中高中一年級下學期《細胞呼吸的原理和應用》教學課件

第五章細胞的能量供應和利用第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用（第一課時）高中生物學必修一本節(jié)教學目標：生命觀念:科學思維:科學探究:社會責任:能夠說明有氧呼吸和無氧呼吸的異同，形成物質和能量觀、結構與功能相適應的生命觀念。通過對有氧呼吸反應過程三階段的分析討論以及模型建構，認識到線粒體是有氧呼吸的主要場所，培養(yǎng)科學思維。能夠運用細胞呼吸的原理，探討其在生產和生活中的應用，解決現(xiàn)實生活中相關問題，培養(yǎng)社會責任，健康生活。通過對有氧呼吸相關實驗的資料分析，進一步提升科學探究能力本節(jié)課教學重難點：1有氧呼吸、無氧呼吸的過程2細胞呼吸原理的應用問題探討

酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑。在培養(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。在利用酵母菌生產葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。發(fā)酵生產葡萄酒的車間1.都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？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？在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質釋放能量多，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(fā)酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精對它自身有什么意義？密封發(fā)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。酵母菌代謝類型同化類型異化類型自養(yǎng)型異養(yǎng)型需氧型厭氧型兼性厭氧型酵母菌是一類單細胞真菌饅頭、面包

釀酒酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于異養(yǎng)兼性厭氧菌一有氧呼吸

細胞呼吸有氧呼吸無氧呼吸（主要）外膜內膜線粒體基質嵴線粒體是有氧呼吸的主要場所外膜內膜DNA/RNA核糖體嵴增大膜面積分布有氧呼吸的酶基質分布有氧呼吸的酶C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶一有氧呼吸A組B組C組細胞質基質線粒體細胞勻漿加入等量葡萄糖有氧呼吸場所分析細胞質基質可以分解葡萄糖；線粒體不能直接分解葡萄糖；線粒體促進了葡萄糖的分解。大量的科學研究表明：有氧呼吸的場所包括細胞質基質和線粒體。先由細胞質基質完成葡萄糖的初步分解，之后由線粒體完成剩下的部分。一有氧呼吸

閱讀教材，結合圖示，嘗試用反應式表示有氧呼吸的三個階段（1）C6H12O6酶2CH3COCOOH+4[H]+能量（2）2CH3COCOOH+6H2O6CO2+20[H]+能量酶（3）24[H]+6O212H2O+能量酶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，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過程。一有氧呼吸

（1）第一階段：C6H12O62丙酮酸C3H4O3酶少量[H]ATP熱能能量線粒體細胞質基質①C6H12O6酶+少量[H]+少量能量場所：細胞質基質2C3H4O3

線粒體基質小分子NAD+是電子和H+的載體通常將NADH簡化為[H]，讀作還原氫NAD+NADHNAD+有氧呼吸第一階段概覽葡萄糖（C6H12O6）2×丙酮酸（C3H4O3）ATP（少量）NADH（[H]）細胞質基質NAD+ADP+Pi多種酶一有氧呼吸線粒體6CO2大量[H]②酶6CO2+大量[H]+少量能量2C3H4O3+6H2OC6H12O62丙酮酸酶少量[H]細胞質基質①酶6H2OATP熱能能量ATP熱能能量C3H4O3（2）第二階段：場所：線粒體基質丙酮酸CO2H2O少量ATP[H]有氧呼吸第二階段概括線粒體基質一有氧呼吸線粒體6CO2大量[H]②C6H12O62丙酮酸酶少量[H]細胞質基質①酶6H2OATP熱能能量ATP熱能能量C3H4O3（3）第三階段：酶12H2O+能量24[H]+6O2（大量）場所：線粒體內膜12H2O6O2酶③ATP熱能能量能量轉移路徑：電子勢能→H+濃度勢能→ATP有氧呼吸第三階段第一階段產生的[H]線粒體內膜第二階段產生的[H]H2OO2大量ATP有氧呼吸第三階段有氧呼吸場所反應物產物釋能第一階段第二階段第三階段有氧呼吸三個階段的比較細胞質基質主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量線粒體基質線粒體內膜C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶思考：為什么說線粒體是有氧呼吸的主要場所？進行有氧呼吸的生物一定有線粒體嗎？思考：動物都能進行有氧呼吸嗎？人體細胞都能進行有氧呼吸嗎？思考：葡萄糖能直接進入線粒體嗎？

