2019-2020年高中生物 3.4《细胞呼吸》教案 浙科版必修1

2019-2020年高中生物 3.4《细胞呼吸》教案浙科版必修1
一、教学目标
【知识目标】
1．解释细胞呼吸就是糖的氧化。

2．说明糖酵解、柠檬酸循环的主要过程。

3．描述电子传递与氧化磷酸化过程。

4．概述乳酸发酵与乙醇发酵。

5．解释细胞呼吸是细胞代谢的核心。

6．关注细胞呼吸的知识与人们生产生活的关系。

【能力目标】
1．通过分析细胞呼吸的过程，帮助学生形成分析问题、解决问题的能力，培养他们良好的思维品质。

2．通过师生一起分析蛋白质和脂肪进入柠檬酸循环的方式，培养学生知识的迁移和综合能力。

3．通过分析多种物质的代谢过程，培养学生的抽象思维能力。

【情感态度与价值观】
1．不要孤立地看待某一种生命现象，既要重视局部对于整体的作用，又要重视局部间的联系。

2．感受生命的奇妙，生命是一个复杂、精细、高效的自动运转过程，形成科学的价值观和世界观。

3．通过学生之间的讨论，师生、生生之间的交流，学生享受愉快地合作交流的乐趣，培养合作交流的意识。

二、教材分析
【教材的地位作用】
“细胞呼吸”是本章的重点内容之一。

教材在分析了物质的交换方式、能量通货——ATP和生物催化剂——酶以后，安排了细胞呼吸这一节。

细胞呼吸是生物界所有生物每时每刻都在进行的生命活动。

教材先简要叙述了细胞呼吸的概念，然后重点分析了细胞呼吸的本质、需氧呼吸和厌氧呼吸的生理过程以及细胞呼吸的意义。

提出细胞呼吸就是糖的氧化，是放能反应。

需氧呼吸需经历糖酵解、柠檬酸循环和NADH中的高能电子在呼吸链中的传递。

厌氧呼吸是在无氧的条件下发生的，如乳酸发酵和乙醇发酵。

最后概括性地指出细胞呼吸是细胞代谢的具体表现，细胞呼吸是细胞的代谢中心。

【教学重难点】
1．教学重点：细胞呼吸的概念，及需氧呼吸的过程；厌氧呼吸的类型及过程；细胞呼吸与细胞代谢的关系。

2．教学难点：需氧呼吸的三个阶段既是教学重点又是教学的难点，让学生结合书本插图，通过阅读、讨论等方法，掌握葡萄糖氧化分解的过程，关注每个阶段产生的ATP、NADH, FADH2的产生情况。

三、学情分析
教材从学生熟悉的呼吸入手，通过比较呼吸与细胞呼吸的差异，开门见山地引出了细胞呼吸的概念。

接着通过与木头燃烧的比较，得出细胞呼吸的实质就是糖的氧化，而作为本节内容的重头戏，教材分别采用彩色图解、方程图解等方法详细阐述了需氧呼吸及厌氧呼吸的生理过程，这部分由于涉及到一部分生化内容，学生比较难接受，所以可适当补充些生化知识，同时结合化学基础知识，便于学生理解掌握。

最后，在学习了细胞呼吸的具体过程之
后，教材概括性地总结了细胞呼吸的生理意义，指出细胞呼吸是细胞的代谢中心。

学习了细胞呼吸的原理后，结合社会、生活实践中，指导学生能利用细胞呼吸的原理来解释平常生活中的一些实际问题，体现STS思想。

四、教学设计
【设计思路】
对生物体的呼吸作用，学生并不陌生。

通过初中阶段的学习，学生已经知道呼吸作用的本质是细胞内的有机物氧化分解释放能量，但这仅仅是感性上的认识。

有机物是怎样氧化分解并释放能量的？这一过程与有机物在生物体外的燃烧有什么不同（后者也是氧化分解并释放能量）？这一过程必须要有氧的参与吗？在无氧的条件下能不能进行？细胞呼吸对于细胞的代谢有什么重要意义？这些问题学生并不清楚。

