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5.3 细胞呼吸的原理和应用
第2课时 无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用 教案
一、教学目标
1.概述无氧呼吸的过程，并比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同（重点）。
2.应用细胞呼吸的原理来解决问题（难点）。
二、教学重难点
教学重点：有氧呼吸的过程及原理。
教学难点：细胞呼吸的原理和本质。
三、教学过程
【新课导入】
下面哪位运动员的爆发力强？
通过生活实际引入，激发学生学习兴趣。
【新课学习】
目标1：无氧呼吸
教师提出问题：人体所有的细胞任何时候都在进行有氧呼吸吗？师生共同列举一些无氧呼吸的例子，如马铃薯块茎，水稻的根、蛔虫、骨骼肌细胞在缺氧的情况下等。
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。
骨骼肌是人体运动的“发动机”，为人体运动提供能量。如图所示为两种运动员腿部一小块股外侧肌的横切面放大图。图中的好多小块就是肌纤维，颜色有深有浅，深色的是慢肌，浅色的是快肌。
活动1：推测快肌纤维的呼吸方式
据上表数据，推测快肌主要进行有氧呼吸吗？
由于快肌毛细血管分布少、线粒体数目少并且体积小，因此快肌并不是主要进行有氧呼吸。
组织学生阅读课本P94～P95相关内容。尝试回答问题，并总结无氧呼吸的过程。
1.无氧呼吸的过程——产酒精
2.无氧呼吸的过程——产乳酸
我们的快肌无氧呼吸会产生乳酸。研究发现，它的无氧呼吸的第一阶段也是和有氧呼吸第一阶段是完全相同的。第二阶段是丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化作用下转化成乳酸。同时NADH转化为NAD+。严格厌氧型生物乳酸菌细胞呼吸产物也是乳酸。另外，马铃薯的块茎、甜菜的块根，玉米的胚在进行无氧呼吸时，也可以产生乳酸。
3.在细胞中画出无氧呼吸的物质变化过程
不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？
4.无氧呼吸的概念及能量去向
（1）概念：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。
（2）能量：无氧呼吸过程中,葡萄糖中的能量主要储存到乳酸或酒精中没有释放出来;而氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失。
1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向分别是什么？
活动2：无氧呼吸过程分析
骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？
减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。
为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？
提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。
由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸的第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP，NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。
请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？
乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。
活动3：比较有氧呼吸和无氧呼吸
（1）列表比较有氧呼吸和无氧呼吸
（2）解释生命现象
有氧呼吸的生物，如植物的根在水淹的情况下能进行短暂的无氧呼吸，人在剧烈运动时，骨骼肌细胞也能进行无氧呼吸。
试从生物进化的角度说明需氧型生物保留无氧呼吸方式的意义。
需氧型生物保留无氧呼吸的意义是细胞在暂时缺氧时，可以通过无氧呼吸来合成 ATP，为生物体的生命活动提供能量，降低因ATP合成量减少而对生物体造成的伤害。
教师活动：以幻灯片为辅助，介绍酵母菌的无氧呼吸和乳酸菌的无氧呼吸过程。并引导学生概括总结出两种无氧呼吸的化学反应式。
师生共同分析比较两种无氧呼吸方式的异同：
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。
不同点：第二阶段不同。
教师：引导学生参照细胞呼吸的概念和意义，总结出无氧呼吸的概念和意义。
细胞呼吸的概念：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。
细胞呼吸的意义：能为生物体提供能量，是生物体代谢的枢纽。
目标2：细胞呼吸原理的应用
（一）影响细胞呼吸原理的因素
1.O2浓度
（1）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。
（2）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。
随氧气浓度的升高无氧呼吸逐渐减弱
在一定浓度范围内，随氧气浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。
在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的 点所对应的浓度。
2. CO2和温度
温度主要通过影响酶活性来影响呼吸速率。
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。
CO2：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。
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。
3.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。
活动4：细胞呼吸原理的应用
提出问题1：为什么包扎伤口应选用透气的纱布敷料？
包扎伤口应选用透气(消毒纱布)或松软(创可贴)的敷料。既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
提出问题2：为什么农业生产中要通过中耕松土，提高农作产量？
我们天天吃的馒头松软可口，可是利用酵母发面时，面块开始硬，后来软，而且表面有水珠出现，你知道是什么原因吗？
发面用的是酵母菌，在和面时加入酵母菌，酵母菌利用面中的葡萄糖进行无氧呼吸产生二氧化碳和酒精，二氧化碳受热膨胀使馒头体积增大，所以馒头又松又软。表面由于氧气充足，酵母菌进行有氧呼吸产生大量二氧化碳和水，所以表面有水珠出现。
在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
①都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气可以给酵母菌提供呼吸所需要的氧气，利于酵母菌进行繁殖。密封为了避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
②为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
③在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自身的生命活动提供能量；产生的酒精能抑制其他细菌的生长，利于自身的繁殖。
阅读课本P95思考 讨论部分，说出细胞呼吸原理的应用，教师进行总结：
（1）控制呼吸条件，造成只能进行有氧呼吸或无氧呼吸。如课本中的“创可贴”，中耕松土应用的是有氧呼吸；酸菜、面包、酿酒应用的是无氧呼吸。
（2）抑制酶活性、抑制呼吸作用，减弱有机物分解速度等。低温、减少水分，加CO2、N2等。
课堂小结：
四、板书设计
第3节 细胞呼吸的原理和应用
第2课时 无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用
一、无氧呼吸
1.无氧呼吸的过程
（1）产酒精
（2）产乳酸
（3）在细胞中画出无氧呼吸的物质变化过程
（4）无氧呼吸的概念及能量去向
（5）比较有氧呼吸和无氧呼吸
（6）细胞呼吸的概念及意义
二、细胞呼吸原理的应用
1.影响细胞呼吸的外界因素
（1）氧气浓度
（2）二氧化碳和温度
（3）水
2.细胞呼吸原理的应用

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