第三節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用高一生物學(xué)必修一第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用目標(biāo)010203有氧呼吸和無氧呼吸利用結(jié)構(gòu)與功能觀分析線粒體結(jié)構(gòu)與細(xì)胞呼吸的關(guān)系。(生命觀念）細(xì)胞呼吸方式根據(jù)實驗?zāi)康?，設(shè)計探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實驗裝置，實施方案，觀察實驗結(jié)果，得出正確結(jié)論。（科學(xué)探究）應(yīng)用實例運用細(xì)胞呼吸原理，對生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用實例作出科學(xué)解釋。（社會責(zé)任）一、有氧呼吸任務(wù)一：請同學(xué)們自主閱讀課本，小組合作完成以下問題：1.有氧呼吸的主要場所？主要場所適于進行有氧呼吸的特點有哪些？2.有氧呼吸各階段特征。3.有機物中能量的去路有哪些？絕大部分能量去路呢？4.總結(jié)有氧呼吸的概念。5.同有機物在生物體外燃燒相比，有氧呼吸具有哪些不同的特點？有氧呼吸

場所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能反應(yīng)式第一階段第二階段第三階段總反應(yīng)式1、主要場所：線粒體外膜內(nèi)膜DNA/RNA核糖體嵴基質(zhì)分布有氧呼吸的酶一、有氧呼吸（1）線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,大大增加了線粒體的內(nèi)膜表面積（2）線粒體內(nèi)膜和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。一、有氧呼吸2、線粒體適應(yīng)于有氧呼吸的主要特點：一、有氧呼吸3、過程：線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖2丙酮酸酶少量能量CO2酶酶O2大量能量少量能量H2OH2O2丙酮酸少量[H]大量[H][H]指的是由氧化型輔酶Ⅰ（NAD+）轉(zhuǎn)化成的還原型輔酶Ⅰ（NADH）一、有氧呼吸3、過程：第一階段第二階段第三階段C6H12O6酶2丙酮酸+

4[H]+能量（少）葡萄糖的初步分解場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)6CO2+

20[H]+能量（少）

2丙酮酸+6H2O酶丙酮酸徹底分解的場所線粒體基質(zhì)酶12H2O+大量能量24[H]+6O2[H]的氧化場所線粒體內(nèi)膜一、有氧呼吸4、各階段特征比較：有氧呼吸

場所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能第一階段第二階段第三階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量丙酮酸CO2、[H]少量[H]、O2H2O大量線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜一、有氧呼吸4、各階段特征比較：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶一、有氧呼吸5、有氧呼吸總反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶物質(zhì)變化有機物（葡萄糖）無機物（CO2+H2O）能量變化有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能+散失的熱能一、有氧呼吸5、有氧呼吸總反應(yīng)式：化學(xué)式前后的水分子能否抵消？如若不能，請說明理由？不能，理由如下：①反應(yīng)物的水是在線粒體基質(zhì)中參與反應(yīng)的，而產(chǎn)物中的水在線粒體內(nèi)膜中產(chǎn)生；②反應(yīng)物中水在有氧呼吸第二階段被消耗，而產(chǎn)物水在有氧呼吸第三階段產(chǎn)生。一、有氧呼吸5、有氧呼吸總反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶【有氧呼吸】指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，同時生成大量ATP的過程。問：為什么線粒體不能直接氧化分解葡萄糖？①線粒體膜上沒有葡萄糖載體；②線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。一、有氧呼吸6、有氧呼吸定義：1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ能量，可以使977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請你計算一下，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？1mol的葡萄糖2870KJ少部分儲存于ATP中大部分以熱能形式散失釋放能量977.28KJ1892.72KJ一、有氧呼吸7、有氧呼吸的能量利用特點：區(qū)別：有氧呼吸過程溫和有機物中的能量經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)逐步釋放有氧呼吸釋放的部分能量儲存在ATP中【意義】可使有機物中的能量逐步轉(zhuǎn)移到ATP中，保證能量得到最充分的利用；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對穩(wěn)定。一、有氧呼吸7、有氧呼吸的能量利用特點：與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這對于生物體來說具有什么意義？①反應(yīng)式中的能量不能寫成ATP，因為葡萄糖中的能量只有一部分儲存在ATP中。②反應(yīng)式前后的H2O不能消去。反應(yīng)過程中，在第二階段消耗了水，而第三階段生成了水。③反應(yīng)式中間不能用等號，要用箭頭。④反應(yīng)條件“酶”不能省去。⑤不要認(rèn)為細(xì)胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解為例來介紹有氧呼吸過程。一、有氧呼吸8、注意點：人在劇烈運動后，肌肉會發(fā)酸；蘋果儲藏久了會有酒味。請分析出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因？二、無氧呼吸PARTONE無氧呼吸

