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与应用，引导学生掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程、场所及能量变化，通过知识梳理的概念填空和过程分解，结合已有ATP、酶等知识，搭建从基础概念到具体过程再到实际应用的学习支架。 特色在于强化科学探究与生命观念培养，设计酵母菌呼吸方式实验分析和能量计算等探究活动，提升学生的探究实践能力，知识梳理中的对比表格和反应式填写，深化物质与能量观，课堂检测和分层作业助力巩固知识，培养科学思维与解决实际问题的能力。

形成天才的决定性因素是勤奋。 课 题 5.3 《细胞呼吸的原理和应用》导学案 课 型 新授课 课 时 主备教师 学习目标 1. 阐述细胞呼吸的概念，说明细胞呼吸与物质燃烧的区别。 2. 通过对比分析，掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程、场所及能量变化。 3. 设计实验探究酵母菌的细胞呼吸方式，培养科学探究能力。 4. 举例说明细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。 教学重点 1. 有氧呼吸的过程、场所及能量产生。 2. 无氧呼吸的类型、过程及产物差异。 3. 细胞呼吸在生产生活中的实际应用。 教学难点 1. 有氧呼吸三个阶段的物质变化和能量转化。 2. 有氧呼吸与无氧呼吸的异同比较。 3. 细胞呼吸过程中能量的计算和ATP生成量分析。 一、知识梳理 （一）细胞呼吸的概念和类型 1. 概念：细胞呼吸是指________在细胞内经过一系列的________，生成________或其他产物，释放出________并生成________的过程。 2. 类型：根据是否有________参与，分为________和________。 （二）有氧呼吸 1. 概念：细胞在________的参与下，通过________的催化作用，把________等有机物________氧化分解，产生________，释放________，生成________的过程。 2. 总反应式：________________________ 3. 过程： （1）第一阶段： <1>场所：________ <2>物质变化：1分子葡萄糖分解成2分子________，产生少量________ <3>反应式：________________________ （2）第二阶段： <1>场所：________ <2>物质变化：丙酮酸和________彻底分解成________和[H]，释放少量________ <3>反应式：________________________ （3）第三阶段： <1>场所：________ <2>物质变化：前两个阶段产生的________与氧结合形成________，释放大量________ <3>反应式：________________________ 4. 能量释放：1mol葡萄糖彻底氧化分解共释放________kJ能量，其中约________kJ能量储存在________中，其余以________形式散失。 （三）无氧呼吸 1. 概念：在________条件下，细胞通过________的催化作用，把葡萄糖等有机物进行________的氧化分解。 2. 过程： （1）第一阶段：与有氧呼吸第一阶段________ （2）第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化下，分解成________和________，或者转化成______ 3. 类型及反应式： （1）乳酸发酵（如乳酸菌、高等动物、马铃薯块茎等）： （2）酒精发酵（如酵母菌、大多数植物等）： 4. 能量释放：1mol葡萄糖分解成乳酸共释放________kJ能量，其中只有________kJ左右能量储存在________中。 （四）有氧呼吸与无氧呼吸的比较 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸场所 ________ ________ 是否需氧 ________ ________ 分解产物 ________ ________ 释放能量 ________ ________ 生成ATP ________ ________ （五）细胞呼吸原理的应用 1. 包扎伤口：选用________的敷料，抑制厌氧菌繁殖 2. 酿酒：利用酵母菌________产生酒精 3. 制作酸奶：利用乳酸菌________产生乳酸 4. 稻田定期排水：防止根细胞无氧呼吸产生________导致烂根 5. 有氧运动：避免肌肉细胞无氧呼吸产生________引起肌肉酸痛 二、课堂探究 探究一：酵母菌细胞呼吸方式的实验分析 材料分析： 酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。科学家通过实验探究酵母菌在不同条件下的呼吸产物。 实验设计： A组：葡萄糖溶液+酵母菌（通入无菌空气） B组：葡萄糖溶液+酵母菌（密封） 问题讨论： 1. 如何检测两组实验中的CO₂产生情况？ 2. 如何检测B组是否产生了酒精？ 3. 预测两组实验的结果并分析原因。 探究二：细胞呼吸过程的能量计算 材料分析： 已知1mol葡萄糖完全氧化分解释放2870kJ能量，其中1161kJ能量储存在ATP中。 问题计算： 1. 计算有氧呼吸的能量转化效率 2. 