第五章細胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)細胞呼吸原理和應(yīng)用（2）——有氧呼吸——教學(xué)目標及核心素養(yǎng)1.從結(jié)構(gòu)與功能觀描述線粒體適于進行有氧呼吸的結(jié)構(gòu)。2.從物質(zhì)和能量的視角分析有氧呼吸過程各階段的物質(zhì)和能量變化，構(gòu)建有氧呼吸過程的模型。重點難點教學(xué)重點：

1.有氧呼吸過程中物質(zhì)與能量的變化。2.構(gòu)建有氧呼吸過程模型。教學(xué)難點：

1.有氧呼吸過程中物質(zhì)與能量的變化。2.構(gòu)建有氧呼吸過程模型。

溫故知新：酵母菌的呼吸方式一、探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌細胞有氧呼吸時產(chǎn)生[1]

和[2]

____，無氧呼吸時產(chǎn)生[3]

和[4]

。鑒定CO2

時可以用[5]

或[6]

，酒精能讓[7]

條件下的[8]

由[9]

色變?yōu)閇10]

色。二、細胞呼吸的概念細胞呼吸是指有機物在[11]

經(jīng)過一系列的氧化分解，生成[12]

產(chǎn)物，釋放出[3]

并生成[4]

的過程。CO2水酒精CO2澄清的石灰水溴麝香草酚藍水溶液酸性重鉻酸鉀橙灰綠細胞內(nèi)二氧化碳或其他能量ATP任務(wù)2：有氧呼吸的過程一、有氧呼吸場所分析假說2：有氧呼吸是在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi)共同完成的。提出假說：假說1：有氧呼吸是在線粒體內(nèi)完成的。實驗材料：

酵母菌，葡萄糖溶液，以及各種試劑和儀器；實驗思路：3.向3組試管中分別加入等量的葡萄糖溶液，在相同且適宜的溫度等條件下，保溫一段時間，檢測3組試管中的葡萄糖含量。2.把上清液、線粒體、酵母菌勻漿分別放入A、B、C三支試管中。1.將酵母菌研磨、分離上清液（細胞質(zhì)基質(zhì)）和線粒體。任務(wù)2：有氧呼吸的過程一、有氧呼吸場所分析實驗結(jié)果：A組B組C組細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體細胞勻漿加入等量葡萄糖任務(wù)2：有氧呼吸的過程一、有氧呼吸場所分析葡萄糖可以在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解；葡萄糖不能被線粒體直接分解；線粒體促進了葡萄糖的分解。實驗結(jié)論：大量的科學(xué)研究表明：

有氧呼吸的場所包括細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。先由細胞質(zhì)基質(zhì)完成葡萄糖的初步分解，之后由線粒體完成剩下的部分。任務(wù)2：有氧呼吸的過程一、有氧呼吸場所分析1.有氧呼吸第一階段分析閱讀下列材料，回答細胞質(zhì)基質(zhì)為葡萄糖的分解提供了什么物質(zhì)？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)酵母汁液（主要成分是細胞質(zhì)基質(zhì)）能夠發(fā)酵（分解）葡萄糖，但將酵母汁液加熱到50℃以上，便會失效。酵母汁液經(jīng)過透析（除去小分子物質(zhì)）以后，也失去了發(fā)酵能力。任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程提供了酶和小分子物質(zhì)1.有氧呼吸第一階段分析資料：細胞質(zhì)基質(zhì)中的一種小分子物質(zhì)——NAD＋(氧化型輔酶Ⅰ)，實際上是電子和氫離子的載體，能夠與葡萄糖氧化過程中脫下來的氫離子和電子結(jié)合，形成NADH(還原型輔酶Ⅰ)。NADH在后續(xù)的反應(yīng)中還會解離出電子和氫離子，使得電子和氫離子能夠繼續(xù)用于后續(xù)的反應(yīng)。而NAD＋則可以重新結(jié)合新的電子和氫離子。由于NADH攜帶了電子和氫離子，因此具有較強的還原性，通?？梢园阉喕癁閇H]。任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程NAD＋(氧化型輔酶Ⅰ)NADH(還原型輔酶Ⅰ)NAD＋(氧化型輔酶Ⅰ)H+e-H+e-葡萄糖（C6H12O6）↓↓↓↓↓↓2C3H4O3（丙酮酸）細胞質(zhì)基質(zhì)多種酶1.有氧呼吸第一階段分析任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程NAD+NADH（[H]）ADP+Pi

