第五章第3节细胞呼吸的原理和应用（2）课件-高一上学期生物人教版必修1

第五章细胞的能量供应和利用第3节细胞呼吸原理和应用（2）——有氧呼吸——教学目标及核心素养1.从结构与功能观描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构。2.从物质和能量的视角分析有氧呼吸过程各阶段的物质和能量变化，构建有氧呼吸过程的模型。重点难点教学重点：

1.有氧呼吸过程中物质与能量的变化。2.构建有氧呼吸过程模型。教学难点：

1.有氧呼吸过程中物质与能量的变化。2.构建有氧呼吸过程模型。

温故知新：酵母菌的呼吸方式一、探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞有氧呼吸时产生[1]

和[2]

____，无氧呼吸时产生[3]

和[4]

。鉴定CO2

时可以用[5]

或[6]

，酒精能让[7]

条件下的[8]

由[9]

色变为[10]

色。二、细胞呼吸的概念细胞呼吸是指有机物在[11]

经过一系列的氧化分解，生成[12]

产物，释放出[3]

并生成[4]

的过程。CO2水酒精CO2澄清的石灰水溴麝香草酚蓝水溶液酸性重铬酸钾橙灰绿细胞内二氧化碳或其他能量ATP任务2：有氧呼吸的过程一、有氧呼吸场所分析假说2：有氧呼吸是在细胞质基质和线粒体内共同完成的。提出假说：假说1：有氧呼吸是在线粒体内完成的。实验材料：

酵母菌，葡萄糖溶液，以及各种试剂和仪器；实验思路：3.向3组试管中分别加入等量的葡萄糖溶液，在相同且适宜的温度等条件下，保温一段时间，检测3组试管中的葡萄糖含量。2.把上清液、线粒体、酵母菌匀浆分别放入A、B、C三支试管中。1.将酵母菌研磨、分离上清液（细胞质基质）和线粒体。任务2：有氧呼吸的过程一、有氧呼吸场所分析实验结果：A组B组C组细胞质基质线粒体细胞匀浆加入等量葡萄糖任务2：有氧呼吸的过程一、有氧呼吸场所分析葡萄糖可以在细胞质基质中分解；葡萄糖不能被线粒体直接分解；线粒体促进了葡萄糖的分解。实验结论：大量的科学研究表明：

有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体。先由细胞质基质完成葡萄糖的初步分解，之后由线粒体完成剩下的部分。任务2：有氧呼吸的过程一、有氧呼吸场所分析1.有氧呼吸第一阶段分析阅读下列材料，回答细胞质基质为葡萄糖的分解提供了什么物质？科学家发现酵母汁液（主要成分是细胞质基质）能够发酵（分解）葡萄糖，但将酵母汁液加热到50℃以上，便会失效。酵母汁液经过透析（除去小分子物质）以后，也失去了发酵能力。任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程提供了酶和小分子物质1.有氧呼吸第一阶段分析资料：细胞质基质中的一种小分子物质——NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)，实际上是电子和氢离子的载体，能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH(还原型辅酶Ⅰ)。NADH在后续的反应中还会解离出电子和氢离子，使得电子和氢离子能够继续用于后续的反应。而NAD＋则可以重新结合新的电子和氢离子。由于NADH携带了电子和氢离子，因此具有较强的还原性，通常可以把它简化为[H]。任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)NADH(还原型辅酶Ⅰ)NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)H+e-H+e-葡萄糖（C6H12O6）↓↓↓↓↓↓2C3H4O3（丙酮酸）细胞质基质多种酶1.有氧呼吸第一阶段分析任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程NAD+NADH（[H]）ADP+Pi

ATP（少量）C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+能量（少量）热能（多）ATP中活跃的化学能（少）2.有氧呼吸第二阶段分析任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程线粒体基质输入的物质输出的物质简化图解H2OCO22.有氧呼吸第二阶段分析任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程线粒体基质H2OCO2+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+

20[H]

+少量能量

热能（多）ATP中活跃的化学能（少）特点：[H]和O2参与反应。3.有氧呼吸第三阶段分析任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程线粒体内膜释放大量能量，产生大量ATP。场所：线粒体内膜第一阶段产生的4[H]第一阶段产生的20[H]6O212H2O大量ATP酶12H2O+大量能量

24[H]

+6O2热能（多）ATP中活跃的化学能（少）任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6酶2C3H4O34[H]+少量能量2C3H4O36H2O6H2O酶6CO220[H]少量能量24[H]6O212H2O大量能量任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程有氧呼吸过程的概念模型用文字、符合和箭头构建有氧呼吸过程的概念模型（物质、能量变化）任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程4.各阶段特征比较：有氧呼吸

场所反应物产物释放能量第一阶段第二阶段第三阶段细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量线粒体基质丙酮酸和水CO2、[H]少量线粒体内膜[H]、O2H2O大量第一阶段反应式：第二阶段反应式：第三阶段反应式：C6H12O6酶+4[H]

