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4.5细胞能量的供应和利用（课时2）教学设计
课题
4.5细胞能量的供应和利用（课时2）
单元
必修1
学科
生物
年级
高中
教材分析
本节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生活实践中的应用。通过学习呼吸作用，让学生了解细胞呼吸的本质是通过有机物的氧化分解为生命活动提供能量，维持细胞的正常生活。关于细胞呼吸的原理在生产生活中的应用可以先让学生分析相关的图片资料，说明这些事例中所应用的细胞呼吸的原理，再让学生联想其他的实例，进行讨论和交流，从而认识到细胞呼吸原理在实践中的应用。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等其他生命活动的规律奠定基础，因此是本章的重点内容。
学习目标与核心素养
（一）知识与技能1.指出细胞呼吸三个阶段的原料。2.区别细胞呼吸三个阶段的场所。3.说明细胞呼吸三个阶段的产物。（二）过程与方法1.通过粘贴“有氧呼吸的过程”图，提高学生将抽象文字转化为直观图标的能力2.通过对有氧呼吸在生活中的应用的探讨，提高学生将知识应用于实际问题的意识与能力。（三）情感态度与价值观1.通过说明糖在细胞中氧化放能的过程，感受生命活动的复杂、精细和奇妙2.通过有氧呼吸应用的探讨，感受生活的美好，热爱运动生命观念：线粒体的结构和功能、有氧呼吸和无氧呼吸的异同。科学思维：通过细胞呼吸的学习，体会生命活动的有序性，培养学生的生命观念。科学探究：通过进行色素提取和分离的实验操作，培养学生的实验创新和探究能力。社会责任：有氧呼吸和无氧呼吸的比较，求同存异，使学生进一步理解发生在细胞内的这些生物化学反应，正确运用发展的、运动的观点来认识生命的存在。
重点
教学重点：有氧呼吸的过程。
难点
教学难点：有氧呼吸中的物质和能量变化。与细胞呼吸相关的实验设计和实验分析。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
第1课时为什么选用透气消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口？为什么食物真空包装，有利于保鲜？
学生观看课本，结合实际生活中的图文资料，思考问题。
通过实际生活中的现象提出问题，结合学生认知，激发学生兴趣。
新课讲授化学能转化为细胞可以利用的能量发现光合作用暗反应有氧呼吸二、光合作用受环境因素影响
细胞有氧呼吸最常利用的有机物是葡萄糖。在多种酶的作用下，葡萄糖被彻底氧化分解。有氧呼吸过程大致可分为3个阶段第一阶段，在细胞质基质中，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量还原氢（通常用[H」表示），释放出少量能量。第二阶段，丙酮酸进入线粒体，在水的参与下，经过一系列复杂的反应，被彻底分解成二氧化碳，同时产生较多的[H」，释放出少量能量。第三阶段，前两个阶段产生的[H]，在线粒体内膜上经过一系列传递，最后与氧结合而形成水同时释放出大量能量。有氧呼吸的三个阶段：总结：1.总反应式：在生物体内，lmol葡萄糖经过彻底氧化可以释放2870kJ的能量，其中有1161kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失。2.能量去向：一部分转移到ATP中(1161kJ)一部分以热能形式散失阅读空间：克雷布斯循环20世纪30年代，人们陆续搞清了无氧呼吸的具体步骤，但葡萄糖如何彻底分解成水和二氧化碳仍然是个迷。科学家把多种有机物分别投入到组织悬浮液或勻浆中保温，根据氧化速率的变化确定了柠檬酸等有机酸对代谢有促进作用。英囯生物化学家克雷布斯（图4-34）认真分析这些似乎毫无关联的物质，就像玩拼图游戏那样，大胆地预测它们在细胞内是按照特定的顺序进行循环反应，并最终氧化成二氧化碳和水。1937年，他选用呼吸速率非常高的鸽胸肌为实验材料证明了这一预测，该循环反应称为克雷布斯循环。此发现被公认为细胞代谢研究的里程碑，克雷布斯也因此获得了1953年诺贝尔生理学或医学奖。?
