广东省二本大学-成长计划

细胞呼吸的原理和应用

【教学目标】

1．说出线粒体的结构和功能。
2．说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
3．说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。
4．进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。
【教学重点】

有氧呼吸的过程及原理。
【教学难点】
1．细胞呼吸的原理和本质。
2．探究酵母菌细胞的呼吸方式。
【教学过程】
教学内容 教师活动
< br>回顾ATP的生理功能，糖类、脂肪被细胞分解
后把能量储存在ATP的高能磷酸键中。提出问题 ：
有机物进入细胞后以什么方式分解的呢？在体外，
有机物与氧气发生燃烧反应，放出大量能量 。而生
物学家发现，有机物在细胞内也是通过复杂的氧化
反应产生能量的。
问题探讨
引入 1．两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；
都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。 2．不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻
底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞< br>的基本结构也就会遭到彻底的破坏。
3．在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释
放 能量。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要
少许多。
110

学生活动
回顾旧知
识，受教师的
问题所引导，
进入新课。

引导其他学生对参加实验的学生进行提问，并
进行归纳。（问题如：为什么选用酵母菌 作为实验材
料，而不选用小白鼠等；NaOH溶液的作用是什么）
总结出结论：细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼
探究酵母
菌细胞呼
吸的方式 < br>吸。引导学生说出酵母菌的有氧呼吸产生CO
2
；无
氧呼吸产生酒精和CO2
。
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧无氧条件下
都能生存，属于兼性厌氧菌， 因此便于用来研究细
胞的不同呼吸方式。比如平时我们吃的馒头、面包
之所以松软多孔，就是因 为在和面时加入了酵母菌，
经发酵产生的气体遇热膨胀所致。
对于绝大多数生物来说，有氧呼 吸是细胞呼吸
回答问题
对实验的
设计、结果进
行交流和表
达，并回答 老
师和其他学生
提出的问题
的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸
（线粒体）
的主要场所是线粒体。

1．复习线粒体的结构
师：线粒体有哪些结构与呼吸作用相适应？
观察 线粒
体的结构，并
生：线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部
回答相关问
位 向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积
题，并把多个
大大增加。嵴的周围充满了液态的 基质。线粒体的
问题的答案进
内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
行整合，得出
2．有氧呼吸的过程
有氧呼吸
线粒体适应有
（1） 教师：引导学生，回顾初中学过的有关呼
氧呼吸功能的
吸的知识，在讨论中板书有氧呼吸的反应 式。即
结构。
酶
C
6
H
12
O
6D
2
CO
2
H
2
O能量




学生阅读
教师：呼吸作用是怎样进行的呢?
学生：阅读课本P
93
～P
94
相关内容。
教师：有氧呼 吸的全过程十分复杂，可以概括
地分为三个阶段，每个阶段的反应都有相应的酶催
相关内容，填
写表格，并进
化。
关于呼吸作用过程的教学，可对照图（图5－9）
行分组 讨论
后，分别讲述
讲解，在讲解中讲清以下几点：
210

①首先应指出，下面以葡萄糖为例讲述呼吸作有氧呼吸三个
用过程。其他有机物也可以通过呼 吸作用氧化分解。 阶段。
阶段
第一
阶段
物质变化 场所

比较两者
的区别

线粒体
基质
线粒体
内膜













分析有机
物产生的热能
的生理意义。
1分子葡萄糖分解为2分子丙酮细胞质
酸，产生少量[H]，释放少量能
量
基质
第二
阶段
第三
阶段
丙酮酸和水彻底分解成
CO
2
和
[H]释放少量能量
[H]与
O
2
结合成水，释放大量能
量
（2）在整理出三个阶段后，根据学生状况，进
一步分析以下几点：
①引导学生，将呼吸作用的反应式配平
即C
6
H
12
O< br>6
＋6O
2
6CO
2
＋6H
2
O＋能量 < br>配平过程中，提问，呼吸作用产生的H
2
O中的
O，来自哪种原料?（学生回答 出：来自O
2
），接着
提出，消耗6分子的O
2
应该产生12个分子 的H
2
O，
可是，如果形成12分子的H
2
O，又需要24个H，< br>一分子的C
6
H
12
O
6
，只有12个H，差12个 H来自哪
里?最后指出，呼吸作用还消耗水。因而呼吸作用的
反应式应改为：
C6
H
12
O
6
＋6O
2
＋6H
2O6CO
2
＋12H
2
O＋能量
才能反映其本质。解决了这一环 节，其他物质的来
龙去脉就可迅速解释清楚。
②分析呼吸作用过程中的能量问题。
学生：阅读课本P
93
小字。
教师：1mol的葡萄糖彻底氧化分解成二氧 化碳
和水，释放出2870kJ的能量，其中
977.28 kJ
左右的
能量被ADP捕获，储存在ATP中（约32mol的ATP）。
310