+少量能量

2C3H4O3

+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+20[H]

+

少量能量

酶12H2O

+大量能量

24[H]

+

6O2任务2：有氧呼吸的过程二、有氧呼吸过程5.有氧呼吸总反应式：C6H12O6

+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶6.有氧呼吸中元素去向：a.C原子的运动轨迹：C6H12O62C3H4O36CO

2b.H原子的运动轨迹：C6H12O64[H]2C3H4O320[H]12H2O+6H2Oc.O原子的运动轨迹：C6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O任务2：有氧呼吸的过程7.有氧呼吸的能量利用特点：葡萄糖CO2+H2O能量2870kJ977.28kJ（约34.05％）ADP＋PiATP用于各项生命活动热能（体温的来源）1892.72KJ(约65.95%)

1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ能量，其中一部分以热能形式散失(约65.95%)；另一部分转移到ATP中(977.28kJ，约34.05%)储存，约形成32个ATP。二、有氧呼吸过程任务2：有氧呼吸的过程2.有氧呼吸的能量利用特点：思考：与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？特点：①有氧呼吸过程温和。②有氧呼吸进行时有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放。③有氧呼吸释放的能量的去路：大部分以热能形式散失；少部分储存在ATP中。任务2：有氧呼吸的过程2.有氧呼吸的能量利用特点：思考：与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？意义：保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：①可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。任务2：有氧呼吸的过程三、有氧呼吸的概念

指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。分析：线粒体的结构有哪些适于其功能的特点？线粒体电镜照片任务2：有氧呼吸的过程分析：线粒体的结构有哪些适于其功能的特点？任务2：有氧呼吸的过程外膜内膜嵴基质DNA/RNA核糖体分布有氧呼吸的酶线粒体适应于有氧呼吸的主要特点：线粒体内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积。线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？①线粒体膜上没有葡萄糖载体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。小结1.有氧呼吸的过程场所：______________物质变化：_______________________________产能情况：___________第一阶段场所：______________物质变化：_______________________________产能情况：____________第一阶段场所：______________物质变化：_________________________产能情况：_____________第一阶段细胞质基质C6H12O6酶+4[H]

2C3H4O3

少量能量

线粒体基质+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+20[H]

少量能量

线粒体内膜酶12H2O

24[H]

+

6O2大量能量

小结2.总反应式剖析有氧呼吸反应式中的能量与ATP的关系：①有氧呼吸各个阶段的反应式和总反应式中的能量都不能写成ATP，因为ATP并不是有氧呼吸的直接产物，只是糖类等有机物氧化分解时释放的部分能量可以用于合成ATP。②有氧呼吸各个阶段释放的能量和总反应式中释放的能量，都有两条去路：大部分以热能形式散失，小部分用于ATP合成。小结【易错提醒】（1）原核生物（如蓝藻、硝化细菌等）虽然没有线粒体，但也能进行有氧呼吸，其有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜内表面。（2）真核生物中哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫中无线粒体，只能进行无氧呼吸。（3）葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。（4）葡萄糖不能进入线粒体，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解。（5）反应式前后的H2O不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。（6）反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。（7）反应式中间不能用等号，要用箭头。（8）反应条件“酶”不能省去。【典例1】动物细胞中，葡萄糖的部分代谢过程如下图。下列说法正确的是

（

）A.乙来源于甲和C6H12O6

，丙和丁代表不同化合物B.有氧条件下，过程①②发生在线粒体基质中C.过程③发生在线粒体内膜上，可产生大量能量D.用18O标记C6H12O6

，在物质丙中可检测到18O【解析】分析图示可知，甲是丙酮酸，乙是［H］，丙是产物水，丁是原料水，A项错误。过程①表示细胞呼吸的第一个阶段，场所在细胞质基质；过程②表示有氧呼吸的第二个阶段，场所在线粒体基质，B项错误。过程③表示有氧呼吸的第三个阶段，场所在线粒体内膜，可释放大量能量，C项正确。丙（水）中的O来自O2，不是来自葡萄糖，D项错误。【答案】CC【变式1】下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（） A.①②④中数值最大的是①B.③代表的是O2

C.有氧呼吸的三个阶段所需的酶相同D.⑤参与的过程发生在线粒体内膜上【解析】A.分析题图可知：①②④分别代表有氧呼吸第一、二和三阶段所释放的能量，其中第三阶段所释放的能量④的数值最大。A错误。B、C、D.有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二和第三阶段分别发生在线粒体的基质和内膜上。有氧呼吸三个阶段发生的场所不同，所需的酶不同。③代表参与有氧呼吸第二阶段反应的原料H2O，不是O2。⑤为O2，参与的过程是有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上。【答案】D D【典例2】如图为线粒体的结构示意图。在相应区域中会发生的生物过程是

（）A.②处发