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1、5.3ATP的主要来源细胞呼吸教案ATP的主要来源细胞呼吸(2课时) 第3章ATP的主要来源细胞呼吸(2课时) 一、教学目标: : 说出线粒体的结构和功能 说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。(理解) 说明细胞呼吸的原理,并探讨其在生产和生活中的应用。(理解) : 设计试验,探究酵母菌细胞呼吸方式的探究。 二、教学重难点: 有氧呼吸的过程及原理(重点); 细胞呼吸的原理和本质,探究酵母菌的呼吸方式(难点) 三、课前打算: 知道两个小组学生分工完成探究酵母菌细胞的呼吸方式。 四、教学用具: PPT幻灯片 五、教学过程 教学内容 老师活动 学生活动 (一)引入 回顾ATP的生理功能,糖类、脂肪被细胞分解
2、后把能量储存在ATP的高能磷酸键中。提出问题:有机物进入细胞后以什么方式分解的呢?在体外,有机物与氧气发生燃烧反应,放出大量能量。而生物学家发觉,有机物在细胞内也是通过困难的氧化反映产生能量的。 引出细胞呼吸的概念 回顾旧学问,受老师的问题所引导,进入新课。 (二)探究酵母菌细胞呼吸的方式 对引导其他学生对参与试验的学生进行提问,并进行归纳。(问题如:为什么选用酵母菌作为试验材料,而不选用小白鼠等;NaOH溶液的作用是什么) 总结出结论:细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。引导学生说出酵母菌的有氧呼吸产生CO2;无氧呼吸产生酒精和CO2 对试验的设计、结果进行沟通和表达,并回答老师和其他学生提出的
3、问题 (三)有氧呼吸 提出问题:在学习细胞器的内容中,和细胞有氧呼吸有关的细胞器是什么?阐明有氧呼吸的主要场所是线粒体。用幻灯片展示线粒体的结构,指导学生进行视察和表述,以问题作为引导:1.线粒体是由多少层膜组成;2外膜和内膜在形态上有什么区分,内膜的特点如何与线粒体的功能相适应;3.内膜和基质上有什么物质。 以幻灯片为协助,讲授有氧呼吸的三个阶段。留意整理三个阶段发生的场所、能量的改变、产物。 提出问题:有氧呼吸与有机物在体外燃烧放能过程比较,有什么区分呢? 简洁介绍有氧呼吸能量的转化效率,可以让学生来计算。一般内燃机的效率为25左右,而生物有氧呼吸的能量效率为40左右,其余60左右转变为热
4、能。 回答问题(线粒体) 视察线粒体的结构,并回答相关问题,并把多个问题的答案进行整合,得出线粒体适应有氧呼吸功能的结构。 学生阅读相关内容,填写表格,并进行分组探讨后,分别讲解并描述有氧呼吸三个阶段。 比较两者的区分 分析有机物产伤的热能的生理意义。 教学活动 老师活动 学生活动 (四)第一课时小结及练习 用幻灯片展示半成品的概念图,指导学生完成 练习略 小组探讨,完成概念图 (五)无氧呼吸 提出问题:人体全部的细胞任何时候都在进行有氧呼吸吗?师生共同列举一些无氧呼吸的例子(如马铃薯块茎,水稻的根、蛔虫、骨骼肌细胞在缺氧的状况下等 无氧呼吸的场所、过程、产物、能量的改变 以乳酸、酒为例子,讲
5、授发酵的概念。 通过用图表比较有氧呼吸和无氧呼吸两者的区分,指导学生概括无氧呼吸的概念 举诞生活中遇到的无氧呼吸的例子 填写相关的表格 以有氧呼吸概念为例子,尝试总结出无氧呼吸的概念。 通过小组探讨,尝试找出有氧呼吸与无氧呼吸之间的相同、相异之处。 (六)细胞呼吸原理的应用 指导学生进行资料分析和探讨。 进行探讨,或者自由发言,利用无氧呼吸的学问,说明教材中相关的实例 (七)小结及练习 ATP的主要来源 第3节ATP的主要来源细胞呼吸一、教学目标1.说出线粒体的结构和功能。2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3.说明细胞呼吸的原理,并探讨其在生产和生活中的应用。4.进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。
6、二、教学重点和难点1.教学重点有氧呼吸的过程及原理。2.教学难点(1)细胞呼吸的原理和本质。(2)探究酵母菌细胞的呼吸方式。三、教学方法探究法、讲解并描述法、试验法四、课时支配2五、教学过程引入以“问题探讨”引入,学生思索探讨回答,老师提示。1.两者的共同点是:都是物质的氧化分解过程;都能产生二氧化碳等产物,并且都释放出能量。2.不能。否则,组成细胞的化合物会快速而彻底地氧化分解,能量会快速地全部释放出来,细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。3.在无氧条件下,细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是,无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少很多。问题以“本节聚焦”发问,引起学生的思索留意。板书细胞呼吸:是
