的化学能。

还要注意下面四个概念，即同化作用、异化作用、自养型、异养型（为同化作用的一种类型）同化作用类型包括自养型和异养型（通俗地说是别的生物养活自己）；异养型包括腐生型（生活在无生命的有机质中）和寄生型（生活在活的生命体内或表面）。

其实这部分内容并不难，但有一个地方学生要特别注意，这就是三种问法的区别，以硝化细菌为例：

（1）硝化细菌的代谢类型是什么？

答案是：自养需氧型

（2）硝化细菌的同化作用类型是什么？

答案是：自养型

（3）硝化细菌的异化作用类型是什么？

答案是：需氧型

这三种问法的答案是不一样的，要细心，注意不要答非所问。

【扩展资料】

一、光合细菌

绿硫细菌、红硫细菌（过去叫做紫硫细菌）和红螺细菌（过去叫做紫色非硫细菌）等，都是能够进行光合作用的细菌。这些细菌都是球状、杆状或弧状的小型细菌，并且大多数都不能够运动。这些细菌的菌体内含有类似于绿色植物体内叶绿素那样的光合色素，这种光合色素叫做细菌叶绿素。有的光合细菌还含有大量的类胡萝卜素，认而使菌体呈现出红色。

光合细菌和绿色植物都能够进行光合作用，但是，绿色植物的光合作用是以水作为二氧化碳的还原剂，同时释放出氧的，细菌光合作用则以硫化氢或有机物（如乙醇、琥珀酸等）为供氢体，即还原二氧化碳的还原剂，把二氧化碳还原为葡萄糖，同时析出硫磺或产生其他有机物（如乙醛等），下面写出的是绿硫细菌的光合作用反应式：

因此，细菌光合作用和绿色植物的光合作用，可以用下面的通式来概括（通式中的A对于绿色植物来说是氧，对于光合细菌来说则是硫或其他无机硫化物。

从光合细菌的代谢类型我们可看出，同化作用存在着不同的形式，下面就生物的同化类型进行一下分类。

根据生物的同化作用所需能源和碳源的不同，可把生物的代谢类型分为四大类型：

（l）光能自养型：以光为能源，以二氧化碳为主要碳源的生物，通常具有光合色素，它们以光为能源来进行光合作用，以水或其他无机物作为供氢体，还原CO2合成有机物。例如，高等植物、藻类及某些具有光合色素的细菌均属于这一类型。这类生物同化CO2的方式可用以下通式表示：

（2）光能异养型：以光为能源，以有机物为主要碳源的生物，有些细菌具有光合色素能进行光合作用，但它们以有机物作为供氢体，同化有机物形成自身物质。如非硫紫菌以乙醇为碳源，使乙醇氧化为乙醛，二氧化碳还原成葡萄糖。

（3）化能自养型：以化学能为能源，以CO2为主要碳源。这类生物能氧化某些无机物（如NH3、H2S等）取得的化学能去还原CO2合成有机物。如硝化细菌、硫细菌等。

（4）化能异养型：以有机物氧化所产生的化学能为能源，碳源也主要来自有机物。动物、真菌和绝大多数细菌都属于这一类型。

二、化能合成作用细菌

硝化细菌是比较典型的以能进行化能合成作用的细菌，它主要分两类：一类是亚硝化细菌，可将氨氧化成亚硝酸；另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧化成硝酸，两者释放的能量都能把无机物合成有机物，具体反应如下：

图2

上面的前两个反应式是说明氨和亚硝酸的氧化和放出能量的过程；最后一个反应式是说明硝化细菌利用前面的两个反应式中所放出的能量，把从外界摄取的二氧化碳和水合成为葡萄糖的过程。

硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌。时至今日，人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸，所以说，硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。亚硝化菌包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属和亚硝化囊菌属中的细菌。硝化菌包括硝化杆菌属、硝化球菌属和硝化囊菌属中的细菌。

亚硝化菌和硝化菌在偏碱性的条件下生长，它们在土壤中常常相互伴随着生存，并且生长得都比较缓慢。亚硝化细菌和硝化菌对于能源物质的要求都十分严格：前者只能利用氨，后者只能利用亚硝酸。亚硝化菌的代谢产物是亚硝酸，亚硝酸是硝化菌进行同化作用所必需的能源物质。我们知道，亚硝酸对于人体来说是有害的，这是因为亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐可以和胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。然而，土壤中的亚硝酸转变成硝酸后、很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。所以说硝化细菌与人类的关系十分密切。

在硝化细菌的作用下，土壤中往往出现较多的酸性物质。这些酸性物质可以提高多种磷肥在土壤中的速效性和持久性、可以防冶马铃薯疮痂病等植物病害，甚至可以使碱性土壤得到一定程度的改良。

除硝化细菌外，能进行化能合成作用的细菌还有硫细菌、铁细菌等。

三、新陈代谢类型的进化

从进化的过程分析，原始生命出现在还原型大气的环境中，由于没有氧的存在，以及细胞内还没有形成复杂的能合成有机物的相应结构，因而此时生物的代谢类型应属于厌氧异养型。自从出现了光合细菌和蓝藻以后，同化作用出现了自养型，同时大气中氧气的出现，为兼性厌氧型细菌（与真核单细胞生物酵母菌代谢类型相似）和需氧型细菌的出现提供了条件。在长期的生物进化过程看，新陈代谢类型的出现顺序可能是：异养厌氧型、光合自养型、异养兼性厌氧型、异养厌氧型。