无氧呼吸进行的场所又在哪里？?
它又有几个阶段？?
各阶段反应物和产物各是什么？?
各阶段的产能有何差异？无氧呼吸过程可分为两个阶段第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。第二阶段，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精、二氧化碳，或转化成乳酸。无氧呼吸的两个阶段都是在细胞质基质中进行的。无氧呼吸的两个阶段对比：?无氧呼吸的总反应式：因为无氧呼吸的产物酒精或乳酸中仍含有大量的能量，所以无氧呼吸释放出的能量比有氧呼吸少得多。1mol葡萄糖在分解成乳酸后仅释放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量转移到ATP中，其余的能量以热能的形式散失。能量去向：1mol葡萄糖释放196.65KJ，有61.08KJ转移至ATP中（合成2molATP）髙等植物在遭遇水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，并释放能量以满足缺氧环境下植物对能量的需求.有些植物的器官如马铃薯的块茎、玉米的胚、甜菜的块根等在进行无氧呼吸时产生乳酸。高等动物和人在剧烈运动过程中骨骼肌会因供氧不足而进行无氧呼吸，产生乳酸。学以致用：对板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，从而有利于植物对无机盐的吸收。物质代谢总是伴随着能量代谢，细胞内物质代谢和能量代谢之所以能协调地进行，是由于信息交流起着调节和控制的作用。我国著名生物学家贝时璋院士说：“什么是生命活动？根据生物物理学的观点，无非是自然界三个量综合运动的表现，即物质、能量和信息在生命系统中无时无刻的变化，这三个量有组织、有序的活动是生命的基础。”
学生观看课本，自学有氧呼吸的概念，结合上一课时的初步认识进行理解。学生学习有氧呼吸的三个阶段，结合图片示意图，理解有氧呼吸的过程。学生尝试总结有氧呼吸的3个阶段并对比不同阶段的场所、底物、产物和能量多少的不同。学生尝试总结有氧呼吸的总反应式与能量去向，并阅读课本对比结果。学生阅读资料，感受无氧呼吸的发现过程，并感受科学探究精神。学生思考问题。学生阅读课本，自学无氧呼吸的过程，并结合课件图示进行理解。学生尝试总结无氧呼吸的2个阶段并对比不同阶段的场所、底物、产物和能量多少的不同。学生尝试总结无氧呼吸的总反应式与能量去向，并阅读课本对比结果。学生阅读课本，结合课件图片资料，了解无氧呼吸的在实际生活中的应用。学生思考并回答我net。
结合上一瞌睡内容，锦衣不展开有氧呼吸的具体过程，使知识学习更加丰富，自然而然达到深度学习，从而全面理解有氧呼吸的概念和过程。运用对比分析法，引导学生比较不同阶段的有氧呼吸过程，不仅锻炼学生的归纳总结能力、协作能力，而且帮助学生巩固新知、内化知识。通过总结归纳，帮助学生内化知识。通过对“克雷布斯循环”的阅读，了解科学发现的过程，感受有关无氧呼吸的科学探究。落地了探究思维的核心素养。通过问题库引出无氧呼吸的内容。运用对比分析法，引导学生比较不同阶段的无氧呼吸过程，不仅锻炼学生的归纳总结能力、协作能力，而且帮助学生巩固新知、内化知识。。通过总结归纳，帮助学生内化知识。通过图文结合的展示形式，帮助学生直观学习感受无氧呼吸的概念及其应用，从而帮助学生内化新知。通过学以致用，达到知识的理解和应用，深化新知。
小试牛刀：1.
2019年诺贝尔生理医学奖授予三维科学家，表彰他们在理解细胞感知和适应氧气变化机制中的贡献。研究发现，缺氧诱导因子（HIF）在正常氧气条件下会迅速分解，当氧气含量很低时，HIF数量增加，调节促红细胞生成素基因的表达，产生促红细胞生成素，增加红细胞的数量以改善缺氧。下列相关叙述正确的是（ B ）
A．细胞有氧呼吸过程中O2的消耗和CO2的产生场所相同
B．百米赛跑时肌细胞中HIF合成可能会增多
C．促红细胞生成素作用的靶细胞是红细胞
D．降低HIF的活性有助于治疗缺氧性疾病
2.