7、指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳户其他产物,释放出能量并产生ATP的过程。一、细胞呼吸的方式探究“探究酵母菌细胞呼吸的方式”,学生思索探究回答,老师提示。提示重铬酸钾可以检测有无酒精存在。这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。详细做法是:让司机呼出的气体干脆接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶(两者均为橙色),假如呼出的气体中含有酒精,重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。板书(通过探究酵母菌细胞呼吸的方式,只做到细胞呼吸的方式有:)有氧呼吸无氧呼吸板书有氧呼吸讲解并描述结合课本图59来讲解并描述有氧呼吸的全过程。(适当可补充一些方程式)有氧呼吸使有机物彻底
8、氧化分解,是生物体高效率地获得能量的反应过程。其反应过程包含很多反应步骤,基本可分为三个连续的阶段,第一阶段是在细胞质的基质中进行,产生丙酮酸和H并可释放少量能量;其次阶段在线粒体中进行,丙酮酸和H2O脱H产生CO2也可释放少量能量;第三阶段也在线粒体中进行,第一、二阶段产生的H与O2反应产生H2O并可释放大量的能量。三个阶段有不同的酶参加催化。细胞通过呼吸把光合作用贮藏在有机物中的能量释放出来,除小部分以热能的形式散失,大部分转移到ATP中,随时供应生命活动的须要。 板书 小字部分的问题学生思索计算回答,老师提示。有氧呼吸的能量转换效率大约是40%。这些能量大约可以使2.31025个ATP转
9、化为ADP。说明因为1mol的物质含有6.021023个分子,所以,每氧化1mol的葡萄糖,则生成6mol的二氧化碳和6mol的水,并生成38mol的ATP。在标准状态标准状态(是指作用物的质量浓度为1mol/L、pH为7.0、温度为25的状态。)下,1molADP形成1molATP,须要30.54kJ的能量,那么,38个ATP就须要1161kJ的能量。每氧化1mol葡萄糖释放出来的能量是2870kJ,其中只有1161kJ被保留在ATP中,它们可供细胞生命活动利用。这就是说,有氧呼吸的能量转换效率约为40%左右,其余的能量则以热能的形式散失或作他用。板书无氧呼吸无氧呼吸是细胞在缺氧的条件下进行
10、的,有机物的氧化分解不彻底,产生的能量较少。微生物的无氧呼吸通常称为发酵,有两种类型:酒精发酵和乳酸发酵。 C6H12O6+2ADP+2Pi2C2H5OH+2CO2+2ATP C6H12O6+2ADP+2Pi2C3H6O3+2ATP 从上述反应式可以看出,细胞在有氧呼吸时,汲取O2的量与放出的CO2量相同,而无氧呼吸时不须要O2,但产生CO2。这样,假如某种生物呼吸时,汲取O2的量与放出CO2的量相同,则该生物只进行有氧呼吸;假如某种生物不汲取O2,但有CO2释放,则说明该生物只进行无氧呼吸;假如某种生物释放的CO2量比汲取的O2的量多,则说明该生物既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸。在有氧呼吸与
11、无氧呼吸同时存在时,哪种细胞呼吸占优势,则要从CO2的释放量与O2汲取量的差值来计算。 有氧呼吸与无氧呼吸的关系如下表。(操而记之) 有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件须要O2、酶和相宜的温度不须要O2,须要酶和相宜的温度呼吸场所第一阶段在细胞质基质中,其次、三阶段在线粒体内全过程都在细胞质基质内分解产物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸释放能量较多,1mol葡萄释放能量2870kJ,其中1161kJ转移至ATP中1mol葡萄糖释放能量19665kJ(生成乳酸)或222kJ(生成酒精),其中均有6108kJ转移至ATP中相同点其实质都是:分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动须要相互联系第一阶段
12、(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同,之后在不同条件下,在不同的场所沿不同的途径,在不同的酶作用下形成不同的产物: 旁栏思索题学生思索探讨回答,老师提示。提示一般来说,假如无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多,会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的状况下,随着发酵产物(如酒精)的增多,养分物质的削减以及pH发生改变等的影响,它的繁殖速率渐渐下降,死亡率渐渐上升,酒精发酵最终就会停止。其他的例子如用乳酸杆菌使牛奶发酵形成酸牛奶,最终状况也是这样。板书二、细胞呼吸的应用资料分析学生思索探讨回答,老师提示。提示1.选用“创可贴”等敷料包扎伤口,既为伤口敷上了药物,又为伤口创建了疏松透气的环境、避开厌氧病原
