選修生物-呼吸作用

黑板上最後的樣子，好嚇人！（我的讀書筆記）

很多非生物科的老師都說，生物要上的（比他的科目）有趣是很簡單的，因為都跟生活相關，學生自然容易感到有興趣，有學習動機。
其實，說實在的，每個科目都是從生活出發，也都已經發展到抽離生活的面貌。

認為特定科目本來就跟生活息息相關，容易有趣的老師，通常對那個科目的印象都是停留在國中或國小吧。

除了高中化學與生物老師，還有誰覺得上面這張圖是學生容易感到「哇，好有趣」的？

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利用牆上海報回顧光合作用

1. 利用光能驅動的電子傳遞鏈累積氫離子，造成氫離子系統自由能上升
2. 氫離子系統的自由能轉移到ATP、NADPH系統，
3. 固碳反應利用ATP、NADPH系統的自由能驅動一組反應循環，合成三碳分子

帶學生概覽黑板上的呼吸作用

1. 首先有一系列的分解反應
2. 接著有一系列的化學反應將自由能轉移到ATP、NADPH系統
3. 利用NADH系統的自由能驅動電子傳遞鏈，將自由能轉移到更多的ATP系統

問學生這幾個大的步驟為什麼順序不一樣?(學生回答是因為一個要用ATP一個是產生ATP)

強調在光合作用幾個常用的工具

1. 考慮生物中的各種現象時，用系統自由能來思考
2. 在高中階段，生物人在探討生物體中化學反應時，主要的要考慮的是自由能、氧化還原及磷酸根
3. 能拿來處理自由能、氧化還原中電子與氫離子及磷酸根的分子，在光合作用是ATP及NADPH，我們接下來會看到另一個分子，功能跟結構都很接近NADPH。

帶學生看糖解作用，請學生用上面的工具來預測每一步驟會發生什麼事情

每一步驟都問三個問題：

1. 自由能上升還是下降?
2. 反應前後有那些改變?
3. 這些改變要用哪些分子來協助(ATP還是NADPH?然後再介紹它的親戚NADH)

在第一步時可以提醒磷酸化的步驟是為了提升系統自由能，要高到一定程度才能進行後續反應。


用前面提的三個問題，學生能從上面的狀況推到下面的狀況


然後我會問，整個過程消耗2個ATP，生成2ATP，幹嘛這麼麻煩?只是為了要那個NADH嗎?
讓學生自己發現在哪個步驟的係數要*2















(我後來發現在這邊似乎要做一個段落的停頓，因為他們會很投入思考，要讓他們把自己的想法整理一下)

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然後要進入粒線體了。

一開始的黑板長這樣


但在這邊我有個對我自己很大的收穫。
就是要嘗試用真正的脈絡(在這邊用的是自由能、氧化還原)來教學時，會發現自己之前根本就是呼攏自己也呼攏學生。
舉例來說，乙醯輔酶的形成過程中，會有NAD+被還原為NADH，我就以為丙酮酸變成乙烯輔酶A的反應是氧化反應。
但是直接拿結構來看，卻怎麼也找不到兩者之間有氧化反應發生的可能。

因為從C-C變C-S時，並沒有氧化數的改變，所以既沒有氧化，也沒有還原。

然後我們就懷疑那是不是輔酶A被氧化，所以才能讓NAD+被還原為NADH呢?

結果拿輔酶A的結構式來看的時候更錯愕了。
因為原本是H-S鍵結變成C-S鍵結是"還原"，不是氧化!

後來我們才發現輔酶A的角色與功能!!
原來"H-S-輔酶A"這個分子是跟NAD+反應，不是跟丙酮酸反應。
"H-S-輔酶A"-->"-S-輔酶A"，H轉移到NAD+，使NAD+被還原為NADH。
而"-S-輔酶A"去攻擊丙酮酸的乙醯基

找到這個關係後，我才恍然大悟"H-S-輔酶A"才是跟"NAD+被還原"耦合的反應。

不過，這又有另一個疑問了，那""-S-輔酶A"去攻擊丙酮酸的乙醯基"是要幹嘛呢?

跟原來的丙酮酸相比，"-S-輔酶A"結合上去之後，原本的-C-C-鍵結，變成-C-S-鍵結，搭配上輔酶A本身的結構，這個-C-S-鍵結是一種硫酯鍵。
含有這種鍵結的化合物有很高的自由能，可以驅動後續反應的進行。

簡單來說，"H-S-輔酶A"的功能有兩個：1.把NAD+還原，2.提升進入克氏循環的那個乙醯基的能量狀態，好驅動克氏循環。

我以前都是簡單說輔酶A把這兩個碳原子帶進克氏循環ㄟ。
深深檢討中。(詳細的步驟)

然後就是用氧化還原及自由能來說明每一步。
這些都是讓學生自己試著去推出來的。














我原本沒有要把分子結構弄出來。
可是後來發現把一步一步講清楚，讓學生可以理解，他們就會把這些放在心中"合理區"，會讓學生在回想起這部分時有"安全"的感覺。

用氧化還原及自由能來說明每一步的好處是連學生都可以推論出來有幾個步驟用ADP、FADH2的原因的原因是因為自由能，還可以追到氧化還原電位!
在講電子傳遞鏈的時候，一切都超簡單合理不用背~~~

最後配上這張圖，簡直就是完美大結局~~~

至於電子傳遞鏈嗎?
學生看了兩分鐘後就可以了ㄟ~

我唯一問的就是這個電子傳遞鏈跟光合作用的電子傳遞鏈有哪些不一樣，確認他們有注意到
電子接收者與累積氫離子的地方不一樣就好了

接下來我還是讓他們去算每個階段的ATP數量。
因為要接到能量的轉換率
我問他們轉換後的能量變少了，合理嗎？
接著引入能量形式轉變時的耗損～

最後看哪個階段可以提供最多的轉換，然後就接到發酵是為了解決缺氧時，NADH沒辦法被氧化的問題，當然搭配的就是還原反應。一點也不用背！

學生的肢體語言讓教室一整個看起來賞心悅目！

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呼吸作用與光合作用的ending

分組幫大家比較

呼吸作用與光合作用中，

電子傳遞鏈與其他階段的關係有哪些相似及不同的地方？

兩者的電子傳遞鏈有哪些相似及不同的地方？

兩者產生ATP的方式有哪些相似及不同的地方？

一定要說明每個同學都依賴彼此很認真的幫忙看出相似及不同處

一定不要規定學生要比哪些項目！