《细胞呼吸原理的应用》教学设计10

《细胞呼吸原理的应用》教学设计

教学重点

1.细胞呼吸的本质。

2.有氧呼吸与无氧呼吸的过程。

3.有氧呼吸与无氧呼吸的区别。

4.从生产实践的角度探讨细胞呼吸原理的应用。

教学难点

1.有氧呼吸与无氧呼吸的过程。

2.细胞呼吸原理的应用。

教具准备

细胞有氧呼吸与无氧呼吸过程的多媒体课件、细胞有氧呼吸与无氧呼吸区别

的投影片、教师通过网络等途径收集的一组有关“细胞呼吸在生产实践中的应用”

的信息。

课时安排

3课时

教学过程

导入新课

课件展示：

（1）寒冷冬季的一个夜晚，一群人围在一堆篝火旁取暖。

（2）某现代化啤酒生产企业，利用发酵工程技术大量生产啤酒。

（3）某同学因10000米长跑以后，觉得筋疲力尽。

（4）一片果园内的果树因遭受水淹而正在慢慢萎孺，并不断有果树死去.

（5）农民经常要锄田，因为这样可以提高作物的产量。

（6）汽车在飞快地奔驰，同时不断地消耗着汽油，一些尾气正从其排气管

中被排出。

师

上述问题的中心问题是什么？能否从中选出与其他不同的资料？并论述你

的依据。

学生活动：学生自主思考，列出观点。

生甲

上述问题的中心是能量问题。

生乙

（1）（6）谈的是非生物的能量问题，而其他资料谈论的是生物体内的能量

问题。

生丙

（6）谈论的是环境污染问题。

师

我们今天选出•个问题来进行讨论，我们要讨论的问题是生物体内的能量供

应问题一一细胞呼吸。

师

我们知道，物质的燃烧需要氧气，发现这一现象的是法国化学家拉瓦锡。拉

瓦锡还曾经把生物的细胞呼吸比作碳和氢的缓慢燃烧过程。那么，拉瓦锡的这一

说法有道理吗？细胞呼吸能够像燃料燃烧那样剧烈吗？

推进新课

板书：

一、细胞呼吸产生能量

（一）细胞呼吸与有机物燃烧的不同点

生

不能。

师

为什么？

学生活动：学生思考、讨论。

师

细胞呼吸不能像燃料燃烧那样剧烈的原因是多方面的，例如：（1）如同我们

生活的环境一样，细胞要生活在常温、常压下；（2）细胞内的酶促反应需要适宜

的温度，假如呼吸作用像燃料燃烧那样剧烈的话，会在短时间内释放大量的能量，

而导致温度急剧升高，从而导致的变性失去活性；（3）同时也会导致大量的能量

浪费，因为细胞内的ADP与ATP的量有限，大量的能量在短时间内释放，不能及

时转移到ADP内以合成ATP,造成生物体细胞内的能量浪费。

师

生命活动的直接能源物质是什么？细胞中的主要能源物质是什么？动物细

胞内储存能量的物质是什么？植物细胞内储存能量的物质是什么？生物体内储

存能量的物质是什么？

生

生命活动的直接能源物质是ATP；细胞中的主要能源物质是糖类；动物细胞

内储存能量的物质是糖元；植物细胞内储存能量的物质是淀粉；生物体内储存能

量的物质是脂肪。

师

细胞的生命活动离不开能量，许多化学反应都需要耗能，那么糖类等能源物

质是怎样被细胞利用的呢？储存在这曲有机物中的能量是如何转移到ATP中的

呢？

生

在细胞中应该有一个类似糖类等能源物质燃烧的过程，可以将糖类等分子中

的能量释放出来，但又不伤及细胞。

板书；

（二）细胞呼吸的定义

师

（1）在生物细胞内，糖类等有机物中储存的能量是逐步地、缓慢地被释放

出来的，除了一部分以热量形式向外界释放以外，还有一部分能量被转移到ATP

中，随时地被细胞利用于各种生命活动过程。

（2）科学家经过研究发现，在细胞中的确存在这样的过程，这就是细胞呼

吸。

（3）细胞呼吸主要指糖类、脂质与蛋白质等有机物,在生物活细胞内氧化

分解为水和二氧化碳，或者分解为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。

（4）细胞呼吸不同于有机物在体外被燃烧氧化的另一个特点，是有机物在

细胞内多种酶的催化作用下，被逐步分解，因为能量是被逐步释放的，因而没有

剧烈的发光、发热的现象，

师

“细胞呼吸”与我们通常了解的“呼吸运动”是一回事吗？

学生活动：回忆人体呼吸的过程，试图比较“呼吸运动”与“呼吸作用”的