如果不能那是為什么？C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量一有氧呼吸

思考·討論1.在細胞內，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？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？1.轉化效率高達34％，約使32molADP轉化為ATP。其余1892.72kJ主要以熱能的形式散失掉。2.保證有機物中的能量得到最充分的利用，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(wěn)定狀態(tài)。小結葡萄糖丙酮酸少量ATP[H]細胞質基質CO2H2O少量ATP[H]H2OO2大量ATP嘗試在下圖畫中出有氧呼吸簡要過程二無氧呼吸1、酸奶發(fā)酵時，牛奶為什么要加滿？蓋子排氣孔為什么要封閉？家用酸奶機可以進行酸奶和米酒發(fā)酵。酸奶發(fā)酵時，牛奶要加滿，蓋子的排氣孔要封閉。甜酒發(fā)酵時，米中間要挖一個窩，蓋子留一個排氣孔。試分析這是為什么呢?【問題探討】酸奶發(fā)酵是乳酸菌發(fā)酵，只進行無氧呼吸，不需要氧氣，所以牛奶加滿。發(fā)酵不產生氣體，排氣孔封閉。挖一個窩可以保留部分空氣，讓酵母菌進行有氧呼吸，繁殖更快，接著進行無氧呼吸，產生酒精和CO2,因此要開排氣孔。2、甜酒發(fā)酵時為什么要挖一個窩？蓋子為什么要留一個排氣孔？圖片摘自《生命動力》酶酶酶乳酸菌圖片摘自《生命動力》（二）無氧呼吸過程——乳酸發(fā)酵酶酶學生活動：請帶著這些問題閱讀教材P94無氧呼吸有關的內容。然后分組討論進行回答。（時間5分鐘）1.無氧呼吸的場所是？2.請用化學反應式的形式在草稿紙上寫出每個階段的化學反應式，并注明反應的場所。3.請根據(jù)你寫的各階段的反應式，認真總結無氧呼吸的總反應式5.請給無氧呼吸和細胞呼吸下一個定義。4.為什么釋放的能量比有氧呼吸釋放的能量少？二無氧呼吸

第一階段：葡萄糖的初步分解與有氧呼吸第一階段完全相同C6H12O6酶+少量[H]+少量能量2C3H4O3（丙酮酸）第二階段：丙酮酸不徹底分解1.場所

細胞質基質2.過程2C3H4O3+4[H]2C3H6O3酶2C3H4O3+4[H]2C2H5OH+2CO2酶提醒：無氧呼吸第一階段產生少量的能量196.65KJ，61.08KJ能量儲存在ATP中，第二階段不產生能量。提醒：不同生物無氧呼吸的產物不同，其直接原因是催化反應的酶不同；根本原因是遺傳物質不同。二無氧呼吸

反應總式例：大多數(shù)植物、酵母菌例：高等動物、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚乳等）C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量無氧呼吸釋放的能量為什么比有氧呼吸少？無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。有機物分解不徹底，還有大部分能量儲存于乳酸和酒精中。細胞中畫出無氧呼吸的過程細胞質基質C6H12O62丙酮酸(2C3H4O3)能量（熱能，2ATP）酶[H]2乳酸(C3H6O3)酶酶2酒精(C2H6O)+2CO2人在劇烈運動時，需要在相對較短的時間內消耗大量的能量，肌肉細胞則以無氧呼吸的方式供給能量，滿足人體的需要。高等植物在水淹的情況下，可以進行短暫的無氧呼吸，將葡萄糖分解為乙醇和二氧化碳，釋放出能量以適應缺氧環(huán)境條件。無氧呼吸危害：酒精和乳酸在細胞中大量積累對細胞有毒害作用，且釋放的能量太少，不足維持生命活動的需求。大多數(shù)生物不能長時間用無氧呼吸維持生命！在沒有氧氣的參與下，葡萄糖等有機物經過不完全分解，釋放少量能量的過程?！局R小結】

不同點有氧呼吸無氧呼吸場所條件產物能量相同聯(lián)系實質細胞質基質、線粒體細胞質基質氧氣、酶等酶等CO2和H2O酒精和CO2或乳酸釋放大量能量釋放少量能量分解有機物，釋放能量第一階段反應場所和過程完全相同葡萄糖丙酮酸有氧無氧CO2+H2O+能量（大量）C2H3OH+CO2+能量（少量）C3H6O3+能量（少量）三細胞呼吸原理的應用

學生活動：請對教材P94-95“思考討論”進行思考然后回答討論問題。目的：營造有氧環(huán)境，抑制厭氧菌（如破傷風桿菌）的繁殖易錯提醒：不是為了保證傷口處細胞的有氧呼吸。先通氣后密封通氣：保證優(yōu)質菌種酵母菌的有氧呼吸，快速繁殖密封：酵母菌無氧呼吸產酒精促進根系有氧呼吸細胞呼吸原理的應用細胞呼吸原理的應用低溫、低氧降低細胞的呼吸作用抑制破傷風桿菌的無氧呼吸避免肌細胞進行無氧呼吸產生乳酸造成肌肉酸脹乏力與生活的聯(lián)系珍愛生命、拒絕酒駕具體做法：讓司機呼出的氣體直接接觸到用硫酸處理過的重鉻酸鉀，如果呼出的氣體中含有酒精，重鉻酸鉀會變成灰綠色的硫酸鉻．珍愛生命、拒絕酒駕小結：細胞呼吸的原理和應用過程本質應用環(huán)境因素意義工業(yè)生產：釀酒、飼料農業(yè)生產：中耕松土健康生活：包扎傷口、避免飲酒過量為各項生命活動提供能量氧氣濃度CO2濃度溫度水分解有機物、釋放能量葡萄糖→丙酮酸丙酮酸→CO2、H2O或酒精、CO2或乳酸釋放能量課堂反饋：1、人體劇烈運動時，骨骼肌細胞呼吸產生的CO2和吸收