【新课教学PPT课件】5.3 细胞呼吸的原理和应用 | 人教版高中生物学必修1适用(2026版)
- 2026-11-01 11:02:15
一、教学目标（基于生物学核心素养）
（一）生命观念
1. 通过分析线粒体结构与有氧呼吸功能的关系，形成结构与功能相适应的生命观念。
2. 通过分析有氧呼吸三个阶段中物质变化和能量变化，形成物质与能量观。
3. 理解细胞呼吸的实质是有机物在细胞内氧化分解、释放能量并生成ATP的过程。
（二）科学思维
1. 通过分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸过程中物质变化与能量变化的逻辑关系。
2. 利用比较法掌握有氧呼吸和无氧呼吸的区别及联系。
3. 通过对曲线图的分析，理解影响细胞呼吸的因素及其内在机理。
（三）科学探究
1. 通过“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，学会控制自变量、检测因变量、控制无关变量的实验设计方法。
2. 学会对比实验（相互对照实验）的设置方法。
3. 掌握检测CO2（澄清石灰水、溴麝香草酚蓝水溶液）和酒精（酸性重铬酸钾）的实验方法。
（四）社会责任
1. 能够运用细胞呼吸的原理解释生产和生活中的相关现象（如粮食储存、果蔬保鲜、酿酒、松土等）。
2. 关注细胞呼吸原理在农业生产和日常生活中的应用，形成运用生物学知识解决实际问题的意识。
二、教学重难点
（一）教学重点
1. 探究酵母菌细胞呼吸的方式。
2. 有氧呼吸三个阶段的物质变化、能量变化及场所。
3. 有氧呼吸与无氧呼吸的异同比较。
（二）教学难点
1. 探究酵母菌细胞呼吸方式的实验设计（变量控制、对比实验的设置）。
2. 有氧呼吸过程中物质变化与能量变化的对应关系。
3. 细胞呼吸原理在生产和生活中的应用分析。
三、教学方法
1. 探究式教学法：通过“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，引导学生经历提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→得出结论的科学探究过程。
2. 问题驱动教学法：以系列问题引导学生逐步深入思考细胞呼吸的原理。
3. 图示教学法：利用有氧呼吸三阶段示意图、细胞呼吸影响因素曲线图等，化抽象为直观。
4. 比较教学法：通过有氧呼吸与无氧呼吸的对比表格，帮助学生系统掌握两者的异同。
5. 小组合作学习法：组织学生分组讨论实验设计、分析曲线图等。
四、课时安排
本节内容建议安排2课时完成。第1课时：细胞呼吸的概念、探究酵母菌细胞呼吸的方式、有氧呼吸的过程；第2课时：无氧呼吸的过程、有氧呼吸与无氧呼吸的比较、影响细胞呼吸的因素、细胞呼吸原理的应用
五、教学过程
第1课时细胞呼吸的方式与有氧呼吸
学习任务 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
任务一：导入新课，学习细胞呼吸的概念 | 1. 提问：糖类中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP？2. 展示“呼吸现象”与“细胞呼吸”的区别图解，讲解细胞呼吸（呼吸作用）的概念，强调“呼吸”与“呼吸作用”的区别：呼吸是机体与环境之间O2和CO2交换的过程；呼吸作用是细胞内有机物的氧化分解。 | 观察图片，思考并回答相关问题，区分“呼吸”与“呼吸作用”两个概念。 | 厘清易混淆概念，建立准确的科学概念。明确本节课的研究对象是细胞内的代谢过程。 |
任务二：探究酵母菌细胞呼吸的方式——提出问题与作出假设 | 1. 提出问题：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？ 2. 介绍酵母菌的特点：单细胞真菌、兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存。 3. 引导学生提出问题：①酵母菌在什么条件下进行细胞呼吸会产生酒精？②酵母菌在不同条件下产生的CO2一样多吗？ 4. 引导学生作出假设。 | 了解酵母菌的生物学特性，提出自己的问题，基于已有知识作出合理假设。 | 培养学生提出问题和作出假设的科学探究能力。 |
任务三：探究酵母菌细胞呼吸的方式——设计实验方案 | 1. 引导学生分析实验的变量：自变量（有氧/无氧条件）、因变量（CO2和酒精的产生）、无关变量（温度、酵母菌活性、葡萄糖浓度等）。2. 展示有氧和无氧条件实验装置图，讲解：①有氧装置中第一个锥形瓶装NaOH溶液的目的（排除空气中CO2的干扰）；②无氧装置中B瓶封口放置一段时间的目的（耗尽瓶内O₂）。3. 讲解产物检测方法：①CO2检测——澄清石灰水（变浑浊）或溴麝香草酚蓝水溶液（蓝→绿→黄）；②酒精检测——酸性重铬酸钾（橙色→灰绿色）。4. 强调对比实验（相互对照实验）的概念。 | 分析实验变量，理解实验装置的设计原理，记录产物检测方法，理解对比实验的设计思路。 | 培养学生的实验设计能力和科学探究能力，渗透变量控制的方法。 |