高中阶段将从分子水平上解决这些问题，本节可安排3－4课时。

第1课时的教学可结合学生已有的知识和经验，从学生所熟悉的“呼吸”和“木头燃烧”入手，引导学生思考“呼吸”与“细胞呼吸”的区别，“细胞呼吸”与“木头燃烧”的区别，从而真正理解细胞呼吸的实质就是糖的氧化这一标题。

对于这一部分的教学可采用讲授、交流与讨论相结合的教学模式，充分发挥学生的主体作用，使学生主动地获取生物学新知识。

第2课时主要进行知识性内容的教学，主要介绍细胞呼吸的具体的三个阶段，可以讲授法为主，组织学生讨论、交流，适当采用直观教学手段，说明糖酵解和柠檬酸循环的过程、场所和产物，特别要注意对A TP的形成作重点讲解。

1mol葡萄糖完全氧化为二氧化碳和水，最多能产生38mol的ATP。

第3课时通过对生活实例的比较分析归纳得出厌氧呼吸的特点，并通过实验、实例及与需氧呼吸的比较分析，使学生理解乙醇发酵和乳酸发酵的过程。

第4课时是学习了细胞呼吸具体过程之后，进一步说明蛋白质和脂肪作为能源物质是怎样参与柠檬酸循环的，另一方面细胞呼吸产生的许多中间代谢产物是细胞内多种物质合成的原材料，同时细胞呼吸过程释放出的能量又是许多物质合成所必须的。

从而说明细胞呼吸是各种细胞代谢的核心所在。

另外，在需氧呼吸的三个阶段以及细胞呼吸与代谢的关系，教学过程中运用了图片、多媒体动画，形象地展示了细胞呼吸的具体过程。

【教学过程】
【第一课时】
【反馈检测】
1、呼吸作用的实质是( )。

A．分解有机物，储藏能量B．合成有机物，储藏能量
C．分解有机物，释放能量D．合成有机物，释放能量
2、关于细胞呼吸的特点，下列表述中不正确的是( )。

A．需要多种酶参与B．释放二氧化碳
C．分解有机物不彻底D．生成大量的ATP
3、新鲜蔬菜放在冰箱里的冷藏室里，能适当延长保鲜时间的生理原因是( )。

A．细胞呼吸减弱B．细胞呼吸加强
C．光合作用减弱D．促进了物质分解
4、1g葡萄糖在细胞内氧化和在体外燃烧，其共同点是( )。

A．C6H12O2＋6O2→6CO2＋6H2O＋能量B．60％能量以热的形式散发
C．需H2O参与间接供氧D．碳原子直接与O2结合生成CO2
5、细胞呼吸是一系列有控制的氧化还原反应，可以将反应划分为三个阶段：、、。

6、书写葡萄糖参与细胞呼吸过程的反应式：。

7、简述木头燃烧和细胞呼吸的区别和联系。

参考答案：1、C 2、C 3、A 4、A 5、糖酵解柠檬酸循环电子传递链6、C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量7、区别：有机物在体外燃烧时，是在高温下发生的，其中储存的能量是一次性全部释放出来的，并且以光和热的形式表现出来；而细胞呼吸是细胞在常温、常压下将葡萄糖氧化分解，所产生的能量有相当一部分储存在A TP中，其余的则转变成热能释放，在这个过程中能量是逐步地、缓慢地释放，随时地被细胞利用。

联系：所以无论是木材的燃烧还是细胞呼吸，反应的实质是一样的，都是纤维或葡萄糖的碳氧化为二氧化碳，其中的氢被氧化成水。

【第二课时】
【反馈检测】
1、一分子葡萄糖在需氧呼吸分解过程中，经过柠檬酸循环阶段，能直接产生几个分子的ATP ？（ ）
A ．1
B ．2
C ．4
D ．0
2、在有氧情况下，1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸的反应可净生成（ ）
A ．8ATP ＋2NADH ＋2H ＋
B ．4A TP ＋2NADH ＋2H
＋
C ．2ATP ＋NADH ＋H ＋
D ．2ATP ＋2NADH ＋2H ＋
3、柠檬酸循环发生在（ ）
A ．线粒体
B ．叶绿体
C ．细胞质
D ．细胞核
4、让一只鼠吸入含有放射性18O 的O 2，该鼠体内最先出现标记氧原子的是（ ）。