13、菌的繁殖,从而有利于伤口的痊愈。酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在相宜的通气、温度和pH等条件下,进行有氧呼吸并大量繁殖;在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气足够和具有酒精底物的条件下,醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。在无氧条件下,谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工,就成为谷氨酸钠味精。对于板结的土壤刚好进行松土透气,可以使根细胞进行充分的有氧呼吸,从而有利于根系的生长和对无机盐的汲取。此外,松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖,这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分
14、解,从而有利于植物对无机盐的汲取。水稻的根系适于在水中生长,这是因为水稻的茎和根能够把从外界汲取来的氧气通过气腔运输到根部各细胞,而且与旱生植物相比,水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是,水稻根的细胞仍旧须要进行有氧呼吸,所以稻田须要定期排水。假如稻田中的氧气不足,水稻根的细胞就会进行酒精发酵,时间长了,酒精就会对根细胞产生毒害作用,使根系变黑、腐烂。较深的伤口里缺少氧气,破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以,伤口较深或被锈钉扎伤后,患者应刚好请医生处理。有氧运动是指人体细胞充分获得氧的状况下所进行的体育熬炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反,百米冲刺和马拉松长跑等无氧运
15、动,是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中,肌细胞因氧不足,要靠乳酸发酵来获得能量。因为乳酸能够刺激肌细胞四周的神经末梢,所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。2.胖人通过适量的运动,细胞呼吸的速率会加快,细胞内有机物的分解会增加,体重就会下降。应当将蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷凉的地方贮存,这样能够降低细胞呼吸的速率,削减细胞内有机物的损耗。 第3节(学案)ATP的主要来源细胞呼吸自我测评 一、选择题 1下列关于细胞呼吸的说法中,不正确的是()。 A细胞呼吸事实上是在细胞内进行的呼吸作用 B细胞呼吸事实上就是细胞与环境间的气体交换 C细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”过程 D细胞呼吸是细胞
16、中有机物的一系列氧化分解过程 2细胞呼吸最主要的生理意义是()。 A分解有机物B为生命活动供应热量C释放能量D为生命活动供应ATP 3利用酵母菌发酵生产酒精时,投放适当的原料和在产生酒精阶段要限制的必要条件分别是()。 A玉米粉和有氧B大豆粉和有氧C玉米粉和无氧D大豆粉和无氧 4下图表示酵母菌在不同氧浓度下产生ATP数量改变曲线的是()。 5检验酵母菌细胞呼吸产物时,常用到一些特别的颜色反应,有关的描述不正确的是()。 ACO2可使澄清的石灰水变浑浊 BCO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 C乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色 D乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反
17、应变成灰绿色 6外界空气中的一个氧气分子,通过呼吸道进入血液循环,由红细胞携带,最终进入骨骼肌细胞的线粒体参加有氧呼吸,至少穿过了多少层膜?()。 A5B7C9D11 7细胞色素C是一种含有铁卟啉辅基的复合蛋白,分布在线粒体内膜上,起传递电子和H的作用。细胞色素C是在有氧呼吸哪一阶段起作用?() A第一阶段B其次阶段C第三阶段D每一阶段 8与有氧呼吸相比,水稻进行无氧呼吸产生的能量削减,是因为还有部分能量()。 A留在丙酮酸分子中B留在乳酸分子中C留在酒精分子中D留在ATP分子中 9假如发面时间过长,面团会变得松软,含水量也会增加,其缘由是()。 A长时间无氧呼吸产生大量的水B有氧呼吸产生CO