任务四：分析实验结果并得出结论 | 1. 展示有氧和无氧条件下实验结果的对比表格：- 有氧条件：CO2产生多（石灰水浑浊程度高/快）、无酒精产生- 无氧条件：CO2产生少（石灰水浑浊程度低/慢）、有酒精产生2. 引导学生得出结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸；有氧条件下产生大量CO2和水，无氧条件下产生酒精和少量CO2。 | 分析实验数据，对比两组实验结果，尝试归纳结论。 | 培养学生分析数据和归纳总结的能力。 |
任务五：有氧呼吸——场所与第一阶段 | 1. 展示线粒体结构图，引导学生回顾线粒体的结构（双层膜、嵴、基质），强调线粒体是有氧呼吸的主要场所。2. 利用科学史资料引入：葡萄糖不能被线粒体直接分解，葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸和[H]（NADH）。3. 讲解有氧呼吸第一阶段：场所——细胞质基质；反应——C6H12O6→ 2C3H4O3+ 4[H] + 少量能量。 | 回顾线粒体结构，聆听科学史资料，记录第一阶段的发生场所、物质变化和能量变化。 | 通过科学史资料引导学生“重走科学路”，培养科学思维。 |
任务六：有氧呼吸——第二、三阶段 | 1. 讲解有氧呼吸第二阶段：场所——线粒体基质；反应——2C3H4O3+ 6H2O → 6CO2 + 20[H] + 少量能量。2. 讲解有氧呼吸第三阶段：场所——线粒体内膜；反应——24[H] + 6O2→ 12H2O + 大量能量。3. 展示有氧呼吸三个阶段的总结表格（场所、反应物、产物、能量），引导学生归纳总反应式：C6H12O6+ 6H2O + 6O2→ 6CO2+ 12H2O + 能量。4. 计算有氧呼吸的能量转化效率（约34%），引导学生思考：1mol葡萄糖能使多少mol ADP转化为ATP？（约32mol） | 跟随教师依次学习第二、三阶段，填写总结表格，尝试写出总反应式，进行能量计算。 | 构建有氧呼吸的完整知识框架，通过能量计算深化对ATP功能的理解。 |
任务七：课堂小结 | 引导学生回顾本节课所学：细胞呼吸的概念、酵母菌细胞呼吸方式的探究、有氧呼吸的三个阶段。 | 自主梳理本节课的知识框架。 | 巩固所学内容，构建知识体系。 |
第2课时无氧呼吸与细胞呼吸原理的应用
学习任务 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
任务一：复习导入 | 1. 提问复习有氧呼吸的三个阶段（场所、物质变化、能量变化）。2. 展示问题：如果没有氧气，细胞还能进行呼吸吗？引入无氧呼吸的学习。 | 回顾有氧呼吸的知识，思考教师提出的问题。 | 温故知新，建立有氧呼吸与无氧呼吸的联系。 |
任务二：无氧呼吸的过程 | 1. 讲解无氧呼吸的场所：细胞质基质。2. 讲解无氧呼吸的两个阶段：第一阶段（与有氧呼吸第一阶段相同）：C6H2O6→ 2C3H4O3+ 4[H] + 少量能量第二阶段（有两种类型）：① 酒精发酵：2C3H4O3→ 2C2H5OH + 2CO2（大多数植物、酵母菌）② 乳酸发酵：2C3H4O3→ 2C3H6O3（高等动物肌细胞、乳酸菌、马铃薯块茎等）3. 强调：无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，葡萄糖中的大部分能量仍存留在酒精或乳酸中。4. 引导学生总结无氧呼吸的总反应式。 | 跟随教师学习无氧呼吸的两个阶段，区分酒精发酵和乳酸发酵，写出两种类型的总反应式。 | 通过自主学习和教师讲解相结合，掌握无氧呼吸的过程。 |
任务三：有氧呼吸与无氧呼吸的比较 | 1. 引导学生填写有氧呼吸与无氧呼吸的对比表格（场所、条件、产物、能量、相同点等）。2. 强调两者的共同点：①第一阶段完全相同（葡萄糖→丙酮酸）；②本质都是氧化分解有机物、释放能量、生成ATP。3. 引导学生思考：有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤？ | 填写对比表格，找出有氧呼吸与无氧呼吸的异同点，思考两者的进化关系。 | 通过比较法加深对两种呼吸方式的理解。 |
任务四：影响细胞呼吸的因素 | 1. 展示温度对呼吸速率影响的曲线图，讲解：一定范围内随温度升高呼吸速率加快，超过最适温度后酶活性降低。2. 展示水分对呼吸速率影响的曲线图，讲解：自由水含量越高，呼吸作用越强。3. 展示O2浓度对呼吸速率影响的曲线图（重点分析）：- A点：只进行无氧呼吸- B点：CO2生成量最小，有机物消耗最少（储存水果的最佳点）- C点：无氧呼吸停止，只进行有氧呼吸- 阴影部分表示无氧呼吸生成的CO2总量4. 引导学生分析AB段、BC段曲线变化的原因。 | 观察并分析各种因素对细胞呼吸影响的曲线图，回答问题，理解曲线各段的含义。 | 培养学生的读图分析能力和科学思维能力。 |
任务五：细胞呼吸原理的应用 | 分组讨论以下应用场景的原理：① 粮食储藏前要晾晒风干（降低水分，减少呼吸消耗）② 果蔬保鲜要适当降低温度、增加CO2浓度③ 包扎伤口用透气的消毒纱布（抑制厌氧菌繁殖）④ 酿酒时密封发酵（提供无氧条件，产生酒精）⑤ 农田松土（促进根系有氧呼吸，有利于无机盐吸收）⑥ 有氧运动与无氧运动（乳酸积累导致肌肉酸痛）⑦ 破伤风杆菌只能进行无氧呼吸（皮肤破损较深时易感染） | 分组讨论各应用场景的生物学原理，小组代表发言交流。 | 将所学知识与生产生活实际相联系，培养社会责任感。 |
