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第3节 细胞呼吸的原理和应用（第1课时）
第5章 细胞的能量供应和利用
一、导入新课
把葡萄酿成美酒的过程中，要归功于酵母菌。在利用酵母菌生产葡萄酒时，需要密封发酵。但是在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或者振荡培养，利于酵母菌大量繁殖。
都是利用酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封呢？
葡萄美酒夜光杯，
欲饮琵琶马上催。
醉卧沙场君莫笑，
古来征战几人回？
二、讲授新课
（一）细胞呼吸的概念
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
细胞呼吸是否都需要氧？
生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌：单细胞真菌，真核生物，有细胞壁和液泡。营养条件好时可进行出芽生殖(无性生殖)；营养条件不好时可通过减数分裂进行有性生殖，故在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）提出问题
酵母菌在有氧条件下会产生酒精和CO2吗？
酵母菌在无氧条件下会产生酒精和CO2吗？
有氧和无氧条件产生的CO2量相等吗？
（2）作出假设
酵母菌在有氧条件下产生会CO2，不会产生酒精。
酵母菌在无氧条件下产生酒精和CO2。
有氧条件产生的CO2量多于无氧条件。
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
（3）设计实验
明确实验目的，科学设计实验
自变量、因变量、无关变量
设置对比实验
根据实验需要，理清实验步骤
①怎样控制有氧和无氧条件？
②怎样鉴定酒精和CO2的产生？如何比较CO2产生的多少？
③怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？
实验思路？
分析变量
自变量：
因变量：
无关变量：
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物：
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素
酒精、CO2
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
反应物的量、反应时间、pH、
温度、酵母菌的活性
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
二、讲授新课
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
参考资料
CO2的检测：
方案1：通入澄清的石灰水：澄清→混浊
方案2：溴麝香草酚蓝溶液：蓝→ 绿→黄
酒精的检测：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应变为灰绿色
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
A
接橡皮球
（ 或气泵）
B
质量分数为10%
的NaOH 溶液
酵母菌
培养液
澄清的
石灰水
酵母菌
培养液
澄清的
石灰水
对比实验
对比实验
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。
在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。
概念
举例
二、讲授新课
（4）进行实验
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
条件 澄清石灰水/出现的时间 酸性重铬酸钾（浓硫酸）
有氧
无氧
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
出现灰绿色
CO2的放出情况：
A、B两组都有CO2的产生，但A组产生的CO2更多
酒精产生的情况：
A组没有酒精的产生，B组产生了酒精
二、讲授新课
酵母菌
有氧条件下产生大量CO2
无氧条件下产生酒精和少量CO2
呼吸作用的类型
有氧呼吸
无氧呼吸
（5）分析结果得出结论
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
二、讲授新课
（6）相关问题分析处理
（二）细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
①为什么将葡糖糖溶液先煮沸、再冷却后加入锥形瓶？
②B瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？
煮沸可将葡糖糖溶液中的细菌杀死，排除其他细菌影响；煮沸可除去溶液中的氧。 冷却，避免将酵母菌杀死。
保证消耗瓶内原有氧气，为酵母菌提供无氧条件。
一、探究酵母菌细胞呼吸的方式
二、科学探究实验的一般步骤
酵母菌细胞呼吸的产物
有氧：CO2+H2O
无氧： CO2+酒精
细胞呼吸：有氧呼吸、无氧呼吸
提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、得出结论
课堂反馈
A
适宜的温度条件下，在下列装置中都先加入等量的活酵母，其中能产生酒精的装置是（ ）
A
B
C
D
加入葡萄
糖和水
加入葡萄糖
加入水
加入葡萄糖
并不断搅拌
P72
P73
二、讲授新课（阅读P92-93）
（二）细胞呼吸的方式
2．有氧呼吸
主要场所：
最常利用的物质：
线粒体的结构
有氧呼吸过程
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
2．有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸
酶
6CO2
4[H]
能量
能量
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
能量
线粒体
细胞质基质
②
①
③
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
2．有氧呼吸
第一阶段（细胞质基质）
第二阶段（线粒体基质）
第三阶段（线粒体内膜）
2丙酮酸+6H2O
20[H] +6CO2 +少量能量
2丙酮酸+ 4[H]+少量能量
C6H12O6
酶1
酶2
24[H]+6O2
12H2O+大量能量
酶3
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
2．有氧呼吸
有氧呼吸 场所 反应物 产 物 释能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸三个阶段的比较
三、课堂反馈
B
1．水既是有氧呼吸的反应物，也是其产物。在有氧呼吸过程中，
水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别是（ ）
A．第一阶段和第二阶段
B．第二阶段和第三阶段
C．第一阶段和第三阶段
D．第三阶段和第二阶段
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
2．有氧呼吸
C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量
2870kJ
977.28kJ
1892.72kJ
酶
有氧呼吸总反应式
储存在ATP中