A ．丙酮酸 B ．二氧化碳 C ．乳酸 D ．水
5、已知1mol 葡萄糖完全燃烧释放出能量2 870kJ ，1molATP 转化为ADP 释出能量31kJ ，1mol 葡萄糖生物氧化时，脱下的H 在线粒体内氧化生成36molATP ，若在线粒体外氧化则生成38molATP 。

那么，细菌和动物利用葡萄糖进行有氧呼吸的能量利用率分别为（ ）。

A ．34％和36％
B ．36％和34％
C ．39％和41％
D ．41％和39％
6、在植物细胞中，彻底分解1mol 葡萄糖，需消耗的氧气量、释放的能量以及其中可能转移到ATP 中的能量数分别是（ ）。

A ．2mol 、1255kJ 、2 870kJ
B ．2mol 、686kJ 、300kJ
C ．6mol 、2 870kJ 、1255kJ
D ．6mol 、686kJ 、300kJ 7、下列哪一种活动释放能量最多（ ）。

A ．光解
B ．糖酵解
C ．柠檬酸循环
D ．呼吸链中最后的氧化作用 8、将酵母菌研磨、离心分离后，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）。

把等量上清液、沉淀物和未离心处理的匀浆分别放入甲、乙、丙3个试管中（如右图），分别进行以下4项独立的实验（实验一、二、三由供选答案中选一项正确的代号填充，实验四填充、简答）：
(1)实验一：向3个试管中分别滴加等量的葡萄糖溶液，甲、乙、丙中的终产物分别是 。

(2)实验二：向3个试管分别滴加等量的丙酮酸，甲、乙、丙中的最终产物分别是 。

(3)实验三：在隔绝空气的条件下，重复实验一，甲、乙、丙中的最终产物分别是 。

(4)实验四：向3个试管分别加入等量的萤光素（萤火虫尾部提取的可以发光的物质）。

重复实验一和实验二。

从理论上讲，发萤光最强的是实验 中的 试管。

A ．H 2O ＋CO 2
B ．乙醇＋CO 2
C ．H 2O
D ．无反应
参考答案：1、Ｂ 2、Ｄ 3、Ａ 4、D 5、D 6、C 7、D 8、(1)B 、D 、A (2) B 、A 、A (3)B 、D 、B (4)一 丙
电子传递链
有氧时 线粒体内膜
6个H 2O ，34个ATP
总反应式：C 6H 12O 6+6O 2 －→6CO 2+6H 2O+能量 释放的能量一部分贮存在AT P 中，其余的以热能形式散失。

类型乙醇发酵和乳酸发酵。

并知
道了它们的过程。

【反馈检测】
1、贮藏在地窖中的大量马铃薯处在相对缺氧状态下，可以通过厌氧呼吸获得少量能量。

这时葡萄糖被分解为( )
A．乳酸和二氧化碳B．乳酸C．酒精和二氧化碳D．酒精
2、右图表示大气中氧的浓度对植物组织内CO2产生的影响。

(1)A点表示植物组织释放的CO2较多，这些CO2是
的产物。

(2)由A到B，CO2的释放量急剧减少，其原因
是。

(3)由B到C，CO2的释放量又不断增加，其主要原
因是。

(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果，贮藏室内的氧气应
调节到图中的哪一点所对应的浓度？。

采取这
一措施的理由是。

3、下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化，请据图回答：
(1)外界氧浓度在10％以下时，该器官的呼吸作用方式是。

(2)该器官CO2的释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条曲线，此时该器官的呼吸作用方式是。

(3)当外界氧浓度为4％～5％时，该器官CO2
释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为
0.4。

此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当
于有氧呼吸的倍；释放的能量约相当于有氧
呼吸的倍；形成A TP的数量约相当于有氧
呼吸的倍。

参考答案：1、B 2、(1)厌氧呼吸(2)氧
气增加，厌氧呼吸受到抑制(3)氧气充足时需氧呼吸加强，CO2释放量增多(4)B点这时需氧呼吸已明显降低，同时又抑制了厌氧呼吸，水果和蔬菜组织内糖类等有机物分解得最慢3、(1)需氧呼吸和厌氧呼吸(2)需氧呼吸(3)1.5 0.1 0.07
【第四课时】
教学流程教师活动学生活动教学意图
复习
引入新课【复习提问】
1．写出以葡萄糖为原料的细胞呼吸的反应式。