不同，并尝试与他人交流自己的观点。

师

（1）其实“细胞呼吸”并非我们学习过的“呼吸运动”。我们熟悉的“呼

吸运动”也就是所谓的肺通气，是指人和动物体通过呼吸肌的运动使得胸廓、膈

肌收缩或扩张，以改变胸廊容积，最终改变胸廓内的压强，从而达成与外界进行

的气体交换过程c

（2）而“细胞呼吸”是指糖类、脂质与蛋白质等有机物，在生物活细胞内

氧化分解为水和二氧化碳，或者分解为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程,

通常也叫做“呼吸作用”，正是因为所有生物的细胞都具备这一功能，才能保证

所有生物正常的生命活动，

（3）“呼吸运动”与“细胞呼吸”的现象和本质是有所区别的。

师生互动：教师引导学生阅读文本心,并尝试对表珞提供的信息进行分析。

生甲

表格中不同植物组织的细胞呼吸速率是在25℃条件「测得的，说明温度会

影响细胞呼吸的速率，可能与温度影响细胞内呼吸酶的活性有关。

生乙

说明不同植物细胞呼吸的速率是不同的，可能与不同植物细胞内呼吸酶的种

类不同有关。

生丙

表格中干种子的呼吸作用速率最小，可能与十种子细胞缺乏自由水有关。

板书：

（三）细胞呼吸的实质

课件展示：

（1）在一个氧气充足的公园里，一个游园者正在慢慢散步，此时，该游园

者体内的细胞利用氧将糖类等有机物氧化分解，产生二氧化碳与水，同时产生能

量。

（2）一个优秀的中跑选手，在较短时间内跑完了400m,此时，他体内细

胞中的糖类等有机物在无氧条件下，被分解成为乳酸，同时产生能量。

（3）放置较长时间的苹果，散发出一股浓浓的酒香，我们发现苹果内的糖

类被分解成为了酒精，在这个过程中，也产生了一些能量。

师

细胞呼吸一定需要氧气吗？气体的交换是细胞呼吸的本质吗？假如不是，那

么细胞呼吸的实质又是什么呢？

生

细胞呼吸不一定需要氧气，如骨骼肌细胞在有氧与无氧条件下都可以进行细

胞呼吸；因此，气体的交换并非是细胞呼吸的本质；细胞呼吸的实质是有机物的

氧化分解，能量的释放和利用。

师

（1）有机物在体外燃烧时，其中储存的能量是一次性全部释放出来的，并

且以光和热的形式表现出来。这就相当于放在高处的大石块，由于本身的重量和

所在的高度具有了很大的势能。若石块从高处直接落下来，势能会迅速地转变成

动能释放出来，产生强大的冲击力。而细胞的生命过程所需的能量需要不断地释

放出来，需要随时补充给细胞。这就像放在高处的石块必须经过许多台阶缓缓滚

动到最底层，将能量一点点释放出来一样，只有这样释放出来的能量才能被有效

地、充分地利用。发生在细胞内的细胞呼吸无论是在有氧条件下还是在无氧条件

下，其过程的进行均是如此。

（2）细胞呼吸是一个由多种酶参与催化，多步骤的过程。细胞呼吸通常是

在有氧的情况下进行的，但是某些细胞也可以在无氧的环境下进行呼吸。在有氧

条件下，细胞中的有机物会彻底氧化分解成为无机物，刍然会放出有机物中全部

的能量。无氧条件下，细胞中的有机物降解成为其他的相对简单的有机物，释放

出一部分能量。

（3）总之，通过有机物的氧化分解，释放能量，被细胞利用，生命过程得

以正常进行，这便是细胞呼吸的实质所在。

师

那么，你能否根据细胞呼吸的本质，来推断有氧条件下细胞呼吸的化学变化

呢？

学生活动：尝试构建细胞有氧呼吸的模型，即：有机物+。（。产乩"能量。

师

下列细胞中，哪些细胞能进行细胞呼吸？你的依捱是什么？

课件展示：

①导管细胞：②哺乳动物的纤细胞：③人体的神经元：④造而干细胞：⑤骨

骼肌细胞；⑥绿色植物的叶肉细胞；⑦酵母菌；⑧死亡的口腔上皮细胞；⑨大豆

种子细胞。

生

其中，哺乳动物的红细胞、人体的神经元、造血干细胞、骨骼肌细胞、绿色

植物的叶肉细胞、酵母菌、大豆种子细胞能进行细胞呼吸；因为这些细胞都是活

细胞，活细胞生命活动需要能量，而通过细胞呼吸可以分解有机物释放能量，其

中一部分能量转移到ATP中被用于生命活动.大豆种子的代谢速率很低，但是大

豆种子细胞仍然具有活力，因而大豆种子细胞仍进行细胞呼吸，为大豆种子的牛.

