資源簡介

第五章
細胞的能量供應和利用
第三節
細胞呼吸的原理和應用
一、學習目標\教學目標
1.分析細胞呼吸和有機燃料燃燒產生能量過程的不同，理解細胞呼吸的本質。
2.概述有氧呼吸的三個階段，寫出有氧呼吸的反應式。
二、教學重難點
教學重點
1.有氧呼吸的過程、理解細胞呼吸的原理在生產和生活中的應用。
2.有氧呼吸的過程及其特點。
教學難點
有氧呼吸的過程、細胞呼吸的原理。
三、教學方法
講授、演示、視頻播放、小組討論。
四、教學過程
【新課導入：情景設置，導入新課】
觀看視頻《細胞呼吸》，通過視頻了解細胞呼吸相關知識，激發學生的求知欲和學習興趣。
【新課講授】
小組討論，問題探究：通過問題探究，小組討論調動學生的積極性和主動性。
提問：人通過什么途徑產生ATP？
學生回答：呼吸作用。
歸納細胞呼吸：有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放出能量并生成ATP的過程。
小組討論，問題探討
酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑。在培養酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產葡萄酒時，卻需要密封發酵。
1.都是培養酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？
提示：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生酒精。
2.為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？
提示：在有氧條件下，酵母菌分解營養物質釋放的能量多，這些能量可以為酵母菌細胞進行物質代謝和細胞分裂提供充足的動力。
3.在密封發酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精對它自身有什么意義？
提示：密封發酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供少量能量。
4.做饅頭和釀酒時所需要的條件有什么不同？
提示：酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖，產生二氧化碳，二氧化碳是氣體，遇熱膨脹而形成小孔，使得饅頭或面包暄軟多空；釀酒把米中的淀粉轉化成葡萄糖，酵母菌在無氧的條件下，再把葡萄糖分解成酒精和二氧化碳。
一、細胞呼吸的方式
提問：細胞呼吸是否都需要氧呢？生物在有氧和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸？
播放視頻《探究酵母菌細胞呼吸的方式》
知識點梳理：
1.提出問題：酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸嗎？產物分別是什么？
2.作出假設
（1）有氧、無氧條件下都能進行細胞呼吸；
（2）有氧條件下產生CO ，無氧條件下能產生酒精。
3.設計實驗（實驗步驟）
①本實驗的自變量和因變量分別是什么？有哪些無關變量？
【自變量】：氧氣的有無。
【因變量】：細胞呼吸的產物（酒精、CO2）。
【無關變量】：酵母菌培養液的濃度、體積、溫度、PH等。
②如何設置實驗組呢？
4.實驗結果
CO2的檢測：澄清的石灰水或者溴麝香草酚藍水溶液（由藍變綠再變黃）
酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發生反應，變成灰綠色。
5.實驗結論
結論是什么？
教師：通過視頻的觀看以及酵母菌細胞呼吸方式的分析，總結細胞呼吸的方式。
學生：細胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。
二、有氧呼吸
仔細閱讀教材，觀看視頻，思考并回答以下問題：
（1）以葡萄糖為例，嘗試分析有氧呼吸過程總共分為幾個階段？
（2）每個階段的反應過程是怎樣的？發生場所在哪里？能量的產生情況如何？
（3）CO2在哪個階段產生？
（4）O2在哪個階段被消耗？
（5）分析產物CO2中“O”的來源，以及反應物O2中“O”的去向
播放視頻《有氧呼吸的過程》
學生：觀看視頻，回答以上問題。
提示：
（1）3個階段。
（2）第一階段：1個葡萄糖分子分解成2分子丙酮酸，產生少量[H]，并且釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與，反應場所是細胞質基質。
第二階段：丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[H]，并釋放出少量的能量。這一階段不需要氧直接參與，反應場所是線粒體基質。
第三階段：前兩階段產生的[H]，經過一系列的化學反應，與氧結合形成水，同時釋放出大量的能量。這一階段需要氧的參與，反應場所是線粒體內膜。
（3）第二階段。
（4）第三階段。
（5）產物CO2中“O”來源與反應物葡萄糖和水中的“O”，反應物O2中“O”的去向是產物水中的“O”。
知識點梳理：（圖解有氧呼吸過程）
閱讀教材，觀看視頻，完成表格
小組討論，問題探究
1.在細胞內，1
mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870
kJ的能量，可使977.28
kJ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，有氧呼吸的能量轉化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉化為ATP
