生物（人教版）高中生物必修一第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用第1課時(shí)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.描述線粒體適于進(jìn)行有氧呼吸的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明有氧呼吸過(guò)程中物質(zhì)與能量的變化。2.比較有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的異同，闡明細(xì)胞呼吸的實(shí)質(zhì)。線粒體的結(jié)構(gòu)與功能（完成探究案1.2.3.4）1.細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所：線粒體外膜內(nèi)膜嵴基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（主要）線粒體外膜內(nèi)膜基質(zhì)含有與有氧呼吸相關(guān)的酶向內(nèi)折疊形成嵴，增大內(nèi)膜表面積也含有與有氧呼吸相關(guān)的酶一般地說(shuō)，線粒體均勻地分布在細(xì)胞質(zhì)中。但是，活細(xì)胞中的線粒體往往可以定向地運(yùn)動(dòng)到代謝比較旺盛的部位。肌細(xì)胞內(nèi)的肌質(zhì)體就是由大量變形的線粒體組成的，肌質(zhì)體顯然有利于對(duì)肌細(xì)胞的能量供應(yīng)。有氧呼吸過(guò)程2.1能+6H2O酶C6H12O6

2C3H4O3能酶

6CO2+

6O2+24[H]細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜12H2O+酶能4[H]+第一階段糖變酸葡萄糖的初步分解第二階段

丙酮酸的徹底分解你攪拌我攪拌，冒出氣泡CO2第三階段氫氧見(jiàn)化作純水御春寒注：這里的[H]是一種十分簡(jiǎn)化的表示方式，這一過(guò)程實(shí)際上是指氧化型輔酶I（NAD十)轉(zhuǎn)化成還原型輔酶I(NADH)。人為將有氧呼吸劃分為三個(gè)階段有氧呼吸過(guò)程（完成探究案5）2.2C6H12O62C3H4O3+4[H]+少量能量

（丙酮酸）酶6CO2+20[H]+少量能量酶2C3H4O3+6H2O12H2O+大量能量24[H]+6O2酶（場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）1.葡萄糖的初步分解（場(chǎng)所：線粒體基質(zhì)）2.丙酮酸的徹底分解（場(chǎng)所：線粒體內(nèi)膜）3.[H]的氧化有氧呼吸的總反應(yīng)式2.3約34%ATP酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量（2870KJ）約66%熱能有氧呼吸:是指細(xì)胞在O2的參與下，通過(guò)多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生CO2和H2O，釋放能量，生成大量ATP的過(guò)程。區(qū)別：1.有氧呼吸過(guò)程溫和。2.有機(jī)物中的能量經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)逐步釋放。3.有氧呼吸釋放的部分能量?jī)?chǔ)存在ATP中?！鹃喿xP93，完成探究案6】有氧呼吸與有機(jī)物體外燃燒的有何異同？相同：有氧呼吸和有機(jī)物體外燃燒的本質(zhì)是一致的，都是有機(jī)物氧化分解釋放能量的過(guò)程。P93思考·討論1.在細(xì)胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請(qǐng)你計(jì)算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP？轉(zhuǎn)化效率大約是：977.28/2870=34%轉(zhuǎn)化為ATP的ADP為：977.28/30.54=32mol2.與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級(jí)釋放能量的，這對(duì)于生物體來(lái)說(shuō)具有什么意義？

燃燒是一種迅速釋放能量的過(guò)程,而有氧呼吸過(guò)程則是逐步緩慢釋放能量,這種方式保證有機(jī)物中的能量得到最充分的利用,主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:可以使有機(jī)物中的能量逐步地轉(zhuǎn)移到ATP中;能量緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。P93思考.討論（完成探究案7）無(wú)氧呼吸過(guò)程（完成探究案9）3.1能酶C6H12O6

