充分利用典型试题中的疑问培养学生分析问题和解决问题的能力

2018-03-26 09:07杨玲李勇刘明泉
中学课程辅导·教师通讯 2018年2期
关键词:厌氧菌丙酮酸细胞质

杨玲 李勇 刘明泉

培养学生分析问题和解决问题的能力虽然有许多条途径,但是充分利用典型试题中出现的疑问却是一条非常好的途径。下面用一个具体实例加以说明。

一、发现典型试题中可利用的疑问

从做题、讲题、学生作业、学生提问、教师交流、生物学刊物、网络等发现典型试题中可利用的疑问,如2012年安徽生物高考题第29题:为探究酵母菌的细胞呼吸,将酵母菌破碎并进行差速离心处理,得到细胞质基质和线粒体,与酵母菌分别装入A-F试管中,加入不同的物质,进行了如下实验(见下表)

几乎所有的人都认为A不能产生酒精是因为有氧气。从中发现的疑问为:(1)A为什么不能产生酒精?(2)B若改为加入氧气,能不能产生酒精?

二、查找資料

由于此问题属于细胞呼吸问题,所以确定查找的资料为:生物化学、微生物学、人体及动物生理学、植物生理学等大学课本和生物学教学、中学生物学教学、生物学通报等与中学生物教学有关的刊物,从中搜集和此有关的知识。此外,还可以通过查找网络、请教相关的专家,得到所需的有关知识。

1.糖酵解的调节酶与效应物

糖酵解的调节酶是磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶,两酶所催化的反应为不可逆反应。当将植物组织从无氧转到有氧条件下,三羧酸循环和生物氧化顺利进行,就会产生较多的柠檬酸和ATP。由于ATP和柠檬酸是糖酵解的负效应物,所以较多的ATP和柠檬酸会抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性,使糖酵解减慢;反之,糖酵解则加快。由此可见,通过调节细胞内柠檬酸、ATP、ADP和Pi的水平,从而控制糖酵解的速度。

2.NADH+H+和丙酮酸对呼吸方式的调节

当氧缺乏时,体内的NADH+H+和丙酮酸的浓度增高,NADH+H+自然使丙酮酸或乙醛还原成乳酸或乙醇并生成NAD+,以维持糖酵解的进行。当氧充足时,NADH+H+进入线粒体脱氢氧化,脱下的2H+通过电子传递体系氧化成H2O,从而使NADH+H+的浓度降低;此外,由于丙酮酸进入线粒体浓度也降低,糖酵解自然被抑制。

3.人成熟的红细胞进行无氧呼吸和氧无关

红细胞携带的O2是溶解于血浆中O2的70倍。由于红细胞中缺乏线粒体,通过无氧呼吸产生ATP 提供能量,所以红细胞结合和携带O2的过程并不消耗O2。

4.氧对厌氧菌有害与超氧化物歧化酶(SOD)有关

厌氧菌(如乳酸菌)因不能合成SOD,所以根本无法使超氧阴离子自由基歧化成过氧化氢,因此,在有氧存在时,细胞内形成的超氧阴离子自由基就使自身受到毒害。 兼性厌氧菌和好氧生物都存在SOD,所以氧对这些生物无害。

三、设问、引导、分析及解决问题

通过一系列精心设问,引导学生深入思考、分析、解决问题,从而达到培养学生分析问题与解决问题的能力。例如:

问:乳酸菌只进行无氧呼吸,其无氧呼吸是否和氧气有关?若有,有何关系?氧是否对乳酸菌有害?

答:有;有氧时,无氧呼吸被抑制;是。

问:酵母菌是兼性厌氧菌,其无氧呼吸是否和氧气有关?若有,有何关系?氧是否对酵母菌有害?

答:有;有氧时,无氧呼吸被抑制;否。

问:人的红细胞只进行无氧呼吸,其无氧呼吸是否和氧气有关?幼稚时,更像乳酸菌还是酵母菌?

答:否;更像酵母菌。

问:无氧呼吸的场所是细胞质基质。酵母菌的细胞质基质更像真核细胞(如人的红细胞)的细胞质基质,还是原核细胞(如乳酸菌)的细胞质基质?理由是?

答:更像真核细胞(如人红细胞)的细胞质基质;真核细胞之间细胞质基质更相近。

问:根据有氧呼吸的过程,有氧时,丙酮酸、还原剂氢进入线粒体产生CO2和H2O,酵母菌不产生酒精;而有氧、无线粒体时,你认为A 不能产生酒精的原因最可能是?

答:缺少丙酮酸和还原剂氢。

问:为什么不是氧?

答:氧对酵母菌无害。

问:B若改为加入氧气,能不能产生酒精?

答:能。

通过上述的一系列问题分析思考并结合教师的引导,学生就可以得出如下的结论:①氧抑制无氧呼吸是因为氧对厌氧菌有害;②氧对酵母菌无害,氧抑制无氧呼吸是因为有氧时,NADH+H+和丙酮酸进入线粒体,使细胞质基质中NADH+H+和丙酮酸的浓度过低;③若没有线粒体,酵母菌细胞质基质无论是有氧还是无氧,照常形成乙醇;所以A 不能形成乙醇的原因不是有氧,而是NADH+H+和丙酮酸的浓度低。

【作者简介:刘明泉(1961.02-),1983年7月山东师范大学生物系本科毕业后参加工作,中学正高级教师(教授级) 职业:中学生物教师.】

(作者单位:1.山东省淄博第七中学;2.山东省淄博市临淄中学)

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