命活动提供能量。而导管细胞、死亡的口腔上皮细胞均为死细胞，不具有与代谢

相关的酶，因而不能进行细胞呼吸。

师

那么细胞呼吸究竟是如何进行的呢？

板书：

二、细胞呼吸的过程

（一）有氧呼吸

师

细胞的有氧呼吸是细胞呼吸的主要类型，是生活细胞在氧气的参与下，把某

些有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放能量的过程。

师

细胞呼吸是否一定要以糖类作为呼吸底物？可以以脂肪或蛋白质作为底物

吗？为什么？

生

细胞呼吸不一定要以糖类作为呼吸底物；可以以脂肪或蛋白质作为呼吸底物,

因为脂肪与蛋白质等其他的有机物（如乳酸、丙酮酸等）中也具有能量。

师

假如人体的骨骼肌细胞内以葡萄糖作为呼吸底物为例，进行有氧呼吸，那么

其具体过程是怎样的？能否从有氧呼吸的场所、条件、原料、过程、产物以及产

物去向来阐述细胞有氧呼吸的整个过程。

课件展示：

（1）通过展示骨骼肌细胞显微结构、线粒体亚显微立体结构、有氧呼吸第

一、第二、第三阶段反应动画等情景，把学生带入真实场景，使学生学习兴趣高

涨，并产生探究欲望。

（2）在对有氧呼吸中的物质转变、能量转化一步步推理、分析讨论后，再

采用多媒体技术对有氧呼吸全过程进行剖析讲解，以有氧呼吸中的物质转变与能

量转化为两条主线，以同位素示踪技术为研究手段；以有氧呼吸第一、第二、第

三阶段的反应为时间先后顺序，以细胞质基质、线粒体为空间先后顺序，系统地

分析葡萄糖分解形成丙酮酸、丙酮酸氧化、还原态氢（［H］）的氧化等生理过程。

从细胞是一个统一整体的概念出发，提出了控制有氧呼吸过程的信息流的概念；

从能量转化与守恒的角度出发，让学生探究储存在有机物中的能量如何释放，其

中一部分能量是如何被逐步转移进入ATP的。在总结讨论阶段，可利用多媒体技

术中的箭头指向物体表面是闪烁的效果，帮助学生提高对有氧呼吸第一、第二、

第三阶段反应的场所、条仁、原料、过程、产物以及产物去向等关键知识的理解。

学生活动：结合多媒体提供的信息，阅读文本P成中“有氧呼吸的过程”的

图群，思考有氧呼吸第一、第二、第三反应阶段反应的场所、条件、原料、过程、

产物以及产物去向。

师

细胞的有氧呼吸，假如以反应场所来看，发生于细胞的哪些部位？主要部位

是什么？为什么？

生

细胞的有氧呼吸，发生于细胞质基质利线粒体；主要部位是线粒体；因为线

粒体是细胞有氧呼吸的主要场所；高等生物细胞的有氧呼吸酶分布在线粒体中

（只有类似硝化细菌的原核需氧型生物的有氧呼吸酶分布于细胞膜上）。

师

假如从反应的步骤来看，细胞的有氧呼吸主要可以分为几个阶段？分别是哪

几个阶段？每一个阶段的反应场所、条件、原料、过程、产物以及产物去向是怎

样的？

生

细胞的有氧呼吸主要可以分为三个阶段；第一阶段是葡萄糖在细胞质基质中

被分解形成丙酮酸（糖酵解）阶段：第二阶段是丙酮酸在线粒体中被分解阶段：

第三阶段是［H］和氧结合生成水，释放大量能量的阶段。（见右图）

葡萄精

（图中的①②③表示有氧呼吸过程的三个阶段）

有氧呼吸过程的图解