2C3H4O3+4[H]酶

2C2H5OH+2CO2細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

2C3H6O3酶第一階段與有氧呼吸第一階段完全一樣第二階段丙酮酸在不同酶的催化下，分解為酒精和二氧化碳或者轉(zhuǎn)化為乳酸C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量例：高等動(dòng)物（如肌細(xì)胞）、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等）。C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酒精發(fā)酵例：大多數(shù)植物（如水稻根、蘋(píng)果果實(shí)）、酵母菌。無(wú)氧呼吸的總反應(yīng)式（完成探究案8）3.4注：微生物的無(wú)氧呼吸叫做發(fā)酵。但工業(yè)上的發(fā)酵并非完全無(wú)氧，比如醋酸發(fā)酵。乳酸發(fā)酵無(wú)氧呼吸：是指細(xì)胞在沒(méi)有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過(guò)不完全分解，釋放出少量能量的過(guò)程。同樣是分解葡萄糖，無(wú)氧呼吸中葡萄糖的大部分能量仍存留在酒精或乳酸中，如1mo葡萄糖分解成乳酸后，只釋放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，近69%的能量都以熱能形式散失了。正因?yàn)槿绱?，大部分生物體在長(zhǎng)期缺氧狀態(tài)下，無(wú)法生存。此外酒精和乳酸的大量積累對(duì)生物體也是有害的。但無(wú)氧呼吸可作為特殊情況下有氧呼吸的補(bǔ)充，是生物適應(yīng)性的表現(xiàn)。人體肌細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸，能在肝臟中再次轉(zhuǎn)化為葡萄糖。無(wú)氧呼吸的定義3.5注：只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸的真核生物(如蛔蟲(chóng))，其細(xì)胞內(nèi)一般無(wú)線粒體。P94有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的比較3.6項(xiàng)目有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)條件

場(chǎng)所

分解程度

產(chǎn)物

能量釋放

相同點(diǎn)反應(yīng)條件

本質(zhì)

過(guò)程第一階段從葡萄糖到丙酮酸完全相同意義為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量P94有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的比較3.6項(xiàng)目有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)條件氧氣、多種酶無(wú)氧、需要多種酶場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(第一階段)、線粒體(第二、三階段)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分解程度葡萄糖被徹底分解葡萄糖分解不徹底產(chǎn)物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2能量釋放大量少量，未釋放能量?jī)?chǔ)存在酒精或乳酸中相同點(diǎn)反應(yīng)條件需酶和適宜溫度本質(zhì)氧化分解有機(jī)物，釋放能量，生成ATP供生命活動(dòng)所需過(guò)程第一階段從葡萄糖到丙酮酸完全相同意義為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量小結(jié)：何為細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，生成CO2或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過(guò)程。也稱呼吸作用。細(xì)胞呼吸的意義3.7為什么說(shuō)細(xì)胞呼吸在生命活動(dòng)的能量供應(yīng)中有重要作用？為什么說(shuō)呼吸作用過(guò)程是各種有機(jī)物相互轉(zhuǎn)化的樞紐？生物體內(nèi)的糖類，脂質(zhì)，蛋白質(zhì)等有機(jī)物都富含能量，但這些能量不能直接供各種生命活動(dòng)利用，需要通過(guò)呼吸作用分解有機(jī)物，釋放能量，轉(zhuǎn)化到能量通貨“ATP”中，由ATP直接推動(dòng)各種生命活動(dòng)的進(jìn)行，如細(xì)胞分裂，礦質(zhì)元素的吸收，有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化等。呼吸作用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物是合成另外一些新物質(zhì)的原料。呼吸作用能把生物體內(nèi)的糖代謝，脂質(zhì)代謝，蛋白質(zhì)代謝等連成一個(gè)整體，成為體內(nèi)各種有機(jī)物相互轉(zhuǎn)化的樞紐。蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)代謝，都可以通過(guò)細(xì)胞呼吸過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。2.提示:有氧呼吸第一階段與無(wú)氧呼吸第一階段完全相同,都不需要氧氣,都與線粒體無(wú)關(guān)。聯(lián)想到地球的早期以及原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu),可以大膽作出這樣的推測(cè):在生物進(jìn)化史上先出現(xiàn)無(wú)氧呼吸,而后才出現(xiàn)有氧呼吸。繼而推測(cè),地球早期的單細(xì)胞生物只進(jìn)行無(wú)氧呼吸,體內(nèi)骨骼肌細(xì)胞保留進(jìn)行無(wú)氧呼吸的能力,可以理解為漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化史在人類身上留下的印記同時(shí)也可以理解為人體在進(jìn)行長(zhǎng)跑等劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),在供氧不足的情況下,骨骼肌細(xì)胞保留一定的無(wú)氧呼吸來(lái)供能,有一定的適應(yīng)意義。完成P96二、拓展應(yīng)用第2小題同學(xué)們辛苦啦，休息一會(huì)吧！生物（人教版）高中生物必修一第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用第2課時(shí)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，認(rèn)識(shí)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的條件和產(chǎn)物。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的科學(xué)探究能力。復(fù)習(xí)提問(wèn)1.生物體生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì)是什么？2.生物體生命活動(dòng)所需的直接能源物質(zhì)是什么？糖類ATP那么，糖類中儲(chǔ)存的能量如何轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)所需要的直接能量ATP的呢？呼吸：