18、2和水 C酵母菌自身物质分解产生水D酵母菌能使面粉中的结合水转变成自由水 10下列关于种子萌发时细胞呼吸特点的叙述中,错误的是()。 A相同条件下同质量的花生种子萌发所需氧气量比水稻种子萌发时的需氧量多 B干重相等的甲、乙两份种子,甲浸水后萌发,乙消毒后浸水萌发,分别置于保温瓶中,一段时间后,甲瓶中温度稍高 C冷库中完全隔绝氧气的风干种子不能进行细胞呼吸 D某种子萌发初期,释放的CO2是汲取O2的数倍,则其细胞呼吸方式以无氧呼吸为主 11葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质,对有氧呼吸的产物二氧化碳中的氧元素来源推断正确的是()。 A只来自葡萄糖B只来自水C只来自氧气D以上推断都不对 12在
19、细胞质基质和线粒体内均能完成的是()。 A葡萄糖丙酮酸B丙酮酸酒精 CADPPi能量ATPDHO2H2O 13将质量均为x克的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中,1h后测定O2的汲取量和CO2的释放量如下表,由此得出的推断不正确的是()。 改变量 O2相对浓度/ 0 1 2 3 5 7 10 15 20 25 O2汲取量/mol 0 0.1 0.2 0.3 0.35 0.5 0.6 0.7 0.8 1 CO2释放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 A在O2相对浓度为3时,苹果细胞既有无氧呼吸也有有氧呼吸 Bx克的果肉在O2相对浓度为3时每小
20、时分解葡萄糖0.15mol C表中最相宜贮藏苹果的环境O2相对浓度为5 DO2相对浓度为5时无氧呼吸和有氧呼吸强度均最弱 14葡萄糖在细胞内分解至丙酮酸的过程中,下列叙述正确的是()。 A是在线粒体中进行的无氧呼吸B需在有氧条件下进行 C不产生二氧化碳D反应速率不受温度影响 15下列对细胞呼吸的相关叙述中,不正确的是()。 A若细胞呼吸过程中有CO2放出,则可推断肯定不是乳酸发酵 B严峻缺铁的病人由于缺氧可能会出现乳酸中毒 C鲜牛奶酿制成酸奶容器必需密封,是为了防止产生的乳酸分解或挥发 D酵母菌进行细胞呼吸产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质 16一罐用葡萄糖溶液培育的酵母菌,由于混入氧气
21、,酵母菌就可进行两种细胞呼吸,假使全部酵母菌都在分解葡萄糖,且两种呼吸消耗葡萄糖的速度相等。当罐内产生的CO2与酒精的mol数之比为21时,有多少酵母菌在进行有氧呼吸?() A1/2B1/3C1/4D1/5 17用培育液培育三种细菌,让它们在三个不同的试管中生长,下图显示了细菌的生长层。假如此时往三支试管中通氧气,则细菌的繁殖速度将如何改变?() 选择项号试管号试管号试管A加快减慢不变B减慢加快加快C加快减慢减慢D减慢加快不变 18将某动物细胞研磨离心后,得到上清液(含细胞质基质)和沉淀物(含细胞器)。把等量上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中,进行两次试验:分别滴加等量
22、的葡萄糖、分别滴加等量的丙酮酸,在相宜的温度下,就能否生成CO2而言,下列说法正确的是()。 A甲试管两次都不能产生B丙试管两次都不能产生 C乙试管两次都能产生D甲、乙、丙至少各有一次能产生 19生物体内有机物氧化分解的总过程中,完全在线粒体中进行的是()。 AC6H12O66H2O6O26CO212H2O能量 B丙酮酸转化为乳酸 CC6H12O62C2H5OH2CO2能量 D丙酮酸和水形成CO2和H 20下列关于植物呼吸作用的叙述中,正确的是()。 A中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜 B是否产生CO2是两种细胞呼吸方式的主要区分 C高等植物进行有氧呼吸,不能进行无氧呼吸 D与高等动物相比独
23、有的细胞呼吸产物是乳酸 二、非选择题 21下图表示有氧呼吸的过程,请依据图回答下面的问题: (1)写出图中各标号代表的名称: ; ; ; (2)有氧呼吸的第一阶段在中进行,其他阶段在中进行; (3)若用18O标记C6H12O6,最终在中出现标记的18O;将一只试验小鼠放入含放射性18O2气体的容器内,18O2进入细胞参加有氧呼吸后,最先出现的放射性化合物是; (4)、分别代表; (5)写出图中形成ATP的反应式; (6)细胞完成图示有氧呼吸过程的最主要意义是。 22通过探究酵母菌细胞呼吸的方式,可以了解细胞呼吸的类型。 材料用具:液体石蜡油、质量浓度为0?1g/mL的葡萄糖溶液酵母培育液、保温