任务六：拓展提升——运用证据和逻辑评价论点 | 1. 呈现关于线粒体起源的论点：线粒体原本是一种独立生存的细菌，后来与真核细胞共生变成细胞内的结构。2. 提供四组证据：①线粒体含有与细菌相似的环状DNA；②线粒体内蛋白质多数由核DNA指导合成；③线粒体DNA与细菌DNA都具有高比例的非编码序列；④线粒体能像细菌一样分裂增殖。3. 引导学生分析哪些证据支持该论点。 | 分析四组证据，判断哪些支持线粒体起源的论点，并说明理由。 | 培养学生的批判性思维和运用证据进行逻辑推理的能力。 |
任务七：课堂小结与练习 | 1. 引导学生用思维导图或概念图总结本节课核心知识。2. 呈现典型例题（如酵母菌呼吸方式实验题、曲线分析题等），引导学生当堂完成。 | 构建知识框架，完成课堂练习并核对答案。 | 巩固所学，检验学习效果。 |
六、板书设计
第3节细胞呼吸的原理和应用（第1课时） 一、细胞呼吸的概念 有机物在细胞内氧化分解→释放能量+生成ATP 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 自变量：有氧vs 无氧 因变量：CO₂（石灰水变浑浊/溴麝香草酚蓝蓝→绿→黄） 酒精（酸性重铬酸钾橙色→灰绿色） 结论：有氧→大量CO₂+H₂O；无氧→酒精+少量CO₂ 三、有氧呼吸 第一阶段：细胞质基质 C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃ + 4[H] + 少量能量 第二阶段：线粒体基质 2C₃H₄O₃ + 6H₂O → 6CO₂ + 20[H] + 少量能量 第三阶段：线粒体内膜 24[H] + 6O₂ → 12H₂O + 大量能量 总反应式：C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂ → 6CO₂ + 12H₂O + 能量 |
第3节 细胞呼吸的原理和应用（第2课时） 一、无氧呼吸 场所：细胞质基质 第一阶段：C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃ + 4[H] + 少量能量 第二阶段： 酒精发酵：2C₃H₄O₃ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ 乳酸发酵：2C₃H₄O₃ → 2C₃H₆O₃ 二、有氧呼吸vs 无氧呼吸 相同：第一阶段完全相同；本质相同 不同：场所、条件、产物、能量 三、影响因素：温度、水分、O₂浓度、CO₂浓度 四、应用：储藏保鲜、酿酒、松土、伤口包扎、运动等 |
七、教学反思
（一）成功之处
1. 情境导入有效激发兴趣：以发面、酿酒等生活情境导入，学生参与度高，能够快速进入学习状态。
2. 探究实验培养科学思维：通过“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，学生经历了完整的科学探究过程，对变量控制、对比实验等科学方法有了深刻理解。
3. 图示教学突破难点：有氧呼吸三阶段示意图和O2浓度影响曲线图的使用，有效帮助学生理解了抽象的物质变化和能量变化过程。
4. 联系生活落实社会责任：通过分析细胞呼吸原理在储藏保鲜、酿酒、松土、运动等方面的应用，学生能够将所学知识与实际生活相联系。
（二）不足与改进
1. 实验条件限制：如学校实验室条件有限，可播放实验视频替代实际操作，但应保留实验设计环节的充分讨论。
2. 曲线分析难度较大：O2浓度对呼吸速率影响的曲线图包含信息较多，部分学生理解困难。建议增加小组讨论环节，让学生互帮互学。
3. 时间分配需优化：第1课时内容较多（探究实验+有氧呼吸三阶段），可适当压缩探究实验的讲解时间，将更多时间留给有氧呼吸过程的分析。
上课！同学们好，请坐！
【PPT Page 1-2】
首先，请大家回顾所学知识，回答两个问题。
生物体生命活动的重要能源物质是什么？
（停顿3-5秒）
后排那位穿蓝衣服的男生，你来说。
“糖类。”
非常好，请坐！那直接能源物质呢？
（停顿3-5秒）
大家一起说！
“ATP！”
对，糖类就像是我们口袋里的整钱，ATP就像是零钱。那问题来了，整钱怎么换成零钱？糖类中储存的能量如何转化为ATP中的能量呢？
【过渡金句】：这就离不开我们今天的主角——细胞呼吸。但在讲细胞呼吸之前，我们得先弄清楚一个极其容易搞混的概念。
【PPT Page 3】
同学们，平时我们说“人在呼吸”，和今天讲的“细胞呼吸”，是一回事吗？
（停顿3-5秒）
我听到有同学说“是”，也有同学摇头。
来，课代表，你说说看。
“好像不太一样，平时说的是喘气，今天讲的是细胞里的反应。”
总结得非常准确，请坐！大家看PPT上的图，我们平时说的呼吸，叫肺通气，是气体进出身体的过程；加上血液循环里的气体运输，这叫呼吸现象。而今天我们要学的，是呼吸的本质，也就是发生在细胞内的“呼吸作用”——有机物氧化分解、释放能量的过程。
结合生活想一想：Q1，为什么我们剧烈运动时，呼吸频率会加快？