ATP（少量）C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+能量（少量）熱能（多）ATP中活躍的化學(xué)能（少）2.有氧呼吸第二階段分析任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程線粒體基質(zhì)輸入的物質(zhì)輸出的物質(zhì)簡化圖解H2OCO22.有氧呼吸第二階段分析任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程線粒體基質(zhì)H2OCO2+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+

20[H]

+少量能量

熱能（多）ATP中活躍的化學(xué)能（少）特點：[H]和O2參與反應(yīng)。3.有氧呼吸第三階段分析任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程線粒體內(nèi)膜釋放大量能量，產(chǎn)生大量ATP。場所：線粒體內(nèi)膜第一階段產(chǎn)生的4[H]第一階段產(chǎn)生的20[H]6O212H2O大量ATP酶12H2O+大量能量

24[H]

+6O2熱能（多）ATP中活躍的化學(xué)能（少）任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜C6H12O6酶2C3H4O34[H]+少量能量2C3H4O36H2O6H2O酶6CO220[H]少量能量24[H]6O212H2O大量能量任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程有氧呼吸過程的概念模型用文字、符合和箭頭構(gòu)建有氧呼吸過程的概念模型（物質(zhì)、能量變化）任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程4.各階段特征比較：有氧呼吸

場所反應(yīng)物產(chǎn)物釋放能量第一階段第二階段第三階段細胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量線粒體基質(zhì)丙酮酸和水CO2、[H]少量線粒體內(nèi)膜[H]、O2H2O大量第一階段反應(yīng)式：第二階段反應(yīng)式：第三階段反應(yīng)式：C6H12O6酶+4[H]

+少量能量

2C3H4O3

+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+20[H]

+

少量能量

酶12H2O

+大量能量

24[H]

+

6O2任務(wù)2：有氧呼吸的過程二、有氧呼吸過程5.有氧呼吸總反應(yīng)式：C6H12O6

+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶6.有氧呼吸中元素去向：a.C原子的運動軌跡：C6H12O62C3H4O36CO

2b.H原子的運動軌跡：C6H12O64[H]2C3H4O320[H]12H2O+6H2Oc.O原子的運動軌跡：C6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O任務(wù)2：有氧呼吸的過程7.有氧呼吸的能量利用特點：葡萄糖CO2+H2O能量2870kJ977.28kJ（約34.05％）ADP＋PiATP用于各項生命活動熱能（體溫的來源）1892.72KJ(約65.95%)

1mol葡萄糖徹底氧化分解，共釋放2870kJ能量，其中一部分以熱能形式散失(約65.95%)；另一部分轉(zhuǎn)移到ATP中(977.28kJ，約34.05%)儲存，約形成32個ATP。二、有氧呼吸過程任務(wù)2：有氧呼吸的過程2.有氧呼吸的能量利用特點：思考：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？特點：①有氧呼吸過程溫和。②有氧呼吸進行時有機物中的能量經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)逐步釋放。③有氧呼吸釋放的能量的去路：大部分以熱能形式散失；少部分儲存在ATP中。任務(wù)2：有氧呼吸的過程2.有氧呼吸的能量利用特點：思考：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？意義：保證有機物中的能量得到最充分的利用，主要表現(xiàn)在兩個方面：①可以使有機物中的能量逐步地轉(zhuǎn)移到ATP中；②能量緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)。任務(wù)2：有氧呼吸的過程三、有氧呼吸的概念

