新陈代谢的基本类型

学科：生物

教学内容：新陈代谢的基本类型

【学习目标】

1．识记新陈代谢的概念。

2．识记新陈代谢的基本类型。

【学习障碍】

1．理解障碍

(1)如何理解新陈代谢的概念及同化作用与异化作用的关系？

(2)如何理解新陈代谢的基本类型？

2．解题障碍

(1)如何判断生物的代谢类型？

(2)如何解有关新陈代谢的应用题？

【学习策略】

1．理解障碍突破

(1)用“分析归纳法”理解新陈代谢的概念。

在活细胞中时时刻刻都在进行着复杂的化学反应，以这些生物化学反应为例，归纳总结出新陈代谢的概念，从而帮助理解。比如光合作用，是发生在植物细胞内，通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O合成储存能量的有机物，并释放出O2，这是细胞内合成有机物同时储存能量的过程；而细胞呼吸恰恰相反，是一个分解有机物，释放能量的过程。再比如，蛋白质的合成与分解等等。新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称。不论光合作用还是细胞呼吸，都包含物质代谢和能量代谢，因此，从性质上看，新陈代谢包含物质代谢和能量代谢两个方面，物质代谢过程伴随着能量代谢，能量代谢通过物质代谢来实现。从方向上看，新陈代谢包括同时进行、对立统一的同化作用和异化作用两个相反的过程。光合作用，主要是同化作用，细胞呼吸，主要是异化作用。从实质上看，新陈代谢是生物体自我更新的过程，在新陈代谢基础上生物体才表现出生长发育、生殖等生命活动。因此，新陈代谢是一切生命活动的基础，是生命最本质的特征。

(2)用“对立统一的观点”理解同化作用与异化作用、物质代谢与能量代谢、自养和异养的关系。

所谓生物学中的对立统一观点主要体现在：生物的诸多生命活动之间，都有一定的关系，有的甚至具有对立统一的关系。

从光合作用和细胞呼吸的关系可以看出同化作用和异化作用的关系。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，任何物质变化都伴随着相应的能量变化；同化作用和异化作用是同时进行的，二者互相依存，并且同化过程中也有物质的分解，异化过程中也有物质的合成；这些化学反应都离不开酶的催化。

[例1]菜豆种子在萌发过程中有机物会不断减少，在此过程中，是否有同化作用发生？

解析：用“对立统一的观点”来解。从题中可知，菜豆种子在萌发过程中，肯定发生了

异化作用，有机物因异化作用分解而减少并且释放能量供生长发育需要，与此同时也发生同化作用，因为同化作用和异化作用在生物体的细胞中是同时进行的，在生长发育过程中肯定会有同化作用发生，如通过细胞增殖使生物体细胞数目增加必须通过细胞分裂进行，细胞分裂过程中要进行DNA的复制及蛋白质的合成等，都属于同化作用。

答案：有同化作用发生。

点评：此题很容易误认为只有异化作用，应注意理解和掌握同化作用和异化作用之间的关系，二者在细胞中是同时发生的。

(3)用“进化的观点”理解新陈代谢基本类型的形成。

辩证法认为，一切事物都处在不断地运动变化之中，任何事物都有一个产生、发展和灭亡的过程。生物界也不例外，也有一个产生和发展的过程，所谓产生就是生命的起源，所谓发展就是生物的进化。

在生命起源和发展的早期，异养型和厌氧型是先出现的，随着自养型的出现，又使异养型得以长足的发展，并且逐渐出现了需氧型。在生态系统中，自养型是生态系统的基础。但自养型和异养型之间，仍存在着中间类型，如食虫植物、寄生植物就是典型的例子，而原生动物中的绿眼虫更是兼自养与异养于一身，反映了一种早期的生命形态。不同的代谢类型出现是生物体在长期进化中不断与环境相互作用的结果。

(4)用“并列比较法”理解各代谢类型之间的关系。

首先根据代谢基本类型的区别划分生物代谢类型：

①自养型和异养型：自养型是指在同化作用过程中，能把从外界所摄取的无机物合成自身的有机物，并贮存能量的同化类型。依据能量来源不同，绿色植物属光能自养型，硝化细菌、硫细菌、铁细菌等属化能自养型(化能合成作用)。异养型是指只能摄取外界现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存能量的同化类型，如动物、营腐生生活的菌类等。

