5.3 细胞呼吸的原理和应用——“细胞工厂”的核心动力车间 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版

该高中生物学课件聚焦“细胞呼吸的原理和应用”，以“烈日下岩石与植物能量差异”导入，衔接光合作用，构建“能量供应”单元脉络，通过任务驱动（探究实验、过程分析、应用实例）及表格、问题链搭建学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心（酵母菌实验控制变量法培养科学思维），强化物质与能量观（表格比较有氧/无氧呼吸落实生命观念），联系酿酒、伤口包扎等实例（体现探究实践）。助力学生提升实验分析与应用能力，为教师提供结构化教学资源。

第5单元 “细胞工厂”的生命动力之源—能量的供应和利用 炎炎烈日之下，岩石变得很烫，这是因为这是在岩石上的光能转变成热能，而组成岩石的分子并未发生化学变化。岩石旁边的植物同样遭到暴晒，却并未变得发烫。是不是植物不吸收光能呢？当然不是。植物的叶片不但能吸收光能，而且能通过光合作用将一部分光能转变成储存在有机物中的化学能 细胞的生命活动需要能量来驱动的。太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。 细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢？ 新叶伸向和煦的阳光 蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。 他们为生存而获取能量， 能量在细胞里流转激荡。 2.“细胞工厂”的通用电卡 3.“细胞工厂”的核心动力车间 4.“细胞工厂”的原料和能源部 第 5单元 5.1 降低化学反应活化能的酶 5.3 细胞呼吸的原理和应用 5.4 光合作用与能量转化 1.“细胞工厂”的核心工程师与技术工人 第5单元 “细胞工厂”的生命动力之源—能量的供应和利用 5.2 细胞的能量“货币” 5.3“细胞工厂”的核心动力车间 ——细胞呼吸的原理和应用 学习目标 1.通过设计和实施应用控制变量法，探究酵母细胞呼吸方式的实验中细胞呼吸的类型 2.从物质与能量观角度分析，阐明有氧呼吸过程中物质和能量的变化 3.通过表格归纳，厘清有氧呼吸和无氧呼吸过程的异同，归纳细胞呼吸的概念，说明细胞呼吸的意义 4.运用细胞呼吸原理，对生活和生产中的应用实力做出科学解释 目录 任务1：探究酵母菌细胞呼吸的方式 活动：探究酵母菌细胞呼吸的方式 任务2：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 活动1：有氧呼吸的过程 活动2：无氧呼吸的过程 活动2：比较有氧呼吸和无氧呼吸 活动2：细胞呼吸原理的应用 任务3: 影响细胞呼吸的因素分析 活动: 分析影响细胞呼吸的因素 任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.酵母菌是_______（“单细胞”、“多细胞”）的真菌，是______（“真核”、“原核”）生物。 2.生殖方式：_____________ 3.在_____和_____都能生存，是________（“好氧菌”、“兼性厌氧菌”、“厌氧菌”） 酵母菌 单细胞 真核 出芽生殖 有氧 兼性厌氧菌 无氧 任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式 甲图中：A中是___________，其作用是_____________________________________ C、E中是______________，其作用是_____________________ NaOH溶液 吸收空气中的二氧化碳，避免对实验结果造成干扰 澄清的石灰水 检测二氧化碳的产生情况 探究酵母菌的细胞呼吸的方式 活动 任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式 问题1:甲、乙两装置哪个探究有氧条件？哪个探究无氧条件？ 问题2:为什么把装置放置到25℃—35℃的环境中培养？ 甲是有氧；乙是无氧 25℃—35℃是酵母菌生长繁殖的最适宜的温度 探究酵母菌的细胞呼吸的方式 活动 任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式 问题3:甲装置间歇性的通入空气的目的是？ 问题4:乙装置中，B瓶要封口放置一段时间后，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？ 为酵母菌提供氧气进行有氧呼吸 将瓶中的氧气消耗掉，确保通入澄清石灰水中的二氧化碳是无氧呼吸产生的 探究酵母菌的细胞呼吸的方式 活动 任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式 问题5:二氧化碳的检测除用澄清石灰水外还可以用什么进行检测？ 问题6:如何检测酒精的产生？为了检测的准确性要注意什么？ 溴麝香草酚蓝水溶液 酸性的重铬酸钾溶液；酵母菌培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖 探究酵母菌的细胞呼吸的方式 活动 任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验分组 甲组（有氧） 乙组（无氧） 自变量 因变量 观测指标 无关变量 实验结果 实验结论 CO2的产生情况及酒精的有无 有氧和无氧 温度、营养物质的浓度和量 1.澄清石灰水变浑浊的程度 2.溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所用时间长短 3.重铬酸钾溶液的颜色变化 有氧时：产CO2多，无酒精产生 无氧时：产CO2少， 还能产酒精 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸 探究酵母菌的细胞呼吸的方式 活动 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 有氧呼吸的过程 活动1 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 场所 反应物 生成物 能量 第一阶段 __________ 葡萄糖 __________________ _______ 第二阶段 __________ 丙酮酸、 水 _________、[H]、ATP 少量能量 第三阶段 __________ O2、[H] H2O、ATP ______ 细胞质基质 丙酮酸、[H] 少量能量 线粒体基质 CO2 线粒体内膜 大量能量 有氧呼吸的过程 活动1 问题1:写出三个阶段的反应式（注意配平） 问题2:写出有氧呼吸的总反应式 问题3:若用同位素18O分别标记有氧呼吸中C6H12O6中的氧和O2中的氧，180会分别出现在哪种产物中？ 