5.3细胞呼吸的原理和应用导学案-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学导学案聚焦“细胞呼吸的原理和应用”，涵盖概念、探究实验、有氧与无氧呼吸过程、影响因素及应用等核心内容，通过知识梳理与酵母菌呼吸方式探究实验衔接前后知识点，构建从基础概念到过程分析的学习支架。 导学案突出科学探究设计，含酵母菌实验流程、变量分析及产物检测等环节，强化科学思维训练，通过对比有氧与无氧呼吸异同、析图判断及正误辨析深化理解，结合伤口处理、作物栽培等生活应用案例，培养探究实践能力与态度责任，助力学生自主学习与核心素养提升。

第3节 细胞呼吸的原理和应用 【知识梳理】 一、细胞呼吸的概念 1.发生场所：生活状态的细胞内，因此也叫______________。 2.分解底物：生物体内的______________。 3.呼吸产物：CO2或其他产物(因呼吸类型而异)。 4.反应类型：______________。 5.能量变化：有机物中化学能释放，生成____________。 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．实验原理： (1)酵母菌代谢特点 酵母菌是一种_________细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于_________菌。 (2)产物检测 ①检测CO2的产生 CO2可使____________变混浊，也可使__________________由蓝变绿再变黄。 ②检测酒精的产生 橙色的重铬酸钾溶液，在________条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成__________。 2．实验流程 (1)配制酵母菌培养液：取20 g新鲜的____________，分成两等份，分别放入等体积的锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B(500 mL)中。再分别向瓶中注入240 mL质量分数为5%的______________。 (2)实验装置的组装 ①有氧条件装置：如图甲。 ②无氧条件装置：如图乙。 (3)实验现象及分析 ①甲、乙两装置石灰水都变浑浊，说明_______________________________。 ②甲装置的浑浊程度比乙装置的强，且浑浊快，说明___________________。 ③取A、B两瓶中的酵母菌培养液的滤液等量，分别滴加溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液发现A瓶中滤液不变色，B瓶中所取滤液变成灰绿色。说明________________________________________________________________。 3．实验结论： 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行____________。酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的__________________，在无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物有_________，同时也产生少量的_________。 【思考与讨论】 1．B瓶装好后，要封口放置一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？ 2．在B瓶中充N2或溶液上方有油膜，能否创造无氧条件？__________ 3．该实验为_________实验，不设空白对照组，均为___________组，相当于“相互对照实验”。 4．产物检测 检测产物 所用试剂 实验现象 二氧化碳 澄清的石灰水 变混浊 溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄 酒精 重铬酸钾溶液 橙色变成灰绿色 (1)如何比较两组产生CO2的多少？_________________________________ (2)对B产物CO2的检测，能否排除同时也发生有氧呼吸？___________ (3)对产物酒精的检测，能否排除同时也发生有氧呼吸？___________ 5．变量分析 项目 检测CO2 检测酒精 自变量 因变量 因变量的观察指标 重铬酸钾溶液的颜色变化 无关变量 三、有氧呼吸 1．有氧呼吸的过程 阶段 场所 物质变化 放能多少 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 少量 第二阶段 线粒体基质 2丙酮酸＋________＋[H] 少量 第三阶段 线粒体内膜 ______＋______12H2O 大量 2.总反应式（并请用箭头标出O元素的去向） 3．有氧呼吸的概念 是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把_____________等有机物_________氧化分解，产生H2O和CO2，释放_________，生成大量ATP的过程。 4．能量去向 1 mol葡萄糖在体内彻底氧化分解能释放出____________ kJ的能量，其中有________kJ的能量储存在ATP中(约__________mol)，其余的能量以热能的形式散失，以维持体温的恒定。其能量转换效率是____________%。40.45% 【思考与讨论】 1.有氧呼吸中的[H]实际上是氧化型辅酶Ι（________）转化成的还原型辅酶Ι（___________）。 2.第一阶段产生的[H]能否进入线粒体？______ 3.产生[H]最多的是第______阶段，有机物的彻底氧化分解在第______阶段。 4.葡萄糖能否在线粒体中分解？____________为什么？__________________ 5.蓝藻没有线粒体，能不能进行有氧呼吸呢？_____________ 6.有氧呼吸中产生能量的场所有______________________________ 7.从总体变化趋势看，有氧呼吸过程使细胞内有机物总质量是在变_____（多、少），有机物种类在变_____（多、少）。 8.有氧呼吸和物质燃烧有什么异同，结合下表分析： 比较项目 有氧呼吸 物质燃烧 反应条件 温和条件，需要酶的催化 点燃 能量释放程度 缓慢释放 剧烈释放 是否生成ATP 是 否 9.请判断正误 (1)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质(　　) (2)真核细胞都进行有氧呼吸(　　) (3)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸(　　) (4)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程(　　) 四、无氧呼吸 1．