若某生物进行无氧呼吸，1mol葡萄糖分解产生196.65kJ能量，其中61.08kJ能量储存在ATP中，计算其能量转化效率 3. 比较两种呼吸方式的能量利用效率，说明生物进化选择有氧呼吸的意义 三、课堂检测 选择题（每题4分，共20分） 1. 细胞呼吸的实质是（ ） A. 分解有机物，储存能量 B. 合成有机物，储存能量 C. 分解有机物，释放能量 D. 合成有机物，释放能量 2. 有氧呼吸第二阶段的场所是（） A. 细胞质基质 B. 线粒体内膜 C. 线粒体基质 D. 叶绿体基质 3. 马铃薯块茎在无氧条件下进行呼吸作用，其产物是（） A. 乳酸 B. 酒精和CO₂ C. 乳酸和CO₂ D. 酒精 4. 下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是（） A. 无氧呼吸不需要O₂，最终有[H]的积累 B. 有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水 C. 无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，合成ATP D. 有氧呼吸时葡萄糖进入线粒体需穿过两层膜 5. 在有氧呼吸过程中，水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别在（） A. 第一阶段和第二阶段 B. 第二阶段和第三阶段 C. 第一阶段和第三阶段 D. 第三阶段和第二阶段 材料分析题（10分） 材料： 某同学为了探究酵母菌的呼吸方式，设计了如下实验装置： 装置甲：20mL葡萄糖溶液+2mL酵母菌培养液+20mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 装置乙：20mL葡萄糖溶液+2mL酵母菌培养液+20mL石蜡油 问题： 1. 该实验的自变量是什么？（2分） 2. 装置甲和装置乙分别模拟哪种呼吸方式？（2分） 3. 如何检测两组实验中的CO₂产生量？（3分） 4. 预期实验结果并说明理由。（3分） 四、课堂小结 一、细胞呼吸概述 1. 概念：有机物氧化分解，释放能量生成ATP 2. 类型：有氧呼吸、无氧呼吸 二、有氧呼吸 1. 场所：细胞质基质→线粒体 2. 过程：三阶段，逐步释放能量 3. 产物：CO₂、H₂O，大量ATP 三、无氧呼吸 1. 场所：细胞质基质 2. 过程：两阶段，不彻底氧化 3. 产物：乳酸或酒精+CO₂，少量ATP 四、应用 1. 生产生活中的实际应用 五、课后作业 1. 完成教材P96-97练习题 2. 背诵有氧呼吸三个阶段的反应式 3. 列表比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同 《参考答案》 知识梳理答案 （一） 1. 有机物，氧化分解，CO₂，能量，ATP 2. 氧气，有氧呼吸，无氧呼吸 （二） 1. 氧气，多种酶，葡萄糖，彻底，CO₂和水，能量，大量ATP 2. C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂→6CO₂+12H₂O+能量 · 第一阶段：细胞质基质，丙酮酸，[H]，C₆H₁₂O₆→2C₃H₄O₃+4[H]+能量 · 第二阶段：线粒体基质，水，CO₂，能量，2C₃H₄O₃+6H₂O→6CO₂+20[H]+能量 · 第三阶段：线粒体内膜，[H]，水，能量，24[H]+6O₂→12H₂O+能量 3. 2870，1161，ATP，热能 （三） 1. 无氧，多种酶，不彻底 2. 相同，酒精和CO₂，乳酸 3. C₆H₁₂O₆→2C₃H₆O₃+能量，C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+能量 4. 196.65，61.08，ATP （四） 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 是否需氧 需要 不需要 分解产物 CO₂、H₂O 乳酸或酒精+CO₂ 释放能量 大量 少量 生成ATP 大量 少量 （五） 1. 透气 2. 无氧呼吸 3. 无氧呼吸 4. 酒精 5. 乳酸 课堂探究答案 探究一： 1. 使用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝溶液检测CO₂ 2. 使用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，橙色变为灰绿色 3. A组产生大量CO₂，无酒精；B组产生CO₂和酒精。原因：有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，无氧条件下进行酒精发酵 探究二： 1. 有氧呼吸效率 = 1161/2870 × 100% ≈ 40.45% 2. 无氧呼吸效率 = 61.08/196.65 × 100% ≈ 31.06% 3. 有氧呼吸能量利用效率更高，能更充分地利用有机物中的能量，为生物体提供更多能量 课堂检测答案 选择题： 1. C 2. C 3. A 4. C 5. B 材料分析题： 1. 自变量是氧气的有无 2. 装置甲：有氧呼吸；装置乙：无氧呼吸 3. 使用澄清石灰水检测，根据浑浊程度判断CO₂产生量 4. 预期结果：装置甲CO₂产生量多，装置乙CO₂产生量少但有酒精产生。理由：有氧呼吸分解有机物彻底，产生CO₂多；无氧呼吸产生CO₂少但有酒精生成 学科网（北京）股份有限公司 $