機(jī)體與環(huán)境之間O2和CO2交換的過(guò)程。對(duì)比呼吸和呼吸作用的區(qū)別細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸的方式：

細(xì)胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和無(wú)氧條件下是否都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸呢？是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，生成CO2或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過(guò)程。也稱呼吸作用。酵母菌：一種單細(xì)胞的真菌（真核生物），在有氧和無(wú)氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。人們通常用酵母和面，放置一段時(shí)間后就會(huì)成為發(fā)面，發(fā)面可以用來(lái)做包子饅頭等。為了促進(jìn)發(fā)面，有時(shí)還會(huì)向其中加入一點(diǎn)蔗糖。發(fā)面時(shí)，早期并沒(méi)有酒味，而后期會(huì)有酒味。

我們喝的啤酒、白酒、米酒、醫(yī)院里的酒精、化妝品中的甘油，都是用酵母菌生產(chǎn)的。探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式1提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)置對(duì)照：預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式1酵母菌在什么條件下進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生酒精？不同條件下呼吸產(chǎn)生的CO2一樣多嗎？提出問(wèn)題作出假設(shè)無(wú)氧CO2和酒精產(chǎn)生CO2有氧產(chǎn)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟控制變量：自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量設(shè)置對(duì)照：CO2可使澄清石灰水變渾濁，也可在酸性環(huán)境下使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色。預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成【探究案1-2】1.關(guān)于酵母菌細(xì)胞呼吸的方式,請(qǐng)你提出要探究的問(wèn)題？

做探究實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要提出要探究的問(wèn)題,如:①在有氧和無(wú)氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的多少;②在有氧和無(wú)氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸是否產(chǎn)生酒精。2.根據(jù)已有的知識(shí),對(duì)你提出的問(wèn)題做出假設(shè)？

針對(duì)上述問(wèn)題,根據(jù)已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)(如酵母菌可用于釀酒、發(fā)面等)作出合理的假設(shè),如:酵母菌在有氧情況下進(jìn)行有氧呼吸,產(chǎn)生CO2多;在無(wú)氧情況下進(jìn)行無(wú)氧呼吸,產(chǎn)生少量的CO2和酒精。怎樣控制有氧和無(wú)氧的條件？怎樣鑒定有無(wú)酒精產(chǎn)生？怎樣鑒定有無(wú)CO2產(chǎn)生？如何比較CO2產(chǎn)生的多少？怎樣保證酵母菌在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能正常生活？利用提供的實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置1.1供選的材料和試劑帶活塞的錐形瓶若干連接導(dǎo)管若干酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水溴麝香草酚藍(lán)水溶液酸性重鉻酸鉀設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：組裝實(shí)驗(yàn)裝置1.2連通橡皮球(或氣泵)，讓空氣間歇性地依次通過(guò)3個(gè)錐形瓶(約50min)。再將實(shí)驗(yàn)裝置放到25-35℃的環(huán)境中培養(yǎng)8-10h。B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間，等瓶?jī)?nèi)O2消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。無(wú)氧呼吸裝置圖有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無(wú)氧呼吸裝置圖AB

完成教材P91圖旁思考題完成【探究案3（3）】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置及分析①第一組裝置中的第一個(gè)錐形瓶中盛放的試劑是NaOH溶液,其目的是？②第二組裝置中B瓶放置一段時(shí)間后,才能與裝有澄清石灰水的錐形瓶

連接,其目的是？【討論】裝置甲一定能排除空氣中CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾嗎？裝置乙也一定會(huì)是無(wú)氧的條件嗎？