提示：有氧呼吸的能量轉化效率大約為34%。結合上一節所學內容，1mol
ATP分子的高能鍵含有30.54
kJ的能量，因此，1
mol葡萄糖能夠使32
mol
ADP分子轉化為ATP分子。
2.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
提示：燃燒是一種迅速釋放能量的過程，而有氧呼吸過程則是逐步緩慢釋放能量，這種方式保證有機物中的能量得到最充分的利用，主要表現在兩個方面：可以使有機物中的能量逐步地轉移到ATP中；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩定狀態。
3.在細胞內1
mol葡萄糖釋放2870
kJ的能量，可使977.28
kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量（1892.72
kJ）則以熱能的形式散失散失掉了。
（1）請計算一下，有氧呼吸的能量轉化效率大約是多少？（34%）
（2）這些能量大約能使多少ADP轉化為ATP？（32
mol）
（3）與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐漸釋放能量的，這對于生物體來說，具有什么意義？
提示：使有機物中的能量可以逐步轉移到ATP中；有利于維持細胞相對穩定的狀態。
三、無氧呼吸
仔細閱讀教材，觀看視頻，小組討論，問題探究
知識點梳理：（圖解有氧呼吸及無氧呼吸的過程，引導學生根據表格歸納無氧呼吸的相關知識，并完成表格）
小組討論，比較有氧呼吸與無氧呼吸的異同
師生共同總結：
（結合問題探究以及對有氧呼吸和無氧呼吸的分析，引導學生概括細胞呼吸的概念和意義）
細胞呼吸概念：指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放能量并生成ATP的過程。
細胞呼吸意義：（1）為生物體的生命活動提供能量。
（2）生物體代謝的樞紐（如丙酮酸）。
四、細胞呼吸原理的應用
教師：展示各種各類的圖片，請你說說其中的原理；并總結影響細胞呼吸的因素有哪些？
師生共同總結影響細胞呼吸的因素。
1.溫度
通過影響___呼吸酶的活性__來影響呼吸速率。與溫度影響酶___催化效率_的曲線特征一致。
2.氧氣濃度
直接影響__呼吸速率__和___呼吸性質___；
氧氣的存在對無氧呼吸有___抑制作用_____。
展示曲線圖，引導學生分析曲線及各點所代表的含義，并完成計算題。
曲線1
曲線2
曲線1：A點只進行無氧呼吸；B點無氧呼吸消失點；C點呼吸作用最低點。
【計算】
氧氣濃度為5時無氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比？
曲線2：D點只進行無氧呼吸；E點無氧呼吸消失點。
【計算】
氧氣濃度為10時無氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比？
3.二氧化碳
作為呼吸產物，根據化學平衡，CO2濃度高會抑制___細胞呼吸___的進行；
4.含水量
自由水含量越多，代謝越____旺盛____，細胞呼吸____越強____。
細胞呼吸類型的判斷
經典題型：液滴移動問題
結果預測和結論：
a.若裝置一中的液滴_____________，裝置二中的液滴_____________，則說明種子只進行有氧呼吸；
b.若裝置一中的液滴_____________，裝置二中的液滴_____________，則說明種子只進行無氧呼吸；
c.若裝置一中的液滴_____________，裝置二中的液滴_____________，則說明種子既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。
a.左移
不動；
b.
不動
右移；
c.左移
右移
【課堂練習】
1.在有氧呼吸過程中，進入細胞的氧將（　
）
①與氫結合生成水　②與碳結合生成二氧化碳　③在線粒體中被消耗　④在線粒體與細胞質基質中被消耗
A.①④
B.②③
C.①③
D.②④
提示：在有氧呼吸過程中，進入細胞的氧在有氧呼吸的第三階段被用于氧化有氧呼吸第一、二階段產生的[H]，這一步是在線粒體內膜上進行的。
2.將酵母菌進行離心處理，然后在有氧的條件下進行以下模擬實驗，最終能產生CO2和H2O的試管是（　
）
A.甲、乙
B.乙、丙
C.甲、丙
D.丙、丁
提示：產生CO2和H2O的細胞呼吸是有氧呼吸，未離心處理的酵母菌可以進行有氧呼吸，分解葡萄糖產生CO2和H2O；線粒體中可進行有氧呼吸的第二、三階段，需要的反應物是丙酮酸。因此，試管乙和丙中能產生CO2和H2O。
3.下列關于細胞呼吸的說法中，不正確的是（　
）
A.細胞呼吸是重要的放能反應
B.細胞呼吸是細胞中有機物的一系列氧化分解過程
C.細胞呼吸是細胞內有機物“緩慢燃燒”的過程
D.細胞呼吸是細胞與環境間的氣體交換
提示：細胞呼吸是指生物體內的有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產物，并且釋放出能量的總過程，D錯誤。
五、板書設計：
第三節
細胞呼吸的原理和應用
一、細胞呼吸的方式
1.概念
2.探究酵母菌的呼吸方式
二、有氧呼吸
1.概念
2.主要場所
3.化學反應式
4.過程
三、無氧呼吸
1.概念
2.主要場所
3.化學反應式
4.過程
四、影響細胞呼吸的因素
溫度、氧濃度、二氧化碳濃度、含水量

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