（停顿3-5秒）
“因为需要更多的氧气！”
对，供氧不足时还会怎样？Q2，剧烈运动后为什么会肌肉酸痛？
（停顿3-5秒）
“因为产生了乳酸！”
非常棒！大家已经有了初步的感知。
【过渡金句】：那么，是不是所有的细胞都必须要有氧气才能生存呢？我们来看看酵母菌是怎么做的。
【PPT Page 4 问题探讨】
大家看这个葡萄酒发酵生产车间的图。培养酵母菌做饲料时，要给装置通气或振荡；但酿酒时，却要密封发酵。
讨论1：都是养酵母菌，为什么待遇差别这么大？
（停顿3-5秒）
第一排的女生，你来说。
“通气是为了让酵母菌大量繁殖，密封是为了让它产生酒精。”
非常到位，请坐！有氧时，酵母菌分解有机物释放能量多，疯狂繁殖；密封时，无氧条件下它产生酒精。讨论2，为什么有氧条件有利于酵母菌繁殖？因为能量多，动力足！讨论3，密封发酵时，酵母菌把有机物转化为酒精，对它自身有什么意义？
（停顿3-5秒）
“能提供少量能量，让它活下去。”
没错，酵母菌也是为了活命，这叫作“生物适应性”。
【过渡金句】：既然酵母菌在有氧和无氧下都能活，那它简直就是研究细胞呼吸的完美“小白鼠”。我们怎么证明它确实有两种呼吸方式呢？这就需要动手做实验。
【PPT Page 5-18 细胞呼吸的方式与实验设计】
大家看，酵母菌是一种单细胞真菌，属于兼性厌氧菌。科学探究的一般过程是：提出问题、作出假设、实验方案、进行实验、得出结论、交流讨论。
（翻到第6页）
大家看屏幕，科学实验探究的一般过程，这个大家不陌生吧？提出问题、作出假设、设计实验方案、进行实验、得出结论、验证假设、交流讨论。这个流程我们在必修1前面学探究实验的时候已经接触过了。
（翻到第7页）
好，现在我们来设计实验。首先提出问题：酵母菌在什么条件下进行细胞呼吸会产生酒精？酵母菌在不同条件下进行细胞呼吸产生的CO₂一样多吗？
接下来要作出假设、设计实验方案。我们先来分析一下实验方案中的几个变量：什么是自变量、因变量、无关变量？
好，我来请一位同学来解释一下。（停顿3秒）
预设学生回答：自变量是实验中人为改变的条件，因变量是随着自变量变化而变化的结果，无关变量是实验中需要保持一致的其他条件。
教师评价：定义得非常清晰！请坐。那在这个实验中，我们的自变量是什么？对，细胞呼吸的条件——有氧和无氧。因变量是什么？细胞呼吸的产物，也就是CO₂和酒精。无关变量呢？温度、酵母菌活性、葡萄糖溶液浓度这些都要保持一致。
科学探究过程一般有对照实验，那我们在该实验中设置的是什么对照呢？大家看屏幕——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。
注意啊，这里有一个【易错点强调】：对比实验和对照实验不是一回事！对照实验通常只有一个实验组和一个空白对照，而对比实验是两个或两个以上的实验组互相比较。这个概念在高考中经常考，大家不要混淆。
（翻到第8页）
好，实验思路很清楚了：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。
（翻到第9页）
接下来要设计实验装置。这里有三道思考题，大家先看屏幕。
➊ 怎样控制有氧和无氧的条件？➋ 怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO₂产生？如何比较CO₂产生的多少？➌ 怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
好，我们一个一个来解决。
关于鉴定CO₂，屏幕上有两种方法：一是用澄清石灰水，看是否变浑浊；二是用溴麝香草酚蓝溶液，颜色由蓝变绿再变成黄色。
关于鉴定酒精，用酸性重铬酸钾溶液，颜色由橙色变为灰绿色。
（翻到第10页）
好，我们来看实验装置图。
有氧条件装置：连通橡皮球（或气泵），让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶。无氧条件装置：B瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
（翻到第11页）
这里有两个非常重要的问题，大家一定要想清楚。
Q1：有氧条件装置第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的是什么？
好，谁来回答？（停顿3秒）
预设学生回答：使进入A中的空气先经NaOH处理后，排除空气中CO₂对实验结果的干扰。
教师评价：完全正确！NaOH溶液吸收空气中的CO₂，确保后续检测到的CO₂全部来自酵母菌的呼吸作用，而不是空气中原有的CO₂。请坐！
Q2：无氧条件装置中B瓶放置一段时间后，才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连通，这是为什么？
这位同学你来。（停顿3秒）
预设学生回答：让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO₂均来自无氧呼吸。
教师评价：非常好！这个”放置一段时间”就是为了耗尽瓶中的氧气，创造严格的无氧环境。请坐！
（翻到第12页）
那大家想一想，上述有氧条件装置一定能排除空气中CO₂对实验结果的干扰吗？无氧条件装置也一定会是无氧的条件吗？如何改进？