以热能形式丧失
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
2．有氧呼吸
细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把葡萄糖等有机物 氧化分解，产生 ，释放 ，生成大量 的过程。
有氧呼吸的概念
氧气
多种酶
彻底
二氧化碳和水
能量
ATP
P73
P73
P74
P74
二、讲授新课P94
（二）细胞呼吸的方式
3．无氧呼吸
C6H12O6
酶
+少量能量
（场所：细胞质基质）
第一阶段：
2丙酮酸+ 4[H]
第二阶段：
酶
2丙酮酸+4[H]
2C2H5OH（酒精）+ 2CO2
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）
+ 2CO2+少量能量
总反应式：
酵母菌无氧呼吸全过程
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
3．无氧呼吸
C6H12O6
酶
+少量能量
（场所：细胞质基质）
第一阶段：
2丙酮酸+ 4[H]
第二阶段：
酶
2C3H6O3（乳酸）
2丙酮酸+ 4[H]
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）
+ 少量能量
总反应式：
乳酸菌无氧呼吸全过程
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
3．无氧呼吸
葡萄糖C6H12O6
丙酮酸+[H]
酶
C2H5OH
（酒精）＋CO2
C3H6O3（乳酸）
酶
酶
第一阶段
第二阶段
少量能量
不同点：
第二阶段不同
相同点：
1．第一阶段完全相同
2．都在细胞质基质中进行
3．都只在第一阶段产生少量能量
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
3．无氧呼吸
葡 萄 糖
丙 酮 酸
[H]
少量能量
乙醇
脱氢酶
乳酸
脱氢酶
酒精 + CO2
乳酸
酶
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
3．无氧呼吸
a．高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件；
b．高等动物和人体在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要；
c．酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二氧化碳。
无氧呼吸实例
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
3．无氧呼吸
细胞在没有氧气参与的条件下，葡萄糖等有机物进行不完全分解，产生酒精和二氧化碳或乳酸等，释放少量能量，生成ATP的过程。
无氧呼吸的概念
二、讲授新课
（二）细胞呼吸的方式
3．无氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 有无氧参加 有氧 无氧
最终生成物 CO2+H2O CO2+C2H5OH或C3H6O3
产生能量多少 多 少
进行部位 细胞质基质+线粒体 细胞质基质
相 同 点 过程 第一阶段都是C6H12O6分解成丙 酮酸，都在细胞质基质中进行 实质 分解有机物、释放能量、产生ATP 意义 为生物各项生命活动提供能量
P76
P76
P74
二、讲授新课
（三）细胞呼吸原理的应用
提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防
止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
二、讲授新课
（三）细胞呼吸原理的应用
包扎伤口时，需要选用透气的消毒
纱布或“创可贴”等敷料。
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。
二、讲授新课
（三）细胞呼吸原理的应用
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。
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。
二、讲授新课
（四）影响细胞呼吸原理的因素
O2浓度
CO2释放量
无氧呼吸：以酒精发酵为例，无氧呼吸随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强， O2浓度达到一定值时，被完全抑制。
O2浓度
CO2释放量
有氧呼吸：在一定范围内，有氧呼吸随O2浓度增加而增加，当O2浓度达到一定值时，由于酶和底物浓度的抑制，将不再增加。
1．氧气
二、讲授新课
（四）影响细胞呼吸原理的因素
O2浓度
CO2释放总量
A
B
C
A~B：随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐受到抑制，而有氧呼吸还很弱，使得CO2释放总量减少。
B~C：主要与有氧呼吸加强有关。
C：无氧呼吸停止，只进行有氧呼吸。
A：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；
分析某植物种子受O2浓度的影响
1．氧气
二、讲授新课
（四）影响细胞呼吸原理的因素
O2浓度
CO2释放总量
A
B
C
生产中常利用降低氧气浓度能抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
但是，在完全无氧的情况下，无氧呼吸强，分解的有机物也较多，同时产生酒精，一样不利于蔬菜、水果的保质、保鲜。
D
因此要长期储存种子，O2浓度应调至 点。
D
1．氧气
二、讲授新课
（四）影响细胞呼吸原理的因素
2．温度
温度
呼吸速率
应用：（1）贮存水果时，适当降低温度能
延长保存时间；（2）在农业上，夜晚适当降低
温度，可减少呼吸作用对有机物的消耗。
温度主要通过影响酶活性来影响呼吸速率。
二、讲授新课
（四）影响细胞呼吸原理的因素
作为呼吸产物，根据化学平衡，CO2浓度
高会抑制细胞呼吸的进行。
3．CO2
应用：果实保鲜或储藏，可向密封环境中
充入CO2或N2降低呼吸消耗。
二、讲授新课
（四）影响细胞呼吸原理的因素
4．水
水既是原料，又是产物，细胞呼吸必需在水
环境中才能进行。在一定范围内，呼吸作用强度
随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。
应用：稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风
干，减少水分，降低呼吸消耗。
P77
P77
P79
B
2．下列有关细胞呼吸的叙述中正确的是（ ）
A．无氧呼吸的终产物有[H]
B．有氧呼吸一定要有氧气参与
C．无氧呼吸的产物都是无机物
D．无氧呼吸和有氧呼吸时两个完全不同的过程
三、课堂反馈
B
3．买罐头食品时，发现罐头盖上印有“如发现盖子鼓起，请勿选购”，引起盖子鼓起的最可能原因是（ ）
A．好氧型细菌呼吸，产生CO2和H2O
B．微生物呼吸，产生CO2和C2H5OH
C．乳酸菌呼吸，产生CO2和C3H6O
D．酵母菌呼吸，产生CO2和H2O
四、课堂小结
有氧呼吸过程图解
四、课堂小结
葡 萄 糖
丙 酮 酸
[H]
少量能量
乙醇
脱氢酶
乳酸
脱氢酶
酒精 + CO2
乳酸
酶
无氧呼吸过程图解
P78
P79
P79
作业

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