无氧呼吸的过程 阶段 场所 物质变化 放能多少 ATP生成 第一阶段 细胞质基质 少量 2 第二阶段 细胞质基质 无 无 2．总反应式（产物不要写汉字）： （代表生物：_____________） （代表生物：_____________） 3．概念 是指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物经过____________分解，同时释放_______能量的过程。 ●酵母菌、乳酸菌等________的无氧呼吸也叫做发酵，因产物不同分别称为________发酵和________发酵。 4．能量去向 1 mol葡萄糖在体内分解成乳酸时，释放出____________ kJ的能量，其中有________kJ的能量储存在ATP中(约__________mol)，其余的能量以热能的形式散失。其能量转换效率是________%。 【思考与讨论】 1．无氧呼吸第二阶段消耗［H］吗？____________ 2．无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？____________________。 3．无氧呼吸比有氧呼吸少释放的能量留存在______________________中。 4．1 mol葡萄糖进行酒精发酵所释放的能量比乳酸发酵所释放的能量________（多，少），原因是____________________。 5．1 mol葡萄糖无氧呼吸时，大部分能量的去向是____________________。 6．1 mol葡萄糖无氧呼吸时，释放的能量大部分去向是____________________。 7.为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质、线粒体、酵母菌，分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）。 试管编号 加入 的物质 含细胞质基质 含线粒体 含酵母菌 A B C D E F 葡萄糖] － ＋ － ＋ ＋ ＋ 丙酮酸 ＋ － ＋ － － － 氧　气 ＋ － ＋ － ＋ － 注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。 请预测每只试管的产物：__________________________ 9.请判断正误 (1)哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫细胞只能进行无氧呼吸(　　) (2)长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物(　　) (3)葡萄糖中能量，有氧呼吸时有2个去向，无氧呼吸时有3个去向(　　) 10.有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 需氧 不需氧 场所 细胞质基质(第一阶段) 线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被_______分解 葡萄糖分解_______ 产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量释放 大量能量 少量能量 相同点 反应条件 需酶和适宜温度 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP 过程 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 五、细胞呼吸的实质和意义 1．实质：分解有机物，释放能量。 2．意义： (1)为各项生命活动供能 (2)生物体代谢的枢纽P94 六、细胞呼吸原理的应用 1．包扎伤口时，要选用透气的消毒纱布或者创可贴。 2．控制通气情况，发酵生产各种酒、醋、味精等产品。 3．作物栽培时，要及时疏松土壤等。 4．提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。 5．稻田定期排水：防止根无氧呼吸产生大量酒精，毒害细胞造成烂根。 6．伤口过深或被锈钉扎伤，需及时就医：防止进行无氧呼吸的破伤风芽孢杆菌大量繁殖。 7．制作酸奶、泡菜：乳酸菌无氧呼吸产生乳酸。 8．储藏水果、粮食的仓库，可降低温度、降低CO2含量：减弱其呼吸作用，减少有机物消耗，延长保质期。 【析图训练】 【判断正误】 1．细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(　　) 2．无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　) 3．水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳(　　) 4．人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(　　) 5．和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少(　　) 6．在有氧和无氧的条件下，葡萄糖中能量的去向都是大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中(　　) 7．哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸(　　) 8．无氧和零下低温环境有利于水果保鲜(　　) 【拓展与归纳】 一、影响细胞呼吸的因素 （一）内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量) 1．不同种类的植物细胞，如旱生植物________于水生植物，阴生植物________于阳生植物。 2．同一植物在不同的生长发育时期，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较_________，成熟期细胞呼吸速率较__________。 3．同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官__________于营养器官。 （二）外部因素 1．温度：通过影响_________________影响细胞呼吸的速率。 (1)据此，大棚栽培在夜间和阴天适当_____________（形成适当的昼夜温差），以提高蔬菜产量。_________（低，高）温储存食品，_________（凉，温，烫）水和面发得快。 (2)当人从30℃进入5℃的环境一段时间后，体内酶活性_________，呼吸速率______________。 (3)当蛙从30℃进入5℃的环境一段时间后，体内酶活性_________，呼吸速率______________。 2．二氧化碳 (1)CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 (2)适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜，如东北的菜窖。 3．水含量 (1)一定范围内，细胞呼吸速率随水含量增加而加快。 (2)粮食在入仓库前要进行晾晒处理，干种子萌发前要浸泡处理。 4．氧气浓度(以培养中的酵母菌为对象，完成下图) (1)请描述O2浓度与O2消耗速率的关系： ___________________________________________________________。 (2)蛔虫被排出体外后，很快死亡，原因是_____________________________。 (3)中耕松土，促进根部有氧呼吸的意义是_____________________________ (4)工厂酿酒有两阶段，早期应_______________，促进______________________________，后期应_______________，促进______________________________。 【思考与讨论】 1．上左曲线图适用于人体吗？____________ 2．Q点进行____________呼吸，P点后进行____________呼吸，Q、P之间进行_________________呼吸，以上推断的前提是以______________为细胞呼吸反应物。 3．AB可以反映___________呼吸速率，BC可以反映___________呼吸速率，AC可以反映_____________________呼吸速率。 4．若AB=BC，则有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖之比为_________，产生ATP之比为________。 5．当AB：AC = __________时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量相等。 6．QR下降的原因是____________________________________________。 7．选R点对应氧浓度保存果蔬的原因_____________________________。 8．QOP围成的面积代表_________________________________________。 9．N点O2的吸收量和CO2的释放量相等，只进行有氧呼吸吗？__________ 二、植物细胞呼吸方式的确定方法（呼吸速度的测定） 欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)： 实验结果预测和结论(见下表)： 实验现象 结论 装置一 液滴移动情况 装置二 液滴移动情况 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 只进行产生酒精的无氧呼吸 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 1．为使实验结果精确，除减少_____________变量的干扰外，还应设置对照装置：用____________代替“发芽种子”，其余均相同。此对照装置的作用在于________________________________。 2．若两装置的小液滴均向左移动，则说明___________________________。 3．对装置及所测种子进行消毒处理，可防止_________________________对实验结果的干扰。 4．如果实验材料是绿色植物，整个装置应_________________处理。 5．若装置中是干种子，则对照装置中的种子应改为_________________。 细胞呼吸 有机物 氧化分解 ATP和热能 单 兼性厌氧 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝水溶液 酸性 灰绿色 食用酵母菌 葡萄糖溶液 ①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸产生CO2　 ② 酵母菌有氧比无氧时放出的CO2多且快　③无氧时酵母菌分解葡萄糖的产物还有酒精 细胞呼吸　 二氧化碳和水 酒精 CO2 1.B瓶封口后，锥形瓶内的空气中有氧，酵母菌开始进行有氧呼吸，也产生CO2。所以，要过一段时间，等B瓶中氧气消耗完以后，再将产生的气体通入澄清石灰水，保证通入澄清石灰水中的是无氧呼吸产生的CO2。 2.能 3.对比 对照 澄清石灰水变浑浊的程度或者溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间 不能 不能 氧气的有无 酵母菌的呼吸产物（CO2、酒精） 澄清石灰水变浑浊的程度或者溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间 温度，溶液PH，培养液的浓度、用量，酵母菌的品种、用量 2丙酮酸＋[H] 6H2O 6CO2 [H]6O2 略 葡萄糖 彻底 能量 2870 977.28 32 34 NAD+ NADH 能 二 二 否 无分解葡萄糖的酶 能 细胞质基质，线粒体基质和内膜 少 多 (1)×　(2)×　(3)×　(4)× 略 酵母菌，植物细胞 乳酸菌，马铃薯块茎，甜菜块根 不完全 少量 微生物 酒精 乳酸 196.65 61.08 2 31 消耗 有机物分解不完全 酒精或乳酸 多 分解更彻底 储藏在酒精或乳酸 转化为热能 A不反应 B酒精、CO2 C水和CO2 D不反应 E水和CO2 F酒精、CO2 √　 × √ 彻底 不彻底 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 (1)√　 (2)×　 (3)×　 (4)√　 (5)×　 (6)× (7)√　 (8)× 小于 小于 快 慢 大于 酶的活性 降温 低 温 不变 加快 下降 加快 一定范围内，随O2浓度增大O2消耗速率增大 O2抑制蛔虫的无氧呼吸 为主动运输吸收无机盐离子供能 通气 酵母菌繁殖 不通气 无氧呼吸产生酒精 不适用 无氧 有氧 有氧和无氧 葡萄糖 无氧 有氧 有氧和无氧之和 3:1 6:32 1:4 无氧呼吸受抑制，有氧呼吸还较弱 有机物消耗少 无氧呼吸产生CO2总量 不是 不移 不移 不移 右移 左移 右移 左移 不移 无关 煮熟的种子 排除温度等变化影响 消耗了种子中脂肪 种子表面微生物 遮光 炒熟的种子 学科网（北京）股份有限公司 $