好，我请一位同学来思考一下。（停顿3秒）
预设学生回答：可以在有氧条件装置中增设一个装有澄清石灰水的锥形瓶，以确保进入酵母菌培养液中的气体没有CO₂。在无氧条件装置的酵母菌培养液表层滴加植物油或石蜡油，可以完全隔绝O₂。
教师评价：太棒了！你的科学思维非常严密。增设石灰水验证空气已除CO₂，滴加植物油隔绝氧气，这些改进思路非常专业。请坐！
（翻到第13-14页）
好，产物检测方法我们明确了。CO₂用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝溶液检测，酒精用酸性重铬酸钾溶液检测。
（翻到第15页）
播放实验演示视频，让学生直观地了解实验操作过程。
（翻到第16-17页）
好，材料用具和具体操作步骤大家看一下屏幕。这里有一个问题：还有没有其他检测方法？大家可以课后思考。
（翻到第18页）
好，实验结果出来了！大家看屏幕上的表格。
在有氧条件下，澄清石灰水变浑浊程度高、出现时间短，溴麝香草酚蓝溶液变色快，酸性重铬酸钾无颜色变化——说明有氧呼吸产生大量CO₂和水，不产生酒精。
在无氧条件下，澄清石灰水变浑浊程度低、出现时间长，溴麝香草酚蓝溶液变色慢，酸性重铬酸钾由橙色变为灰绿色——说明无氧呼吸产生少量CO₂和酒精。
所以我们的实验结论是：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO₂和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO₂。
好，到这里我们完成了探究实践部分。接下来我们要深入探讨细胞呼吸的具体过程。科学家们顺着这个思路，把细胞呼吸分成了有氧呼吸和无氧呼吸。我们先来看主战场——有氧呼吸。
【PPT Page 19-30有氧呼吸】
有氧呼吸的主要场所是线粒体。大家看线粒体的结构图，这个结构特点我们之前学过，大家还记得线粒体的双层膜结构吧？外膜、内膜、基质。内膜向内折叠形成“嵴”，大大增加了内膜表面积，内膜上附着有许多种与有氧呼吸有关的酶。这里插一句，活细胞里的线粒体是可以定向运动到代谢旺盛的地方的。
接下来我们重走科学路，看看科学家是怎么一步步发现的。
好，我们来看资料1。科学家将酵母菌细胞破碎后离心获得细胞质基质和线粒体，通入¹⁸O₂，添加¹⁴C标记的葡萄糖，检测产物。
大家看表格中的实验结果。第一个试管：细胞质基质+线粒体，加入标记葡萄糖后，葡萄糖减少，有¹⁴CO₂和H₂¹⁸O生成，还有大量能量释放。第二个试管：只有细胞质基质，加入标记葡萄糖后，葡萄糖减少，有¹⁴C标记的丙酮酸和[H]生成，有较少能量。第三个试管：只有线粒体悬液，加入标记葡萄糖后，葡萄糖量不变，没有能量释放。
从这个实验我们可以得出什么推论？
好，我请一位同学来总结一下。（停顿3秒）
预设学生回答：葡萄糖不能被线粒体直接分解，葡萄糖先在细胞质基质中分解产生丙酮酸和[H]，然后丙酮酸才能进入线粒体进一步分解。
教师评价：总结得非常到位！这就是我们的第一个重要推论：葡萄糖不能被线粒体分解，它必须在细胞质基质中先分解为丙酮酸。请坐！
（翻到第22页）
好，我们来看有氧呼吸的第一阶段。葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸（C₃H₄O₃）和[H]，同时释放少量能量。这个过程不需要氧气参与。
大家注意看反应式：C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃ + 4[H] + 能量。这里葡萄糖分解成了两分子丙酮酸，产生了[H]和少量ATP。
（翻到第23页）
好，我们继续看资料。科学家在线粒体悬液中加入¹⁴C标记的丙酮酸，结果丙酮酸减少，有¹⁴CO₂和H₂¹⁸O生成，还有大量能量释放。这说明什么？
好，谁来回答？（停顿3秒）
预设学生回答：丙酮酸在线粒体内被分解，产生了CO₂和H₂O，还释放出大量能量ATP。
教师评价：非常好！丙酮酸进入线粒体后被彻底氧化分解。请坐！
（翻到第24页）
这里还有资料2和资料3。资料2说，将有机物投入到组织悬浮液中保温，如果某种有机物极大促进了反应速率，那它就是中间代谢物。资料3说，1935年科学家发现，将有机酸加入到切碎的动物组织中，消耗的氧比体外氧化大得多，可以极大加快丙酮酸的氧化分解速率，在这个过程中不断脱氢产生大量[H]。
这些资料告诉我们，丙酮酸的氧化分解不是一步完成的，而是经过一系列中间步骤，涉及多种中间代谢物。
（翻到第25页）
好，我们来看有氧呼吸的第二阶段。丙酮酸进入线粒体基质后，被彻底分解为CO₂和[H]，同时释放少量能量。反应式是：2C₃H₄O₃ + 6H₂O → 6CO₂ + 20[H] + 能量。
大家注意，这里的[H]其实就是NADH（还原型辅酶Ⅰ），我们在后面的学习中会经常遇到这个概念。
（翻到第26页）
资料4告诉我们，超声波震碎线粒体后，内膜自然卷成小囊泡，这些小囊泡具有氧化[H]的功能。用胰蛋白酶处理后，小囊泡不再具有这个功能；但重新装上被胰蛋白酶处理过的酶后，功能又恢复了。这说明线粒体内膜上有一系列酶，它们能促进氧气与[H]合成水。
（翻到第27页）