2．细胞呼吸包括哪几个阶段？每个阶段具体有
哪些变化过程？
3．柠檬酸循环的实质是什么？
【过渡】细胞在正常情况以糖类作为原料进行细
胞呼吸，但在饥饿等特殊状态下也可以分解蛋白
质和脂肪作为原料，这些物质分解后又是如何进
入柠檬酸循环的呢？
回忆、思
考、回答。

思考。

通过复习巩
固前一节课
所学过的内
容自然地过
渡到新知识
的学习。

承上启下，
实现知识的
顺利过渡。

脂肪的氧化
蛋白质的氧化【板书】脂肪的氧化
【提问】回忆甘油三酯的结构，并说出一分子甘
油三酯分别是由哪几部分组成的？
展示甘油三酯的分子结构图。

R2C O
O
CH
CH2
CH2
O
O C
C
O
O
R1
R3
【讲述】甘油三酯是由一分子的甘油和三个分子
的脂肪酸组成的。

因此脂肪的氧化首先是在一系
列脂肪酶的作用下，分解生成甘油和脂肪酸，并
释放入血供其它组织利用。

那么，这两种物质又是如何被充分氧化的呢？
帮助学生分析甘油和脂肪酸的结构并归纳出：甘
油是形成一个另一种三碳化合物分子形式进入
糖酵解过程，而脂肪酸则被多次分解后以二碳化
合物的形式进入柠檬酸循环。

1．甘油→C3（三碳化合物）→糖酵解途径→柠
檬酸循环。

2．脂肪酸→C2（二碳化合物）→柠檬酸循环。

【板书】蛋白质的氧化
与脂肪的氧化相比，蛋白质的氧化过程要复杂
些。

【提问】蛋白质的基本单位是什么？回忆并写出
丙氨酸和缬氨酸的结构式。

如果蛋白质分解产生的有丙氨酸，它是如何再进
步分解参与细胞呼吸过程的呢？
以丙氨酸为例，多媒体展示丙氨酸的分解过程：
丙氨酸→丙酮酸→C2（二碳化合物）→柠檬酸循
环。

蛋白质被用于呼吸作用时，首先被分解成氨基
酸，氨基酸脱去氨基后变成含三、四、五个碳的
分子，分别进入柠檬酸循环的不同位点，最终被
完全氧化。

【思考】糖类、蛋白质、脂肪这些大分子物质在
复习回忆
观察。

小组讨论
并归纳。

回忆与思
考。

观察与思
考。

思考。

帮助回忆。

直观教学，
便于学生迅
速理解。

启发式教
学，充分发
挥学生的主
体性。

直观教学，
帮助学生理
解。

甘油三酯脂肪酶
【小结】细胞代谢是一系列复杂的生物化学反应过程，在氧的参与下大分子物质不断地被氧化分解，同时还生成了大量的能量供给各项生命活动的需要，这就是细胞呼吸过程。

另一方面分解代谢产生的各种中间产物也是细胞各种合成代谢所需的原料，能为合成反应提供碳骨架。

【多媒体展示】中间产物а-酮戊二酸、草酰乙酸等物质与氨基酸之间的相互转化。

【本课时总结】从上述这些过程大家可以发现细胞呼吸一方面通过氧化过程产生了大量的能量供给细胞生命活动的需要，另一方面代谢产生的各种中间产物又为细胞合成多种其它物质提供了碳骨架。

多媒体展示教材73页图3－18“细胞呼吸与细胞代谢的关系”。

帮助学生进行小结。

细胞呼吸时不仅分解糖类，同时也可利用蛋白质和脂肪作为能源物质，这些物质最终都参与了柠檬酸循环；另一方面细胞呼吸通过氧化过程产生了大量的能量供给细胞生命活动的需要，代谢产生的各种中间产物又为细胞合成多种其它物质提供了碳骨架。