问题4:在有氧呼吸的总反应式中标出各元素的去向 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 有氧呼吸的过程 活动1 问题5:根据有氧呼吸的总反应式尝试用简练的文字总结有氧呼吸的过程 问题6:在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使997.28左右的能量除存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？ 问题7: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？ 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 有氧呼吸的过程 活动1 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 ①___________ ②___________ ③___________ ④___________ 丙酮酸 CO2 H2O O2 ① ② ③ ④ 有氧呼吸的过程 活动1 下图是有氧呼吸过程的图解，据图回答 (3)有氧呼吸中O2的作用是______________________________，写出有氧呼吸的总反应式：_________________________________。 (1)有氧呼吸是从________的氧化分解开始的，全过程分为_______个阶段。(2)有氧呼吸的主要场所是_________；进入该场所的呼吸底物是________；释放的CO2是在第______阶段产生的；H2O是在第______阶段形成的；产生能量最多的是第______阶段。 葡萄糖 3 线粒体 丙酮酸 二 三 三 与[H]结合形成水，并释放大量的能量 典例1 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 问题1:无氧呼吸场所是？ 问题2:无氧呼吸分为几个阶段？写出每个阶段的反应式。 问题3:写出无氧呼吸的反应式。 问题4:无氧呼吸只在第一阶段释放少量的能量，无氧呼吸产生的能量为什么很少？ 问题5:根据无氧呼吸的反应式尝试用简练的文字总结无氧呼吸的过程。 无氧呼吸的过程 活动2 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 问题探讨：酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。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，以利于酵母菌的大量繁殖。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？ 2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 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？ 讨论 无氧呼吸的过程 活动2 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 区 别 场 所 是否需氧 分解产物 释放能量 ATP产生阶段 分解程度 联系（相同点） 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 需要 不需要 二氧化碳、水 二氧化碳和酒精或乳酸 多 少 第一、二、三阶段 第一阶段 彻底 不彻底 都是有机物氧化分解释放能量的过程 比较有氧呼吸和无氧呼吸 活动3 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 问题1:如果酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸分别同时消耗1mol的葡萄糖，则产生的二氧化碳之比为多少？ 问题2:酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，若酵母菌进行细胞呼吸时，释放的CO2比吸收的O2多。分析出现上述现象的原因。 比较有氧呼吸和无氧呼吸 活动3 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 抑制伤口处厌氧微生物（如破伤风杆菌）的繁殖 前期通气促进酵母菌有氧呼吸而大量繁殖，后期密封促进酵母菌无氧呼吸生成酒精 细胞呼吸原理的应用 活动4 包扎伤口用透气的消毒纱布或“创可贴”，其原理是？ 酿酒时发酵罐前期要通气后期要密封，其原理是？ 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 减弱呼吸作用，减少有机物的消耗，延长保质期 细胞呼吸原理的应用 活动4 土壤板结后要及时松土透气，稻田要定期排水，其原理是？ 改善根系氧气供应来促进根系的呼吸作用，以利于作物生长 水果、蔬菜要在低温、低氧的条件下储存，其原理是？ 任务二：细胞呼吸中的物质变化和能量变化 避免肌细胞进行无氧呼吸产生大量乳酸而导致肌肉酸痛 细胞呼吸原理的应用 活动4 提倡慢跑等有氧运动，其原理是？ 任务三：影响细胞呼吸的因素 1.氧气浓度 2.温度（通过影响酶的活性影响细胞呼吸） 分析影响细胞呼吸的因素 活动4 下图表示某植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收速率和CO2生成速率的变化，假设呼吸底物为葡萄糖，下列有关说法正确的是（     ） A. 氧气浓度为c时，产生二氧化碳的场所为线粒体和细胞质基质 B. 氧气浓度为b时，此时无氧呼吸消耗葡萄糖是有氧呼吸的6倍 C. 氧气浓度为a时，只进行无氧呼吸，最适合储藏该植物器官 D. 氧气浓度为f时，此时有氧呼吸强度等于无氧呼吸强度 A 典例2 下图中图甲表示真核生物细胞呼吸过程，图中a—d表示物质，①—⑤表示代谢过程：图乙表示某植物非绿色器官在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化，据图分析，下列相关叙述中正确的是（     ） A A. 图甲①④⑤过程中，葡萄糖中能量去向有3个 B. 图甲①②③过程中，葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，生成CO2和H2O C. 人体肌细胞在剧烈运动时，会进行图甲⑤过程，称为酒精发酵 D. 图乙中，C点为无氧呼吸消失点，可以避免乳酸或酒精的毒害，最适宜储存 典例3 同学们下节课再见！ $