好，我们来看有氧呼吸的第三阶段。[H]与氧气在线粒体内膜上结合，生成水，同时释放大量能量。反应式是：24[H] + 6O₂ → 12H₂O + 能量。
（翻到第28页）
好，现在我们把三个阶段合起来看。
第一阶段（葡萄糖的初步分解）：场所是细胞质基质，葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量。
第二阶段（丙酮酸的彻底分解）：场所是线粒体基质，丙酮酸和水反应生成CO₂和[H]，释放少量能量。
第三阶段（[H]的氧化）：场所是线粒体内膜，[H]和O₂结合生成水，释放大量能量。注意：氧气只参与第三阶段，并且和[H]结合生成水，这是有氧呼吸消耗氧气和产生水的唯一环节。
总反应式：C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂ → 6CO₂ + 12H₂O + 能量
大家注意，有氧呼吸三个阶段的关系是：第一阶段在细胞质基质，第二三阶段在线粒体。第一阶段产生的[H]要拿到第三阶段去用，第二阶段产生的[H]也要拿到第三阶段去用。第三阶段消耗的氧气其实就是我们呼吸吸入的氧气，最终进入了水中。
这里我要提一个【易错点强调】：很多同学会记混各阶段的场所和产物。我给大家一个记忆口诀——“一质二基三内膜”，意思是第一阶段在细胞质基质，第二阶段在线粒体基质，第三阶段在线粒体内膜。大家记一下。
（翻到第29页）
好，我们来看能量转化的问题。在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，其中约977.28kJ储存在ATP中，其余以热能形式散失。
大家来计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少？
好，谁来算算？（停顿3秒）
预设学生回答：977.28除以2870，大约等于34%。
教师评价：计算得非常准确！能量转化效率大约为34%。结合我们上一节所学，1mol ATP分子的高能键含有30.54kJ的能量，因此1mol葡萄糖能够使32mol ADP转化为ATP分子。剩下的66%以热能形式散失，这些热能对于我们维持体温非常重要。
（翻到第30页）
好，我们来做一组比较。（提问）
“有氧呼吸”与”有机物体外燃烧”有什么相同点和不同点？
好，大家思考一下。（停顿3秒）
预设学生回答：相同点是都是有机物氧化分解释放能量的过程。不同点是有氧呼吸是在酶催化下温和地进行，能量逐步释放；而燃烧是快速剧烈地释放能量。
教师评价：分析得非常透彻！有氧呼吸具有三个特点：过程温和、能量逐步释放、部分能量储存在ATP中。与燃烧相比，有氧呼吸逐级释放能量的方式，保证有机物中的能量得到最充分地利用：一是可以使有机物中的能量逐步转移到ATP中，二是能量缓慢有序地释放有利于维持细胞的相对稳定状态。请坐！
【过渡金句】：有氧呼吸很高效，但有时候氧气不够怎么办？细胞还有备选方案——无氧呼吸。
【PPT Page 31-35 无氧呼吸】
无氧呼吸，顾名思义，没有氧气参与。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——这就是无氧呼吸。注意啊，这里有一个【易错点强调】：微生物的无氧呼吸也叫发酵，但工业上的发酵并非完全无氧，比如醋酸发酵就需要氧气。这个细节很多同学会搞错。
（翻到第32-33页）
好，我们来看无氧呼吸的过程。无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段是完全相同的，都在细胞质基质中进行，葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量。
然后分两条路：
第一条路——酒精发酵：丙酮酸在细胞质基质中被分解为酒精（C₂H₅OH）和CO₂。这是大多数植物（如水稻根、苹果果实）和酵母菌的无氧呼吸方式。
第二条路——乳酸发酵：丙酮酸在细胞质基质中被转化为乳酸（C₃H₆O₃）。这是高等动物（如肌细胞）、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）的无氧呼吸方式。
（易错点强调）同学们千万记住，无氧呼吸全程都在细胞质基质里进行，线粒体不参与！
（翻到第34页）
这里我要特别强调一个重要的【易错点强调】：无氧呼吸只释放少量能量，大部分能量仍存留在酒精或乳酸中！
比如1mol葡萄糖分解成乳酸后，只释放196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ储存在ATP中，近69%的能量都以热能形式散失了。正因为如此，大部分生物体在长期缺氧状态下无法生存。
此外，酒精和乳酸的大量积累对生物体也是有害的。但是，无氧呼吸可作为特殊情况下有氧呼吸的补充，是生物适应性的表现。比如人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。
还有一个【易错点强调】：只能进行无氧呼吸的真核生物（如蛔虫），其细胞内一般无线粒体。这个知识点经常出现在选择题中。
（翻到第35页）
好，大家看屏幕上的表格，我们来比较一下有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