如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置？使進(jìn)入A中的空氣先經(jīng)NaOH處理后,排除空氣中CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。讓酵母菌將B瓶中的氧氣消耗掉,確保產(chǎn)物CO2均來(lái)自無(wú)氧呼吸。在有氧呼吸裝置中添加裝有澄清石灰水的錐形瓶，以檢測(cè)進(jìn)入酵母菌培養(yǎng)液中的氣體沒(méi)有CO2。在無(wú)氧呼吸裝置的酵母菌培養(yǎng)液的表層滴加適量的植物油或石蠟油，可以完全隔絕O2以提供嚴(yán)格的無(wú)氧環(huán)境。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置1.4有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無(wú)氧呼吸裝置圖澄清的石灰水油層分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.3自變量：氧氣的有無(wú)。因變量：細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物------產(chǎn)生CO2的多少以及酒精的有無(wú)。無(wú)關(guān)變量：影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的其他因素。（如酵母菌的菌種，培養(yǎng)液的濃度和體積，溫度、PH等培養(yǎng)條件等）無(wú)氧呼吸裝置圖有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無(wú)氧呼吸裝置圖AB完成【探究案3】探究課題有氧呼吸無(wú)氧呼吸自變量控制通入空氣、保證O2的充分供應(yīng)先將錐形瓶?jī)?nèi)的O2消耗完,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶無(wú)關(guān)變量控制空氣先通入NaOH溶液中,除去CO2排除有氧呼吸的干擾自變量O2的有無(wú)因變量酵母菌的呼吸產(chǎn)物,即產(chǎn)生CO2的多少、酒精的有無(wú)無(wú)關(guān)變量酵母菌的菌種，培養(yǎng)液的濃度和體積，溫度、PH等培養(yǎng)條件等產(chǎn)物及鑒定1.2根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍(lán)水溶液變成黃色的時(shí)間長(zhǎng)短，可以檢測(cè)酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產(chǎn)生情況。各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入2支干凈的試管中。向試管中分別加入適量酸性重鉻酸鉀并輕輕振蕩，觀察試管中溶液的顏色是否由橙色變?yōu)榛揖G色。無(wú)氧呼吸裝置圖有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無(wú)氧呼吸裝置圖AB完成【探究案3】怎樣鑒定有無(wú)酒精產(chǎn)生？怎樣鑒定有無(wú)二氧化碳產(chǎn)生？

如何比較產(chǎn)生二氧化碳產(chǎn)生的多少？CO2的檢測(cè)：1.通入澄清的石灰水：澄清→渾濁2.溴麝香草酚藍(lán)水溶液：藍(lán)→綠→黃CO2多少：石灰水變渾濁的程度或產(chǎn)生渾濁的快慢或由藍(lán)→綠→黃所需時(shí)間長(zhǎng)短酒精的檢測(cè)：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng)：橙色→灰綠色通氣∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵∵ＡＢ兩只試管各加入等量的硫酸處理過(guò)的重鉻酸鉀無(wú)酒精有酒精分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.3對(duì)比試驗(yàn)：指設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)對(duì)結(jié)果的比較分析，來(lái)探究某種因素對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響。在本實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置了有氧和無(wú)氧兩種條件來(lái)探究酵母菌在不同氧氣條件下細(xì)胞呼吸的方式，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果都是事先未知的，通過(guò)對(duì)比可以看出：氧氣條件對(duì)細(xì)胞呼吸的影響。對(duì)比實(shí)驗(yàn)也是科學(xué)探究中常用的方法之一。無(wú)氧呼吸裝置圖有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無(wú)氧呼吸裝置圖AB

完成【探究案6】實(shí)驗(yàn)總結(jié)1.4酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸無(wú)氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸（消耗O2產(chǎn)生CO2）C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量無(wú)氧呼吸(不消耗O2產(chǎn)生CO2)C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量

酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下均能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，均能產(chǎn)生二氧化碳。在有氧的條件下，酵母菌產(chǎn)生的二氧化碳多于在無(wú)氧的條件下產(chǎn)生的二氧化碳。1.下列有關(guān)“探究酵母菌的呼吸方式”實(shí)驗(yàn)的敘述,不正確的是A.二氧化碳可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃B.在探究有氧呼吸的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,泵入的空氣應(yīng)去除CO2C.實(shí)驗(yàn)中需控制的無(wú)關(guān)變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等D.若澄清石灰水變混濁則說(shuō)明酵母菌的呼吸方式為有氧呼吸【練習(xí)1】1.選D解析:CO2可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃,因此可以用溴麝香草酚藍(lán)溶液檢測(cè)CO2;