場所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能反應(yīng)式第一階段第二階段總反應(yīng)式任務(wù)二：請自主閱讀課本，小組合作完成以下問題。1.無氧呼吸的場所、反應(yīng)物、產(chǎn)物和總反應(yīng)式分別是什么？二、無氧呼吸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體C6H12O6(葡萄糖)散失ATP酶[H]能量丙酮酸酶C2H5OH(酒精)

CO2C3H6O3（乳酸）酶1、過程：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)二、無氧呼吸C6H12O6

2丙酮酸+

4

[H]+2C2H5OH（酒精）+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）酶第一階段：第二階段：少能2ATP熱能與有氧呼吸第一階段完全相同細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)不釋放能量問：通過以上的學(xué)習(xí)，請總結(jié)出無氧呼吸的兩類總反應(yīng)式。1、過程：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)二、無氧呼吸無氧呼吸

場所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能第一階段第二階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O62C3H4O3

[H]2C3H4O3

[H]少量能量無能量2C3H6O32C2H5OH和CO2

2、各階段特征比較：二、無氧呼吸C6H12O62C2H5OH+

2CO2+能量（少量）酶⑴

酒精發(fā)酵實例：酵母菌、大多數(shù)高等植物實例：①人和動物細(xì)胞②乳酸菌、③某些植物的特殊器官馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚⑵

乳酸發(fā)酵C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量（少量）酶問：同樣是分解葡萄糖，為何無氧呼吸只能釋放少量能量？形象記憶：馬吃甜玉米3、總反應(yīng)式：二、無氧呼吸葡萄糖中的能量儲存在酒精/乳酸中（大部分）無氧呼吸釋放出來的能量（小部分）熱能散失（大部分）合成ATP（少部分）3、總反應(yīng)式：二、無氧呼吸同樣是分解葡萄糖，為何無氧呼吸只能釋放少量能量？【無氧呼吸】指細(xì)胞在__________參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過__________分解，釋放________能量,生成________ATP的過程。沒有氧氣不完全少量少量4、定義：二、無氧呼吸問：為什么無氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP，但要進行第二階段反應(yīng)呢？由于細(xì)胞中NAD＋的含量不多，隨著NADH的積累，NAD＋逐漸被消耗。當(dāng)NAD＋的含量很低時，細(xì)胞呼吸第一階段的過程就會停止，ATP的合成也會停止。因此為了保障通過細(xì)胞呼吸第一階段的持續(xù)以獲得ATP,NADH就要轉(zhuǎn)化成NAD＋來實現(xiàn)循環(huán)利用，來自NADH中的氫就會被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能運出細(xì)胞的，如果持續(xù)積累，也會抑制細(xì)胞呼吸第一階段的進行。二、無氧呼吸呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸不同點場所氧氣參與分解程度產(chǎn)物能量ATP生成階段相同點線粒體（主）和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)需要不需要CO2＋H2O乳酸或酒精＋CO2熱能（主）＋儲存在ATP中的化學(xué)能乳酸/酒精中的化學(xué)能（主）＋熱能＋儲存在ATP中的化學(xué)能徹底氧化分解不徹底氧化分解第一、第二、第三階段第一階段第一階段完全相同，反應(yīng)實質(zhì)相同，都能氧化分解有機物，釋放能量三、有氧呼吸與無氧呼吸的比較1.有氧呼吸的場所并非只是線粒體：真核細(xì)胞有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；原核細(xì)胞無線粒體，有氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)中和細(xì)胞膜上進行。2.葡萄糖分子不能直接進入線粒體被分解，必須在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸才能進入線粒體被分解。3.無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生ATP，第二階段不產(chǎn)生ATP，還要消耗第一階段產(chǎn)生的[H]。4.人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2只能是有氧呼吸的產(chǎn)物，因為人體細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，無CO2。5.無氧呼吸有機物氧化分解不徹底，還有大量能量儲存在乳酸或者酒精中。6.CO2不是判斷有氧呼吸是否發(fā)生的標(biāo)志三、有氧呼吸與無氧呼吸的比較酵母菌細(xì)胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。培養(yǎng)酵母菌酵母菌發(fā)酵問:都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？問:為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？問:在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精對它自身有什么意義？問:通過分析以上問題，思考酵母菌細(xì)胞呼吸是否一定需要氧呢？生物在有氧和無氧條件下是否都能進行細(xì)胞呼吸呢？請用實例來論證你的猜想。

通氣可以給酵母菌提供呼吸需要的氧氣，利于酵母菌進行旺盛的細(xì)胞分裂；

密封則是避免空氣進入，便于酵母菌在無氧條件下分解有機物產(chǎn)生酒精。

在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質(zhì)釋放能量多，這些能量可以為酵母菌細(xì)胞進行物質(zhì)代謝和細(xì)胞分裂提供充足的動力。

密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供少量能量。四、細(xì)胞呼吸的方式任務(wù)三：請同學(xué)們自主閱讀教材探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式相關(guān)內(nèi)容，小組合作完成以下問題。

