5.3 细胞呼吸的原理和应用（第2课时）教学设计（表格式）--2025-2026学年高一上学期《生物》（人教版）必修1

5.3 细胞呼吸的原理和应用 教案
课题 5.3 细胞呼吸的原理和应用 单元 第5章 学科 生物 年级 高1
教材分析 第五章主要介绍有关能量如何输入细胞，能量以什么形式存在以及细胞如何利用这些能量。第1节介绍的是能量代谢所需的生物催化剂－酶，第2节（本节）介绍的是直接能源物质－ATP。本节内容介绍了普遍存在于生物体中的有氧呼吸和无氧呼吸，以及细胞呼吸原理在生产生活实践中的应用。有氧呼吸的过程及原理与前面所学的线粒体的结构和功能、主动运输、ATP等内容有密切的联系，也为后面学习光合作用细胞分裂、蛋白质合成、DNA复制、能量流动等知识相联系等其他生命活动的规律奠定基础，因此是本章的重点内容，在整个高中生物学教材中也具有很重要的地位和作用。
教学目标与核心素养 生命观念：1.理解并熟记有氧呼吸和无氧呼吸的概念、化学反应式和过程。 2.理解细胞呼吸原理的应用。 3.理解细胞呼吸的实质。 科学思维：1.利用比较法掌握有氧呼吸和无氧呼吸的区别及联系。 2.借助实例分析细胞呼吸原理的应用。 科学探究：1.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会验证CO2和酒精的方法。 2.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会对比试验的设置。 社会责任：能够运用细胞呼吸的原理解释生产生活中的一些现象。
重点 有氧呼吸和无氧呼吸的概念、化学反应式和过程。
难点 有氧呼吸和无氧呼吸的化学反应式和过程。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 讨论： 周一跑操过后，你的呼吸变了吗？ 你是否感觉到热？ 你有肌肉酸痛的感觉吗？ 思考、回答问题。 引发学生思考，激发学生兴趣，引入新课
讲授新课 三、无氧呼吸 请阅读课本94页，在课本上找到答案并标注出来： 问题1.无氧呼吸的场所？ 问题2.无氧呼吸可以分为几个阶段？每个阶段分别在哪里、发生了什么变化（请用方程式的方式表示）？ 问题3.总结无氧呼吸的总反应式。 问题4.无氧呼吸过程能量发生了什么变化？ 问题5.总结什么叫无氧呼吸。 问题6.总结什么叫细胞呼吸？细胞呼吸对生物有什么意义？ 动画展示无氧呼吸全过程，引导学生回答问题，并总结无氧呼吸的场所、过程、概念等相关知识。 1.无氧呼吸最常用的物质：葡萄糖 除酵母菌以外，还有许多种细菌（如乳酸菌）能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、水稻根、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般地说无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。 2.无氧呼吸的场所：细胞质基质 无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。 3.无氧呼吸的过程 第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是，丙酮酸在酶（与催化有氧呼吸的酶不同）的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。 无氧呼吸的分类： （1）以酒精和二氧化碳为呼吸产物的无氧呼吸： 反应式： 常见例子：苹果、水稻等绝大多数高等植物在缺氧时可进行这样的反应； 酵母菌在缺氧时也可进行这样的反应。 （2）以乳酸为呼吸产物的无氧呼吸： 反应式： 常见例子：高等动物和人在剧烈运动时骨骼肌细胞会进行这样的呼吸； 某些高等植物的某些器官在缺氧时也可进行这样的呼吸，如马铃薯块茎、甜菜块根等； 某些微生物，如乳酸菌也进行这样的呼吸。 4.无氧呼吸的总反应式 思考：1 mol的葡萄糖所含能量大约2870 kJ的能量，氧化分解成乳酸以后，释放出196.65 kJ的能量，其中61 kJ能量用来合成2 mol ATP。其余能量的去处？ 提示：一部分以热能形式散失，另一大部分储存在不彻底的氧化分解产物酒精或乳酸中。 无氧呼吸，由于没有彻底分解有机物，所以释放的能量少，合成ATP少。因此，利用有机物分解获得ATP的效率低。 5.无氧呼吸和细胞呼吸的定义 归纳概括无氧呼吸和细胞呼吸的定义。 无氧呼吸是指细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 6.细胞呼吸的意义 （1）为生物体提供能量 （2）生物体代谢的枢纽 7.有氧呼吸与无氧呼吸的比较 有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件产物能量变化相同点联系实质
四、细胞呼吸原理的应用 展示“思考讨论 细胞呼吸原理的应用”图片，对照书P96实例引导学生讨论并提出自己的观点。 1.包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 2.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒 3.储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期 4.花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。 5.破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖，遇到这种情况需要及时到医院治疗 6.提倡慢跑等有氧运动的原因之一是：有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。 思考讨论： 1.任选上述2～3个实例，分析人们在生产和生活中应用了细胞呼吸原理的哪些方面。 提示： （1）包扎伤口时需要使用透气的消毒纱布或松软的“创口贴”等敷料目的是？ 主要是为了抑制厌氧型细菌的繁殖，抑制破伤风杆菌等厌氧菌的生存，防止伤口感染。 （2）利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等在控制通气的情况下可产生各种酒？而利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌以及发酵罐，在控制通气的情况下，可以产生食醋或味精？ 酵母菌是兼性厌氧型生物，刚开始通气是为了使酵母菌通过有氧呼吸增殖，后来不通气进行无氧呼吸产生酒精。 醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌是严格的好氧型生物，通气是为了让其有氧发酵产生食醋或味精。 （3）花盆，菜地需中耕松土，不然会影响根系生长，目的是？ 松土是为了： ①促进根细胞有氧呼吸产生ATP，有利于根细胞通过主动运输方式吸收矿质离子。 ②促进好氧微生物的生长繁殖，增大其对有机物的分解供植物体利用。 去除杂草是为了：减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争。 （4）稻田也需要定期排水，否则水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂。目的是？ 防止根细胞无氧呼吸产生酒精，对幼根细胞的毒害作用。 （5）皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易繁殖，遇到这种情况，需要及时到医院清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清。其中清理伤口目的是？ 破伤风杆菌是严格的厌氧型生物，清理伤口时可抑制其通过无氧呼吸繁殖。 （6）提倡慢跑运动等有氧运动的原因之一是？ 防止肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸痛 2.生活和生产中还有哪些应用细胞呼吸原理的事例？试再举一两例加以说明。 提示：酸奶制作是利用了乳酸菌无氧呼吸；收获后的粮食要晒干再贮藏，就是通过降低细胞呼吸速率来延长贮存时间。 五、影响呼吸作用的环境因素 以情境引入：若你是一位农民，根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？ 影响细胞呼吸的因素：温度、氧气、二氧化碳、水 1.氧气 （1）曲线分析：由曲线可知，O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用。 ①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。 ②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 ③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。 ④A点时，有机物消耗最少，利于储存粮食、水果。 （2）应用 ①生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。 ②中耕松土增加根的有氧呼吸有利于矿质离子的吸收。还可以抑制无氧呼吸产生酒精，防止植物烂根。 ③在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。 2.二氧化碳 （1）CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 增加二氧化碳的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应（从化学平衡的角度得到解释）。在蔬菜水果保鲜中，增加二氧化碳的浓度也具有良好的保鲜效果。 （2）应用：适当增加CO2浓度，抑制细胞呼吸，有利于水果和蔬菜的保鲜。 如在冬天，北方地区常用地窖来储存大白菜，在冬季地窖里的温度比外界要高一些，一般不会结冰；地窖的口基本是密封的，地窖中的大白菜进行细胞呼吸．消耗掉地窖中的大量氧气，地窖中氧气的含量下降，二氧化碳的含量上升，这两个因素都会使细胞呼吸速率下降，延长大白菜的保鲜时间。 3.温度 （1）温度主要通过影响呼吸酶的活性，进而影响呼吸作用。在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强；但超过一定的温度，酶的活性下降，甚至会变性失活，从而使呼吸作用减弱直至停止。 （2）应用 ①生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。 ②在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。 ③温水和面发酵快。 4.水分 （1）在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。 （2）应用 ①粮食在收仓储存之前要进行晾晒，甚至烘干，减少水分，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。 ②干种子在萌发时，要浸泡以增强代谢。 思考：若你是一位农民，根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？ 提示：果蔬保存：零上低温、低氧、适宜水分。 种子保存：零上低温、低氧、干燥条件。 思考：酿酒的时候，为什么早期通气，后期密封？ 提示： 早期通气：促进酵母菌有氧呼吸，为其进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力，有利于菌种的繁殖。 密封：促进酵母菌无氧呼吸，有利于产生酒精。 细胞呼吸类型的判断 思维训练：运用证据和逻辑评价论点 关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点？ 1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。 2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。 3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。 4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。 支持： 1、3、4 不支持： 2 阅读教材，标注答案，并尝试回答问题，进而归纳总结无氧呼吸的发生场所、过程、概念等。 观看动画，归纳总结。 书写无氧呼吸的总反应式。 思考并回答问题。 归纳概括无氧呼吸和细胞呼吸的定义 概括细胞呼吸的意义。 通过表格的形式比较有氧呼吸和无氧呼吸，并完成表格的填写。 理解并尝试自己举例说明与细胞呼吸相关的实例。 思考讨论，小组合作，回答问题。 根据所学，尝试解释如何更好的储存新鲜瓜果和干种子。 理解各种因素对有氧呼吸的影响。 自主阅读，获得概念，加深对无氧呼吸的理解。 培养学生主动获取知识的能力，学会与人交流的能力。 建构无氧呼吸和细胞呼吸的概念。 培养学生解决生产生活问题的思维习惯和能力。 培养学生主动获取知识的能力。
课堂小结
板书设计 5.3细胞呼吸的原理及应用 一、细胞呼吸的概念 二、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.材料：酵母菌细胞 2.探究的基本步骤一般包括： 提出问题—作出假设—设计实验—进行实验—得出结果—推知结论 三、有氧呼吸 第一阶段：C6H12O6 →2C3H4O3+ 4[H] +少量能量 第二阶段：2C3H4O3 + 6H2O→6CO2+ 20[H] +少量能量 第三阶段：24[H]+6O6 →12H2O+大量能量 总反应式：C6H12O6+ 6H2O+6O6 →6CO2+12H2O+大量能量 四、无氧呼吸 C6H12O6→2C2H5OH（酒精） + 2CO2+少量能量 C6H12O6→2 C3H6O3（乳酸）+ 少量能量 五、细胞呼吸原理的应用 六、影响呼吸速率的因素
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