24、瓶、温度计、棉花等,设计活动程序: 取三只保温瓶,编号为A、B、C,如下图; A瓶注入煮沸的溶液的质量分数为0.1g/mL的葡萄糖溶液1L;B、C瓶注入未经煮沸的质量分数为0.1g/mL的葡萄糖溶液1L; 向A、B瓶中加入等量的酵母培育液,C号瓶中不加入酵母菌培育液; 向A号瓶中注入液体石蜡; 3个瓶中放入温度计,并用棉团塞住瓶口,以固定温度计并保证保温瓶通气; 24h后视察并记录3个保温瓶温度数据。 分析探讨: (1)A瓶的溶液煮沸的目的是什么?为什么要冷却后再加入酵母菌?注入液体石蜡的目的是什么? (2)设置C瓶的目的是什么? (3)A、B两瓶的试验结果不同说明白什么?倒掉石蜡油,闻一闻A
25、瓶内有什么气味? 23下图表示生物体内葡萄糖分解代谢过程,请依据图回答下面的问题: (1)反应中,在细胞质基质中进行的是,可在人体细胞中进行的; (2)粮食储存过程中,有时会发生粮堆湿度增大现象,这是因为;有时粮堆内会有“发热”现象,这是因为。 24下图表示某种植物非绿色器官在不同氧气浓度下CO2释放量和O2汲取量的改变,请依据图回答下面的问题: (1)在外界氧浓度10以下时,该器官的细胞呼吸方式是; (2)无氧呼吸强度与氧气浓度之间的关系是; (3)实线和虚线相交于C点,对于B、C点,以下叙述正确的是()。 AB点无氧呼吸强度最弱 BB点植物呼吸作用最弱 CC点植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼
26、吸 DC点植物只进行有氧呼吸,无氧呼吸被完全抑制 (4)AB段表示CO2释放量削减,其缘由是; (5)图中阴影部分的面积代表; (6)当外界氧浓度为45时,该器官CO2的释放量相对值为0.6,而O2的汲取量相对值为0.4。此时无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的倍。 25下图的试验装置用于测量大麦种子的细胞呼吸速率。试验起先时,图中有色液体处于“0”标记位,两套装置建成后静置1h,试验结果如图。 (1)装置A、B的试验结果是。 (2)图中有色溶液和筒状滤纸各起什么作用?。 (3)若将图中金属网换成圆木板是否更好?为什么?。 (4)装置B中对大麦种子进行灭菌处理,目的是什么?。 (5)计
27、算大麦种子的氧气汲取速率(mm3g-1h-1)。 第3节(学案)ATP的主要来源细胞呼吸学习导航 1.学习目标 (1)说出线粒体的结构和功能,分析线粒体与功能相适应的结构特点。 (2)举例说明无氧呼吸与有氧呼吸的异同,说明有氧呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径,认同生命过程不是孤立的而是有机联系的观点。 (3)说明细胞呼吸的原理,并探讨其在生产和生活实际中的应用,理解科学、技术、社会之间的关系。 (4)进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。 2学习建议 (1)本节内容首先要通过对酵母菌细胞呼吸的方式的探究,学会在试验中如何限制试验条件、检测和分析比照试验的结果,相识有氧呼吸和无氧呼吸的条件和生成物;推
28、而广之,总结出细胞呼吸的概念、方式和意义。 (2)运用比较法,梳理有氧呼吸和无氧呼吸过程各阶段发生的场所、物质改变和能量改变的特点。例如,有氧呼吸全过程分为几个阶段?在线粒体中进行的是哪个阶段?释放能量的是哪个阶段?释放能量最多的是哪个阶段?哪个阶段产生H?有水参加、有水生成的分别是哪个阶段?CO2在哪个阶段产生?O2在哪个阶段参加细胞呼吸?有机物分解放出的能量的去向如何? 用表格的形式,对有氧呼吸和无氧呼吸进行比较,对有机物在生物体外的燃烧过程和在生物体内的氧化分解具有的不同的特点进行比较。 有比较才有鉴别,这样,通过各种“信号”的刺激可使自己对细胞呼吸的第一次感知深刻而显明,才能将有关内容
29、精确地同化到自己的学问体系中。 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 区分 条件 有机物分解程度 反应场所 释放能量多少 联系 过程 实质 意义 葡萄糖在体外燃烧 葡萄糖在细胞内燃烧 相同之处 不同之处 反应条件、是否可控 能量转化 产物种类 (3)亲密联系生产和生活中的事实,分析细胞呼吸原理在生产和生活中的应用,除了分析教科书中的相关图文资料,还要特殊留意联系有争辩价值的事例,在探讨争论中提升对细胞呼吸的相识。例如,蛔虫能否在体外有氧环境中培育?用酵母菌酿制果酒时为何总先来“水”后来“酒”?在储存水果、蔬菜、种子时要从哪些方面考虑?肯定要在肯定无氧环境中才能延长储存时间吗?种子堆放时为什么会发热? 第22页 共22页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页