大蒜是生活中常用的调味品，但易发芽从而降低品质。下列相关叙述错误的是（ C ）A．将大蒜在低温低氧环境中保存，能减弱呼吸作用强度抑制发芽B．较低温度保存大蒜，可降低相关酶的活性从而抑制其发芽C．辐射处理大蒜防止其发芽的目的是诱导大蒜产生基因突变D．大蒜发芽的过程，涉及到细胞内物质、能量和信息的变化3.
下列关于细胞呼吸原理应用的叙述，正确的是（ D ）
A．剧烈运动时，人体肌细胞会因厌氧呼吸而产生CO2
B．伤口较浅时，破伤风芽孢杆菌容易繁殖并产生毒素
C．制作馒头时面团因酵母进行需氧呼吸产生气体而发起
D．农田定期排水可避免农作物根系厌氧呼吸产生酒精而腐烂
思考、回答问题
通过精选习题，检测并巩固学生课堂所学内容。
课堂小结
师（总结）：今天这节课我们了解了光合作用。主要内容包括：化学能转化为细胞可以利用的能量
总结、归纳本课所学
师生共同总结回顾知识，强化重点知识，加深对知识的掌握
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精品试卷·第
2
页
（共
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第四章
细胞的生存需要营养物质和能量
沪科版
必修1
4.5细胞能量的供应和利用
（课时2）
导入
为什么选用透气消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口？
导入
为什么食物真空包装，有利于保鲜？
讲授新课
化学能转化为细胞可以利用的能量
细胞有氧呼吸最常利用的有机物是葡萄糖。在多种酶的作用下，葡萄糖被彻底氧化分解。有氧呼吸过程大致可分为3个阶段。
第一阶段，在细胞质基质中，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量还原氢（通常用[H」表示），释放出少量能量。
第二阶段，丙酮酸进入线粒体，在水的参与下，经过一系列复杂的反应，被彻底分解成二氧化碳，同时产生较多的[H」，释放出少量能量。
第三阶段，前两个阶段产生的[H]，在线粒体内膜上经过一系列传递，最后与氧结合而形成水同时释放出大量能量。
有氧呼吸的三个阶段比较
第一阶段
第二阶段
第三阶段
场所
底物
产物
能量
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
葡萄糖
丙酮酸
H2O
O2
[H]
丙酮酸[H]
CO2
[H]
H2O
多
少
少
?总反应式
?能量去向：
C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+能量
酶
一部分转移到ATP中(1161kJ)
一部分以热能形式散失
在生物体内，lmol葡萄糖经过彻底氧化可以释放2870kJ的能量，其中有1161kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失。
总结：
克雷布斯循环
20世纪30年代，人们陆续搞清了无氧呼吸的具体步骤，但葡萄糖如何彻底分解成水和二氧化碳仍然是个迷。科学家把多种有机物分别投入到组织悬浮液或勻浆中保温，根据氧化速率的变化确定了柠檬酸等有机酸对代谢有促进作用。英囯生物化学家克雷布斯（图4-34）
认真分析这些似乎毫无关联的物质，就像玩拼图游戏那样，大胆地预测它们在细胞内是按照特定的顺序进行循环反应，并最终氧化成二氧化碳和水。1937年，他选用呼吸速率非常高的鸽胸肌为实验材料证明了这一预测，该循环反应称为克雷布斯循环。
阅读空间
此发现被公认为细胞代谢研究的里程碑，克雷布斯也因此获得了1953年诺贝尔生理学或医学奖。
?
无氧呼吸进行的场所又在哪里？
?
它又有几个阶段？
?
各阶段反应物和产物各是什么？
?