由此可以说细胞呼吸是各种细胞代谢的核心所在。

观察与思
考。

直观教学帮
助学生了解
细胞呼吸产
生的中间代
谢参与其它
物质合成的
过程，进一
步理解细胞
呼吸是细胞
代谢的核
心。

【反馈检测】
1、人和动物体内的主要能源物质是( )
A．脂质B．蛋白质C．ATP D．糖类
2、糖类、脂肪、蛋白质三类营养物质，在动物体内代谢时可以相互转化，沟通转化的枢纽是( )
A．三羧酸循环B．丙酮酸氧化C．糖的酵解D．A TP的形成
3、下列叙述正确的是( )
A．甘油是形成一个二碳化合物进入糖酵解过程的
B．脂肪酸是以三碳化合物形式进入柠檬酸循环的
C．丙氨酸是脱氨基后形成丙酮酸参与柠檬酸循环的
D．所有的氨基酸脱去氨基后，都是形成三个碳的分子参与柠檬酸循环的
参考答案：１、D 2、A 3、C
五、相关链接
1．糖酵解
糖酵解的过程主要分为下列两步：
①葡萄糖经过两次磷酸化，并且发生异构化以后，转变成1,6－二磷酸果糖。

这就是说，一个六碳化合物变成带有两个磷酸的化合物。

这一过程要消耗两分子ATP。

②1,6－二磷酸果糖是不稳定的化合物,它在醛缩酶的作用下,很容易分解成为两个磷酸丙糖——磷酸二羟丙酮和磷酸甘油醛。

这两者可以互相转化,处于平衡状态。

当磷酸甘油醛进一步转化而被消耗掉的时候,磷酸二羟丙酮也就跟着转变为磷酸甘油醛,参加到以后的反应中去。

由磷酸甘油醛转变为磷酸甘油酸的时候,脱出的氢被氧化型辅酶I(NAD)携带着,成为还原型辅酶I (NADH2)。

在这个氧化过程中放出的能量被ATP携带着。

以后在磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸的反应中也生成ATP。

在由葡萄糖到丙酮酸的整个过程中，能位是逐步下降的,但只有上述这两个反应的能位下降较大，足以生成ATP。

其他反应则只有微小的下降，不足以生成ATP。

因此，一分子1,6-二磷酸果糖实际上可以形成两分子丙酮酸，共得到四分子ATP，但在糖酵解的开始阶段用掉了两分子ATP，所以一分子葡萄糖经过糖酵解净得两分子ATP。

糖酵解的过程可以概括如下：
丙酮酸是呼吸过程中的一个重要的中转站。

在有氧条件下,它就进入三羧酸循环在无氧条件下,它被NADH2还原成为乳酸,或者在脱去羧基(放出CO2)以后转变成为乙醛,乙醛再被还原成为乙醇。

这就是厌氧呼吸的过程。

2．柠檬酸循环
柠檬酸循环的最初中间产物是柠檬酸,因为柠檬酸是一种三羧基酸,所以这个过程叫做三羧酸循环。

柠檬酸循环的简化过程是：丙酮酸在经过氧化(脱氢)和脱羧(放出CO2)以后，生成乙酰辅酶A(乙酰CoA)。

乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸(C6)，柠檬酸脱水成为乌头酸，乌头酸加水再形成异柠檬酸。

然后，异柠檬酸氧化脱羧形成α-酮戊二酸(C5)，α-酮戊二酸再氧化脱羧形成琥珀酸(C4)，琥珀酸经过脱氢氧化，最终成为草酰乙酸。

草酰乙酸可以再与乙酰辅酶A相结合，再次进入柠檬酸循环。

这样下去，循环不已。

每一分子葡萄糖经过糖酵解生成两分子丙酮酸，然后这两个丙酮酸氧化脱羧，各进入柠檬酸循环，共产生六分子CO2。

柠檬酸循环的过程可以概括如下：
在柠檬酸循环中，一共发生五次脱氢，其中四次脱出的氢被NAD携带着，另一次(从琥珀酸)脱出的氢被黄酶(FAD)携带着，以后在氧化磷酸化过程中被氧化成为水。

另外，在α-酮戊二酸氧化脱羧而生成琥珀酸的时候，也形成一分子ATP。

在柠檬酸循环的整个过程中，只有丙酮酸被彻底分解，其他的酸是不被彻底分解的，所以它们只要有少量存在，就可以推动这个循环继续进行下去。

其他的酸就像工厂里的传送带一样，把丙酮酸分子向前传送，并且逐步分解。

.。