1.你能對酵母菌細(xì)胞呼吸的方式提出什么問題？2.作出假設(shè):___________________________________________3.自變量？因變量？因變量如何檢測？4.實驗思路及預(yù)期結(jié)果。5.如何選擇器材設(shè)計實驗裝置酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液10%NaOH培養(yǎng)液澄清石灰水ABCDE橡皮球四、細(xì)胞呼吸的方式探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的產(chǎn)物分別是什么?實驗組組A：有氧呼吸組組B：無氧呼吸組（對比實驗）如何控制有氧和無氧的條件？怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？怎樣鑒定有無CO2產(chǎn)生？如何比較CO2產(chǎn)生的多少？無氧CO2和酒精產(chǎn)生CO2有氧產(chǎn)生四、細(xì)胞呼吸的方式實驗原理CO2的檢測①通入澄清的石灰水：②使溴麝香草酚藍水溶液：酒精的檢測酸性重鉻酸鉀溶液：澄清→渾濁藍→綠→黃由橙色變成灰綠色CO2產(chǎn)生的多少檢測：根據(jù)石灰水的混濁程度或溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短。探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式四、細(xì)胞呼吸的方式實驗步驟（1）配置酵母菌培養(yǎng)液排除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響取20g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A（500mL）和錐形瓶B（500mL）中，分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液。問題7:兩錐形瓶中酵母菌溶液的體積以及葡萄糖溶液的體積和濃度均保持一致是為什么？探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式四、細(xì)胞呼吸的方式實驗步驟（2）實驗過程及現(xiàn)象無氧呼吸酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB如何在通入空氣中去除CO2？B瓶應(yīng)封口放置一段時間后再連通澄清石灰水，為何？空氣有氧呼吸NaOH溶液可吸收空氣中的CO2。消耗瓶內(nèi)的氧氣，造成無氧環(huán)境。探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式四、細(xì)胞呼吸的方式結(jié)果分析（1）CO2的檢測及結(jié)論現(xiàn)象：結(jié)論：澄清石灰水都變渾濁，且有氧呼吸裝置比無氧呼吸的更渾濁。有氧呼吸與無氧呼吸都產(chǎn)生CO2，且有氧呼吸產(chǎn)生的更多。溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式四、細(xì)胞呼吸的方式結(jié)果分析（1）酒精的檢測及結(jié)論酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB空氣橙色重鉻酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色結(jié)論：有氧呼吸不產(chǎn)生酒精，無氧呼吸產(chǎn)生酒精。

由于葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化，因此應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖。探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式四、細(xì)胞呼吸的方式結(jié)果結(jié)論細(xì)胞呼吸有氧呼吸:產(chǎn)生大量二氧化碳和水無氧呼吸:產(chǎn)生酒精和少量二氧化碳絕大多數(shù)生物細(xì)胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸

酵母菌單細(xì)胞真菌，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式四、細(xì)胞呼吸的方式有同學(xué)認(rèn)為，在有氧呼吸實驗裝置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空氣中的CO2，以致可能對實驗結(jié)果有干擾，你同意嗎？你如何避免這種可能性的發(fā)生，以保證實驗更嚴(yán)謹(jǐn)？

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水A氣泵ECD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%NaOH溶液澄清石灰水澄清石灰水

D

氣泵EC酵母菌培養(yǎng)液D

A驗證空氣中的CO2是否完全被吸收延伸四、細(xì)胞呼吸的方式本實驗中哪個是對照組，哪個是實驗組？本實驗的兩組都是實驗組設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗，也叫相互對照實驗。對比實驗（相互對照實驗）酵母菌10%NaOH澄清石灰水有氧呼吸裝置酵母菌澄清石灰水無氧呼吸裝置四、細(xì)胞呼吸的方式（1）為生物體提供能量（2）生物體代謝的樞紐細(xì)胞呼吸能量熱能散失能量轉(zhuǎn)移ATPADPPi能量細(xì)胞分裂生長發(fā)育主動運輸肌肉收縮神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)C6H12O6CO2＋H2O丙酮酸葡萄糖甘油氨基酸細(xì)胞呼吸的意義：四、細(xì)胞呼吸的方式飲酒駕車是指車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的駕駛行為。醉酒駕車是指車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的駕駛行為。五、應(yīng)用實例（1）哪個階段產(chǎn)生CO2？（2）哪個階段有氧氣參與反應(yīng)？（3）哪個階段產(chǎn)生能量最多？（7）能產(chǎn)生ATP的場所是？1.在有氧呼吸過程中細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（5）哪個階段產(chǎn)生水？（4）哪個階段有水參與？（6）哪個階段產(chǎn)生[H]最多?第二階段第三階段第三階段第二階段第三階段第二階段六、練習(xí)2.概念結(jié)論速判:酵母菌在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,下列是關(guān)于酵母菌細(xì)胞呼吸的說法,請判斷正誤。(1)可以根據(jù)酵母菌有無產(chǎn)生CO2判斷其呼吸類型。()提示:酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都能產(chǎn)生CO2。(2)酵母菌有氧呼吸的全過程都發(fā)生在線粒體。(