1.有氧呼吸的第一阶段（葡萄糖在细胞质基质中被分解形成丙酮酸）

师

那么，你能否说出有氧呼吸第一-阶段的反应场所、条件、原料、过程、产物

以及产物去向呢？

生甲

反应部位是细胞质基质。

生乙

反应条件是细胞质基质的呼吸酶、ADP+Pi、适宜的温度与pH。

生丙

反应底物是葡萄糖（呼吸底物）。

生丁

反应过程是在酶催化下葡萄糖分解为丙酮酸。即：葡萄糖，-2丙酮酸+4

［H］+能量（少量）（C6HBe此（h+4［H］+能量）

生戊

反应产物是丙酮酸、少量［H］和少量ATP（注：第一阶段释放少量能量，

其中一部分能量以热量形式散失，另一部分能量转移到ATP中，可形成2ATP）。

生己

产物中，丙酮酸、［H］将被运入线粒体，而ATP可直接用于各项生命活动。

师

那么，你能否说出有氢呼吸第二阶段反应的场所、条件、原料、过程、产物

以及产物去向呢？

2.有氧呼吸的第二阶段（丙酮酸在线粒体中被分解形成二氧化碳和［H］）

生

有氧呼吸的第二阶段反应

（1）场所是线粒体的基质。

（2）条件是线粒体内的有氧呼吸酶系统、ADP+Pi、适宜的温度与pH。

（3）反应底物是丙酮酸和“0。

（4）反应过程是在线粒体有氧呼吸酶系统的催化下，丙酮酸和水彻底分解

成二氧化碳和［H］。即2丙酮酸+6H,0」^20［H］+6C0二能量（少量）（2。凡0产6氏0

—6C0,+20［H］+能量）。

（5）反应的产物有8八［11］、少量ATP（注：第二阶段也释放少量能量，

其中一部分能量以热量形式散失，另一部分能量转移到ATP中，可再形成2ATP）。

（6）产物中，CO?离开线粒体，可以通过自由扩散出细胞膜，再通过血液循

环至肺泡，最终通过气体交换而排出体外：在植物细胞内，则可以通过气孔进入

大气，或进入叶绿体参与光合作用；［H］继续参与有氧呼吸的第三阶段反应；ATP

直接用于各项生命活动。

学生活动：学生在教师的指导下自主分析有氧呼吸第三阶段的反应场所、条

件、原料、过程、产物以及产物去向。

3.有氧呼吸的第三阶段（［H］和氧结合生成水，释放大量能量的阶段）

（1）发生部位：细胞线粒体内膜上。

（2）条件：线粒体内的有氧呼吸随系统、ADP+Pi、适宜的温度、pH与

（3）反应底物：［H］和氧。

（4）反应过程：在线粒体内有氧呼吸酶的催化下，前两阶段释放的［H］和

0?结合生成水，同时释放大量能量，一部分能量以热量形式散失，另一部分形成

34个ATP。即：

24［H］+60?-J^_>12HQ+能量（大量）。

（5）产物：水和34个AT物

（6）产物去向：ATP直接用于各项生命活动；而水亦可参与其他的生命活

动（如继续参与细胞呼吸、蛋白质水解等，在植物体内还可参加光合作用等生命

活动）。

师

能否根据上述三个阶段推出有氧呼吸总反应式?

生

C-0G2C3HQ3+4[H]+能量（少量）

2c3HM+6H2O6CO2+2O[H]+能量（少量）

有氧呼吸总反应式：GH1206+6H20+6026c（VI2H2O+能量（大量）

（注：以CMOi为例，其他有机物也可以通过细胞呼吸〉

课堂小结

师

能否对有氧呼吸的第一、第二、第三阶段进行列表分析？