不同点：- 条件：有氧呼吸需要氧气，无氧呼吸不需要 - 场所：有氧呼吸在细胞质基质和线粒体，无氧呼吸只在细胞质基质 - 分解程度：有氧呼吸彻底分解，无氧呼吸不彻底分解 - 产物：有氧呼吸产生CO₂和H₂O，无氧呼吸产生乳酸或酒精和CO₂ - 能量释放：有氧呼吸释放大量能量，无氧呼吸释放少量能量
相同点：- 反应条件：都需要酶和适宜温度 - 本质：都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需 - 过程：第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 - 意义：都为生物体的各项生命活动提供能量
大家注意，这个对比表是高考高频考点，大家一定要熟练掌握。我给大家一个记忆技巧：有氧呼吸是”彻底氧化放大量能”，无氧呼吸是”不彻底分解放少量能”。
【过渡金句】：好，到这里我们细胞呼吸的过程就全部讲完了。接下来我们看看哪些因素会影响细胞呼吸。
【PPT Page 36-43 影响细胞呼吸的因素】
影响细胞呼吸的内因是酶的种类和数量，比如阳生植物大于阴生植物，幼苗大于成熟期。
外因有温度、水、CO2浓度、O2浓度等。
我们重点看O2浓度这个曲线图。
横坐标是O2浓度，纵坐标是CO2释放量。
大家看这条蓝线（总CO2释放量）：
在A点，O2浓度为0，只有无氧呼吸。
在B点，总CO2释放量最小，呼吸作用最弱，有机物消耗最少。所以，保存水果蔬菜的最佳点是B点。
（陷阱二出现！）
那有同学说了，老师，既然O2浓度越低呼吸越弱，那保存水果我直接抽真空，O2浓度为0岂不是最好？
（停顿3-5秒）
“不对！O2为0时只有无氧呼吸，会产生酒精毒害细胞！”
太聪明了！这就是很多人容易掉的陷阱！如果O2为0，无氧呼吸反而会增强，产生大量酒精，导致水果烂掉。所以我们要控制在低氧（通常5%左右，也就是B点）。
再看C点，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。BC段是无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强的过程。D点是O2浓度10%时，无氧呼吸完全停止。
再看图形题，如果CO2释放量比O2吸收量多，说明什么？
（停顿3-5秒）
“既有无氧呼吸又有有氧呼吸！”
没错！如果两者相等，说明只进行有氧呼吸。
这里我要设置一个【陷阱提问】：
陷阱提问1：有同学会说，E点时有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO₂一样多，那它们消耗的葡萄糖也应该一样多，对不对？
好，我听到有同学说”对”。我们来算一下。有氧呼吸中，1分子葡萄糖产生6分子CO₂；无氧呼吸中，1分子葡萄糖产生2分子CO₂。如果两者产生的CO₂一样多，假设为2分子CO₂，那有氧呼吸消耗1/3分子葡萄糖，无氧呼吸消耗1分子葡萄糖，比值是1:3。所以答案是”不相等，比值为1:3”。
这个陷阱很多同学会踩，大家一定要记住：产生等量CO₂时，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖之比是1:3。
【过渡金句】：学以致用，这些呼吸原理在生活中有哪些应用呢？我们快速浏览。
【PPT Page 44-50 细胞呼吸原理的应用】
大家看“创可贴”和“破伤风抗毒血清”的图。破伤风芽孢杆菌是厌氧菌，所以伤口包扎要用透气的纱布，抑制厌氧菌繁殖。
再看农业上的松土和稻田排水。松土是为了让根部有氧呼吸，促进吸收无机盐；稻田排水也是为了防无氧呼吸产生酒精导致烂根。
粮食储藏：低温、低氧、干燥。
果蔬保鲜：降低氧浓度（但不是零）、保持湿度、降低温度。
还有“有氧运动”和“无氧运动”，剧烈运动时肌细胞无氧呼吸产生乳酸，这就是肌肉酸痛的原因。
最后看思维训练，线粒体起源于细菌的内共生学说，证据1、3、4支持，证据2不支持，逻辑非常严密。
【PPT Page 51-59 总结与习题】
（时间提醒）同学们，时间过得很快，马上就要下课了。我们简单总结一下。
（翻到第51页）
【核心问题链总结】本节课的核心问题链是：细胞呼吸的概念→细胞呼吸的方式（有氧/无氧）→探究酵母菌细胞呼吸方式的实验设计→有氧呼吸的三个阶段→无氧呼吸的类型→影响细胞呼吸的因素→细胞呼吸原理的应用
大家沿着这条问题链来回顾本节课的内容，会非常清晰。
（翻到第52-53页）
好，我们来做几道练习题检验一下大家的学习效果。
第1题：某超市有一批过保质期的酸奶出现胀袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析胀袋现象的原因，判断以下解释是否合理。
（1）是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。（ ） （2）如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。（ ）
好，谁来回答？（停顿3秒）
预设学生回答：（1）错误，乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生气体。（2）正确，酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO₂，有酒味。