②需氧型和厌氧型：生物界多数生物属需氧型，少数为厌氧型生物，如破伤风杆菌、体内寄生虫(绦虫、蛔虫)等。

③酵母菌为兼性厌氧型生物，在有氧条件下，将糖类氧化分解为CO2和H2O，在无氧条件下，将糖类物质分解成酒精和CO2。

④应全面划分代谢类型：同化作用和异化作用是统一于生物个体为一体的，因此同一生物的代谢类型必须同时包括两个方面，这样生物的代谢类型共有如下四种基本类型：自养需氧型：如绿色植物、硝化细菌；自养厌氧型：如绿硫细菌；异养需氧型：如人和多数动物、营腐生生活的菌类；异养厌氧型：如破伤风杆菌、乳酸菌、蛔虫等。

2．解题障碍突破

(1)用“直接判断法”判断生物代谢类型。

[例2]下列属于异养型厌氧型的一组生物是

A．绦虫和带鱼

B．乳酸菌和硝化细菌

C．黄曲霉和猪笼草

D．乳酸菌和绦虫

解析：用“直接判断法”解。在下列生物中属同化作用异养型的是，绦虫、带鱼、乳酸菌、黄曲霉。属异化作用厌氧型的是：绦虫、乳酸菌。

答案：D

[例3]存在于泥土中及正常人呼吸道内的破伤风杆菌不会使人致病，当深而窄的伤口内感染破伤风杆菌后，则由于大量繁殖而致病，破伤风杆菌的代谢类型是

A．自养、需氧型

B．自养、厌氧型

C．异养、需氧型

D．异养、厌氧型

解析：用“直接判断法”解。根据题意可知，破伤风杆菌属异养厌氧型生物，需要无氧的环境，环境中有氧，其发酵受到抑制，深而窄的伤口内可形成无氧环境。

答案：D

[例4]用于净化高浓度有机废水的红螺菌，能利用光能，以丙醇等有机物为营养物质，用来合成自身的组成物质。红螺菌的同化作用类型属于

A．光能自养型

B．光能异养型

C．化能自养型

D．化能异养型

解析：用“直接判断法”解。红螺菌是一种光能异养型细菌。它的体内具有光合色素，能利用光能，在缺氧的条件下，以有机酸、醇等有机物作为营养物质，使自身迅速增殖。

答案：B

(2)用“类比分析法”解有关新陈代谢的应用题。

[例5]根据下图回答问题：

(1)写出①～④生理过程的名称：①______________________；②___________________；

③____________________；④_____________________。

(2)写出生物①～④的代谢类型：①的同化作用类型是_______________，②的同化作用类型是____________，③的异化作用类型是____________，④的异化作用类型是____________。

(3)写出A～D的能量来源。A_________；B_________；C_________；D_________。

(4)能量C所表现的形式是____________________________________。

(5)编号①和④、③和④是否可能表示同一种生物?举例说明。

_____________________________________________________________________。

解析：用“类比分析法”解。

(1)从生理过程来分析，①是将CO2和H2O在叶绿体中合成C6H12O6，因此①是光合作用，②在合成C6H12O6的过程中需要NH3，因此这是硝化细菌的化能合成作用，③过程在酶的催化下产生酒精和CO2，因此这是无氧呼吸过程，对微生物来说是酒精发酵，④过程在酶的催化下产生CO2和H2O，所以这个过程是有氧呼吸。

(2)从生物代谢类型分析，①是光能自养型，②是化能自养型，如硝化细菌，③的异化作用类型是厌氧型，④的异化作用类型是需氧型。

(3)A为太阳光能，B为NH3在氧化过程中所释放的化学能量，C和D是C6H12O6分解时释放的化学能。

(4)由C6H12O6氧化分解释放的化学能C大部分以热能形式散失，一部分贮存在ATP的高能磷酸键中。

(5)①和④可能是同一种生物，如绿色植物，属光能自养型、需氧型生物。③和④也可能是同一种生物，如酵母菌，属兼性厌氧型生物，在有氧时进行有氧呼吸，在无氧时进行无氧呼吸。