指細胞在氧的參與下，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，生成大量ATP的過程。分析：線粒體的結(jié)構(gòu)有哪些適于其功能的特點？線粒體電鏡照片任務(wù)2：有氧呼吸的過程分析：線粒體的結(jié)構(gòu)有哪些適于其功能的特點？任務(wù)2：有氧呼吸的過程外膜內(nèi)膜嵴基質(zhì)DNA/RNA核糖體分布有氧呼吸的酶線粒體適應(yīng)于有氧呼吸的主要特點：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。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。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。小結(jié)1.有氧呼吸的過程場所：______________物質(zhì)變化：_______________________________產(chǎn)能情況：___________第一階段場所：______________物質(zhì)變化：_______________________________產(chǎn)能情況：____________第一階段場所：______________物質(zhì)變化：_________________________產(chǎn)能情況：_____________第一階段細胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O6酶+4[H]

2C3H4O3

少量能量

線粒體基質(zhì)+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+20[H]

少量能量

線粒體內(nèi)膜酶12H2O

24[H]

+

6O2大量能量

小結(jié)2.總反應(yīng)式剖析有氧呼吸反應(yīng)式中的能量與ATP的關(guān)系：①有氧呼吸各個階段的反應(yīng)式和總反應(yīng)式中的能量都不能寫成ATP，因為ATP并不是有氧呼吸的直接產(chǎn)物，只是糖類等有機物氧化分解時釋放的部分能量可以用于合成ATP。②有氧呼吸各個階段釋放的能量和總反應(yīng)式中釋放的能量，都有兩條去路：大部分以熱能形式散失，小部分用于ATP合成。小結(jié)【易錯提醒】（1）原核生物（如藍藻、硝化細菌等）雖然沒有線粒體，但也能進行有氧呼吸，其有氧呼吸的場所是細胞質(zhì)和細胞膜內(nèi)表面。（2）真核生物中哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲中無線粒體，只能進行無氧呼吸。（3）葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物質(zhì)，但不是唯一的物質(zhì)。（4）葡萄糖不能進入線粒體，需要在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能進入線粒體中進一步分解。（5）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。（6）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。（7）反應(yīng)式中間不能用等號，要用箭頭。（8）反應(yīng)條件“酶”不能省去?！镜淅?】動物細胞中，葡萄糖的部分代謝過程如下圖。下列說法正確的是

（

）A.乙來源于甲和C6H12O6

，丙和丁代表不同化合物B.有氧條件下，過程①②發(fā)生在線粒體基質(zhì)中C.過程③發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，可產(chǎn)生大量能量D.用18O標記C6H12O6

，在物質(zhì)丙中可檢測到18O【解析】分析圖示可知，甲是丙酮酸，乙是［H］，丙是產(chǎn)物水，丁是原料水，A項錯誤。過程①表示細胞呼吸的第一個階段，場所在細胞質(zhì)基質(zhì)；過程②表示有氧呼吸的第二個階段，場所在線粒體基質(zhì)，B項錯誤。過程③表示有氧呼吸的第三個階段，場所在線粒體內(nèi)膜，可釋放大量能量，C項正確。丙（水）中的O來自O(shè)2，不是來自葡萄糖，D項錯誤?！敬鸢浮緾C【變式1】下圖表示有氧呼吸過程，下列有關(guān)說法正確的是（） A.①②④中數(shù)值最大的是①B.③代表的是O2

C.有氧呼吸的三個階段所需的酶相同D.⑤參與的過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上【解析】A.分析題圖可知：①②④分別代表有氧呼吸第一、二和三階段所釋放的能量，其中第三階段所釋放的能量④的數(shù)值最大。A錯誤。B、C、D.有氧呼吸的第一階段發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，第二和第三階段分別發(fā)生在線粒體的基質(zhì)和內(nèi)膜上。有氧呼吸三個階段發(fā)生的場所不同，所需的酶不同。③代表參與有氧呼吸第二階段反應(yīng)的原料H2O，不是O2。⑤為O2，參與的過程是有氧呼吸的第三階段，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上。【答案】D D【典例2】如圖為線粒體的結(jié)構(gòu)示意圖。在相應(yīng)區(qū)域中會發(fā)生的生物過程是

（）A.②處發(fā)