教师评价：完全正确！乳酸菌是乳酸发酵，只产生乳酸不产生气体；酵母菌是酒精发酵，产生酒精和CO₂。所以胀袋有酒味说明是酵母菌造成的。请坐！
第2题：将酵母菌培养液进行离心处理……在有氧条件下，最终能产生CO₂和H₂O的试管是？
答案是B，丙试管。因为只有完整的酵母菌细胞才能完成有氧呼吸的全过程，产生CO₂和H₂O。
（翻到第53页）
第3题：下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下……下列叙述正确的是？
答案是C，氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸。
（翻到第54页）
第4题：在细胞有氧呼吸过程中，DNP能抑制ATP合成过程，但对水的生成没有影响。下列叙述正确的是？
答案是A，DNP作用于肌细胞时，线粒体内膜上散失的热能将增加。
第5题：从小鼠的肝细胞中提取细胞质基质和线粒体……下列说法正确的是？
答案是A，为保持活性需将线粒体置于等渗缓冲溶液中。
（翻到第55页）
第6题：如图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线，以下分析错误的是？
答案是A，曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸——这个说法是错误的。
（翻到第56页）
第7题：如图为”探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是？
答案是C，可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来定量检测CO₂的产生速率。
（翻到第57页）
第8题：甲、乙两瓶盛有等量相同浓度的葡萄糖溶液，溶液内同时加入足量同种酵母菌，甲瓶内液体不断通入N₂，乙瓶内不断通入O₂，1h后测定两瓶溶液的pH，结果是？
答案是D，乙的pH低于甲。因为甲和乙中均可能产生CO₂，但由于乙中进行的是有氧呼吸，产生的CO₂较多，所以乙中的酸性更强，pH更低。
（翻到第58页）
好，我们来看一道拓展应用题。
有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤？结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸？
好，大家思考一下。（停顿3秒）
预设学生回答：有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。可以推测在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记。
教师评价：分析得非常深刻！你的进化思维非常棒。有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以大胆作出推测：在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测，地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记。请坐！
（翻到第59页）
最后我们来看一道实验拓展题。
结果预测和结论：（1）若装置1中的液滴左移，装置2中的液滴不动，则说明种子只进行有氧呼吸； （2）若装置1中的液滴不动，装置2中的液滴右移，则说明种子只进行无氧呼吸； （3）若装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，则说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。
这里我要设置第二个【陷阱提问】：
陷阱提问2：有同学会问，装置1中的液滴左移说明消耗了氧气，装置2中的液滴不动说明没有气体变化，那能不能说此时种子只进行无氧呼吸？
好，我听到有同学犹豫了。我们来分析一下：装置1液滴左移说明有O₂消耗（有氧呼吸），装置2液滴不动说明CO₂产生量等于O₂消耗量（也是有氧呼吸的特征）。所以这两个现象同时出现，说明种子只进行有氧呼吸，而不是无氧呼吸。无氧呼吸的特征是装置2液滴右移（只产生CO₂不消耗O₂）。大家一定要区分清楚这两种情况。
（翻到第60页）
好，同学们，今天我们学习了《细胞呼吸的原理和应用》这一节的内容。我们从一个生活现象出发，通过探究实验了解了酵母菌在不同条件下的呼吸方式，深入学习了有氧呼吸的三个阶段和无氧呼吸的两种类型，还分析了影响细胞呼吸的各种因素及其在生活中的应用。
下节课我们将学习第4节《光合作用与能量转化》，到时候我们会看到，光合作用和细胞呼吸其实是相辅相成的——光合作用把光能转化为化学能储存在有机物中，细胞呼吸再把有机物中的化学能释放出来供生命活动使用。这两个过程构成了生态系统中能量流动和物质循环的基础。大家可以提前预习一下。
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