5.3细胞呼吸的原理及应用（第1-2课时） 课件-2025-2026学年上学期人教版必修1高中生物

该高中生物学课件聚焦“细胞呼吸的原理及应用”，以制作馒头、酿酒等生活实例导入，通过探究酵母菌呼吸方式实验分析变量控制、检测原理及过程，再过渡到有氧呼吸的场所、阶段及反应式，构建生活现象到科学原理的学习支架。 其特色在于融合科学思维（对比实验设计、变量分析）、探究实践（实验装置改进的批判性思考）和生命观念（线粒体结构与功能观），如酵母菌呼吸方式的对比实验培养科学思维，模型建构强化结构与功能观。含丰富例题与拓展，助力学生提升探究能力，方便教师高效开展教学。

第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理及应用（第1-2课时） 制作馒头 酿酒 先用温水把干酵母粉化开，加入面团中，几个小时后面团会逐渐膨大，用手抠开里面，会发现面团里面有许多孔隙。你知道这些孔隙是怎么形成的吗？ 在酿制的早期需要向发酵罐中通入氧气，而后期必须隔绝氧气，以产生酒精，同时发酵装置需要定期放排出气体。结合上述对氧气条件的控制，你能得到什么启发吗？ 酵母菌细胞呼吸可产生CO2 酵母菌细胞呼吸可产生酒精 酵 母 菌 考点一 细胞的多样性和统一性 【新课导入】 2 提出问题 作出假设 无氧 CO2+酒精 产生 CO2 有氧 产生 问题：酵母菌什么条件下产生CO2，什么条件下产生酒精？ 问题：怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？ 设计实验 【探究一】细胞呼吸的方式 【活动①】阅读教材P90-91，完成探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 细胞的多样性和统一性 问题：怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？ 设计实验 实验思路 分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后分别检测其产物是否含酒精、产生二氧化碳的多少。 实验组 A组：有氧呼吸组 B组：无氧呼吸组 分析变量 ①自变量: ②因变量: ③无关变量: 细胞呼吸的条件 有氧 无氧 影响实验结果的可变因素 思考：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？ 产生CO2的多少、酒精的有无 考点一 细胞的多样性和统一性 实验原理 CO2的检测 ①通入澄清的石灰水： ②使溴麝香草酚蓝水溶液： 酒精的检测 酸性重铬酸钾溶液： 澄清→浑浊 蓝→绿→黄 由橙色变成灰绿色 CO2产生的多少检测： 根据石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短。 考点一 细胞的多样性和统一性 无氧呼吸 酵母菌培养液 酵母菌培养液 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 澄清的石灰水 A B 如何在通入空气中去除CO2？ B瓶应封口放置一段时间后再连通澄清石灰水，为何？ 空气 有氧呼吸 NaOH溶液可吸收空气中的CO2。 消耗瓶内的氧气，造成无氧环境。 （2）实验过程及现象 实验步骤 考点一 细胞的多样性和统一性 6 （1）CO2的检测及结论 结果分析 现象： 结论： 澄清石灰水都变浑浊，且有氧呼吸装置比无氧呼吸的更浑浊。 有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。 溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄 考点一 细胞的多样性和统一性 酵母菌培养液 酵母菌培养液 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 澄清的石灰水 A B 空气 橙色重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色 结论： 有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。 考点一 细胞的多样性和统一性 8 细胞 呼吸 有氧呼吸:产生大量二氧化碳和水 无氧呼吸:产生酒精和少量二氧化碳 绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸 得出结论 酵母菌单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 考点一 细胞的多样性和统一性 与社会的联系 重铬酸钾可以检测有无酒精存在，这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶(两者均为橙色)，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。 饮酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。 醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。 考点一 细胞的多样性和统一性 与生活的联系 如何检测汽车司机是否喝了酒？ 具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬． 考点一 细胞的多样性和统一性 批判性思维：实验装置的改进 有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 质量分数为10%NaOH溶液 酵母菌 培养液 澄清 石灰水 A 气泵 E C D 质量分数为10%NaOH溶液 澄清 石灰水 澄清 石灰水 D 气泵 E C 酵母菌 培养液 D A 验证空气中的CO2是否完全被吸收 思考：本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？ 