各阶段的产能有何差异？
无氧呼吸
无氧呼吸过程可分为两个阶段
第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
第二阶段，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精、二氧化碳，或转化成乳酸。无氧呼吸的两个阶段都是在细胞质基质中进行的。
无氧呼吸的过程
C6H12O6→2丙酮酸
细胞质基质
2C2H5OH+2CO2+能量（少）
酶
2C3H6O3(乳酸)+能量（少）
酶
无氧呼吸的两个阶段比较
第一阶段
第二阶段
场所
底物
产物
能量
细胞质基质
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸
[H]
CO2
酒精
少
无
丙酮酸
[H]
无
乳酸
总结：
?无氧呼吸的总反应式：
C6H12O6
酶
2C2H5OH
+
2CO2
+
能量
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）+能量
?能量去向：
1mol葡萄糖释放196.65KJ，有61.08KJ转移至ATP中（合成2molATP）
因为无氧呼吸的产物酒精或乳酸中仍含有大量的能量，所以无氧呼吸释放出的能量比有氧呼吸少得多。1mol葡萄糖在分解成乳酸后仅释放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量转移到ATP中，其余的能量以热能的形式散失。
髙等植物在遭遇水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，并释放能量以满足缺氧环境下植物对能量的需求.
水淹的农作物
有些植物的器官如马铃薯的块茎、玉米的胚、甜菜的块根等在进行无氧呼吸时产生乳酸。高等动物和人在剧烈运动过程中骨骼肌会因供氧不足而进行无氧呼吸，产生乳酸。
110米跨栏中的运动员
为什么要经常对花盆里的土壤进行松土？
对板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，从而有利于植物对无机盐的吸收。
学以致用
物质代谢总是伴随着能量代谢，细胞内物质代谢和能量代谢之所以能协调地进行，是由于信息交流起着调节和控制的作用。我国著名生物学家贝时璋院士说：“什么是生命活动？根据生物物理学的观点，无非是自然界三个量综合运动的表现，即物质、能量和信息在生命系统中无时无刻的变化，这三个量有组织、有序的活动是生命的基础。”
呼吸作用方式
有氧呼吸
无氧呼吸
呼
吸
作
用
葡萄糖的初步分解
丙酮酸彻底分解
[H]的氧化
丙酮酸不彻底分解
乳酸发酵
酒精发酵
葡萄糖的初步分解
细胞呼吸原理的应用
小结
1.2019年诺贝尔生理医学奖授予三维科学家，表彰他们在理解细胞感知和适应氧气变化机制中的贡献。研究发现，缺氧诱导因子（HIF）在正常氧气条件下会迅速分解，当氧气含量很低时，HIF数量增加，调节促红细胞生成素基因的表达，产生促红细胞生成素，增加红细胞的数量以改善缺氧。下列相关叙述正确的是（ ）
A．细胞有氧呼吸过程中O2的消耗和CO2的产生场所相同
B．百米赛跑时肌细胞中HIF合成可能会增多
C．促红细胞生成素作用的靶细胞是红细胞
D．降低HIF的活性有助于治疗缺氧性疾病
B
课堂练习
2.大蒜是生活中常用的调味品，但易发芽从而降低品质。下列相关叙述错误的是（ ）
A．将大蒜在低温低氧环境中保存，能减弱呼吸作用强度抑制发芽
B．较低温度保存大蒜，可降低相关酶的活性从而抑制其发芽
C．辐射处理大蒜防止其发芽的目的是诱导大蒜产生基因突变
D．大蒜发芽的过程，涉及到细胞内物质、能量和信息的变化
c
课堂练习
3.下列关于细胞呼吸原理应用的叙述，正确的是（ ）
A．剧烈运动时，人体肌细胞会因厌氧呼吸而产生CO2
B．伤口较浅时，破伤风芽孢杆菌容易繁殖并产生毒素
C．制作馒头时面团因酵母进行需氧呼吸产生气体而发起
D．农田定期排水可避免农作物根系厌氧呼吸产生酒精而腐烂
D
课堂练习
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