考点一 细胞的多样性和统一性 对比实验（相互对照实验） 　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，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。 实验组 实验组 科学方法 思考：对比实验与对照实验有何区别呢？ 考点一 细胞的多样性和统一性 拓展：对比实验与对照实验区别 对比实验： 对照实验： 实验组1： 实验组2： 对照组： 实验组： 结果未知 结果未知 结果已知 结果未知 科学方法 考点一 细胞的多样性和统一性 1.(教材P90“探究·实践”，改编)为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，某生物小组在相同条件下设置了甲、乙两组实验装置。下列相关叙述错误的是 A．甲中A瓶是为了去除空气中的CO2 B．检测酒精时应取酵母菌培养液的滤液滴入重铬酸钾溶液中 C．应将D瓶密封一段时间后再和E瓶连接 D．检测酒精前应适当延长酵母菌培养时间 酸性条件（浓硫酸）的重铬酸钾溶液中 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 课本知识改编 2．(2025·山东菏泽高一月考)为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是 A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量 B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量 C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标 D．是否产生CO2是判断酵母菌不同细胞呼吸方式的依据 无关变量 氧气的有无是自变量 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 3．(教材P90“探究·实践”，改编)如图是“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，以下说法正确的是 A．两套装置均需要在黑暗条件下进行 B．装置乙在Ⅱ处可检测到有酒精生成 C．装置乙是对照组，装置甲是实验组 D．装置甲NaOH溶液的作用是吸收Ⅰ处的CO2 两套装置均不需要在黑暗条件下进行 此实验是对比实验，没有对照组，都是实验组 装置甲中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 酵母菌的电镜照片 酵母菌的光镜照片 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸 细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 对“酵母菌呼吸方式”的探究实验的结论是什么？ 对于绝大数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式 考点一 细胞的多样性和统一性 【新课导入】 1.有氧呼吸的主要场所： 线粒体 外膜 内膜 嵴 基质 分布有氧呼吸的酶 线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构特点？ ①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 ②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 (过渡)有氧呼吸最常利用的就是葡萄糖，以葡糖糖为例，探究细胞的有氧呼吸过程： 考点一 细胞的多样性和统一性 【任务①】根据提供资料，小组合作，思考讨论并回答下列问题： 【资料1】科学家提取了新鲜的动物肝脏组织，研磨离心后获取了细胞质基质(A组)和线粒体(B组)以及细胞匀浆(其中既有细胞质基质又有线粒体，为C组)。分别向三组材料中加入等量的葡萄糖，检测葡萄糖含量的变化，实验结果如图。 思考：葡糖糖在哪里被分解的？ 结论：葡萄糖可以在细胞质基质中分解；不能在线粒体中直接分解。 1.有氧呼吸的过程 考点一 细胞的多样性和统一性 【任务②】阅读教材P92～93有氧呼吸的相关内容，完成相关活动。 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 葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量 丙酮酸 CO2、[H] 少量 [H]、O2 H2O 大量 线粒体基质 线粒体内膜 活动II：尝试与课本P93图5-9结合，写出有氧呼吸三个阶段的反应式。 提示：丙酮酸：C3H4O3，书写过程中注意原子数守恒。 活动I：完成下列表格。 考点一 细胞的多样性和统一性 酶 2C3H4O3 +6H2O 6CO2 +20[H] +4[H] C6H12O6 2丙酮酸(C3H4O3） 酶 24[H] +6O2 12H2O 酶 有氧呼吸过程： 细胞质基质 少量能量 线粒体基质 线粒体内膜 场所： 物质变化： 产能情况： 少量能量 场所： 物质变化： 产能情况： 少量能量 场所： 物质变化： 产能情况： 考点一 细胞的多样性和统一性 ①CO2在哪个阶段、哪个场所产生？ ②H2O在哪个阶段、哪个场所产生？ ③H2O在哪个阶段、哪个场参消耗？ ④氧气在哪个阶段、哪个场所消耗？ ⑤产生ATP的阶段、场所 快问快答 第三阶段 线粒体内膜 第三阶段 线粒体内膜 第一、二、三阶段 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 第二阶段 线粒体基质 第二阶段 线粒体基质 考点一 细胞的多样性和统一性 葡萄糖 丙酮酸 [H] CO2 能量 H2O O2 酶 酶 酶 ① ② ⑥ ⑦ ③ ⑤ H2O ④ 线粒体基质 线粒体内膜 少量 少量 大量 【模型建构】根据所学知识，继续建构有氧呼吸的概念模型： 细胞质基质 考点一 细胞的多样性和统一性 【任务③】 根据所学，继续总结有氧呼吸有关知识： (2)由你构建的模型概括出有氧呼吸的概念 (1)请根据分步反应式并结合模型，写出总反应式 C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2 +12H2O +能量 酶 细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放能量，生成大量ATP的过程。 氧 多种酶 彻底氧化分解 二氧化碳和水 (3)结合三个阶段的化学反应，分析反应物中C、H、O元素的最终去向，并在总反应式中箭头进行标注。 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 考点一 细胞的多样性和统一性 1.(教材P92图5-8改编)如图为线粒体的结构示意图，下列叙述错误的是 A. 线粒体具有双层膜结构 B. ①处有分解葡萄糖的酶 C. ②处是产生CO2的场所 D. ③处发生的反应需要O2 2.(教材P93改编)水是生命之源，生命活动离不开水，细胞有氧呼吸过程中也有水的参与。下列相关叙述错误的是 A. 水不参与有氧呼吸第一阶段 B. 有氧呼吸第二阶段有水生成 C. 有氧呼吸中水在线粒体内膜上形成 D. 有氧呼吸产生水的阶段释放大量能量 葡萄糖的分解在细胞质基质 有氧呼吸第二阶段有水消耗 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 课本知识改编 1molATP水解3释放的能量为30.54kJ，977.28÷30.54=32moL 977.28÷2870=34% 能量得到充分利用，逐步转移至ATP中，有序释放给需要能量的生命活动供能。 考点一 细胞的多样性和统一性 3.(教材P93改编)如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题： (1)有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为_______个阶段，其中[H]和O2结合的是第____________阶段。 (2)在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第________阶段，反应的场所是________________。 (3)图中②③分别是____________、____________。 (4)在细胞有氧呼吸的过程中，所产生的能量一部分储存在ATP中，其余的能量以_________形式散失。与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸逐级释放能量的生物学意义是__________________________。 三 三 三 线粒体内膜 H2O CO2 热能 使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 课本知识改编 4.(2024·山西省实验中学高一上月考)下列关于人体有氧呼吸的叙述，正确的是 A.有氧呼吸第三阶段产生的ATP最多 B.有氧呼吸第二阶段中O2与[H]结合生成水 C.与葡萄糖分解有关的酶分布在线粒体的基质中 D.丙酮酸在细胞质基质中分解产生CO2 有氧呼吸第三阶段中O2与[H]结合生成水 与葡萄糖分解有关的酶分布在细胞质基质中 有氧呼吸第二阶段丙酮酸在线粒体基质中分解产生CO2 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 5.(2024·辽宁沈阳期中)用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程的氧原子，则18O转移的途径是 A.葡萄糖→丙酮酸→氧 B.葡萄糖→氧→水 C.葡萄糖→丙酮酸→水 D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳 解析:由有氧呼吸过程中的物质变化可知，葡萄糖中的氧原子通过有氧呼吸的第一阶段进入丙酮酸中，然后通过有氧呼吸的第二阶段进入二氧化碳中，D正确。 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 6.(2024·天津静海区四校高一上月考)如图是有氧呼吸过程的图解，④⑤⑥为有氧呼吸的三个阶段，请据图回答下列问题。 (1)图中②③所代表的物质分别是________、________。 (2)如图④⑤⑥三个阶段中，________________阶段会 释放能量，释放能量最多的是________阶段。 (3)若为真核生物，图中④⑤⑥阶段所发生的具体 场所分别是____________、________________、 ____________。 丙酮酸 O2 ④⑤⑥　 ⑥ 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 (4)1 mol葡萄糖经过图示过程后释放约2 870 kJ能量，其中大多数能量的去路是________________，其余的能量______________________________________。 (5)写出有氧呼吸的总反应式：__________________________________________。 以热能形式散失 转换为ATP中活跃的化学能 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 $