可见，呼吸过程中释放的能量，只有34％储存在ATP
中，用于推 动其他生命活动。其余以热的形式散失
了。因此，在有些情况下，如新鲜蔬菜、粮食等保
存，通 过控制呼吸速率，可减少有机物的消耗。
（3）线粒体是呼吸作用的主要场所。
教师：为什么说线粒体是呼吸作用的主要场
所？
学生：呼吸作用的三个阶段，后两个 阶段都是
在线粒体中进行的。另外，从能量角度看，在细胞
质的基质中进行的第一步产生
4 mol
的ATP，其余
28 mol
的ATP是在线粒体中产生的。因此，线粒体
是呼吸作用的主要场所。
大部分以热能的形式散失（恒温动物，用来维持体
温）
能量变化：（
2 870 kJmol
）小部分转移到ATP中（稳
定的化学能活跃的化学能）(
977.28 kJmo l34%
)
播放多媒体课件观看有氧呼吸全过程
3．归纳有氧呼吸概念
教师：请同学们归纳有氧呼吸的概念。
学生：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过
多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分
解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP< br>的过程。
教师：除前节课我们探究过的酵母菌以外，还进行讨
有许多细胞在缺氧条件下 也可以进行无氧呼吸，无论，或者自由
氧呼吸的过程又是怎样的呢？
无氧呼吸
学生：阅读课本P
94
相关内容。
发言，利用无
氧呼吸的知
教师：无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一识，解释教材
阶段是否相同？
学生：无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一
阶段是相同的。
410
中相关的实例

教师：接下来两者有何不同？
学生：在有氧的情况下，丙酮酸进入线粒体继
续氧化分解，脱下的氢与氧气结合而消耗，即进行
有氧呼吸；在无氧情况下，则在细胞质的基质中，
在酶的作用下，利用第一阶段脱下的氢，把丙 酮酸
还原成酒精或乳酸。因此，两种呼吸作用是在丙酮
酸后分道扬镳的。
教师：请学生写出有关化学方程式：
C
6
H
12
O
6
C
6
H
12
Ｏ
6
量
教师：两种呼吸作用，有何共同点？
学生：两种呼吸作用，不仅在过程上有共同点，
而且都具有分解有机物，释放能量，产生ATP的本
质。
教师：两种呼吸作用，放出的能量有何不同？
为什么？
学生：无氧呼吸，由于没有彻 底分解有机物，
所以释放的能量少，合成ATP少。因此，利用有机
物分解获得ATP的效率低 。
教师：无氧呼吸是否有害？
学生：由于无氧呼吸产生的小分子有机物，如
酒精和 乳酸，在细胞中大量积累，对细胞有毒害。
因此大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命，
涝 田时应及时排水就是这个道理。
教师：无氧呼吸是否有利？
学生：生物体或部分器官组织在 缺氧条件下，
作为有氧呼吸的补充，是生物的适应性的表现（举
例）。
教师：在远古时期，地球的大气中没有氧气，
510










学生思考
2C< br>3
H
6
O
3
（乳酸）＋少量能量
2C
2< br>H
5
OH（酒精）＋2CO
2
+少量能
回答

那时微生物的呼吸是无氧呼吸。随着大气中出现了氧气，细胞内出现了有氧呼吸的酶类，在无氧呼吸
的基础上发展出有氧呼吸。由于有氧呼吸比无氧呼
吸优越，有氧呼吸逐渐成为绝大多数生物的主要呼
吸形式，但还保留无氧呼吸的能力，使生物体 或部
分器官组织在缺氧条件下，作为有氧呼吸的补充，
是生物的适应性的表现（举例）。有些微 生物，至今
仍只在无氧的条件下生活。人类在生活和生产中，
对其有很多利用（举例）。
播放多媒体课件观看无氧呼吸全过程。
阶段
第一
变化 场所
1分子葡萄糖分解为2分子丙酮细胞质
基质
产生少量[H]，释放少量能
量
阶段 酸
第二丙酮酸在不同酶的催化下，分细胞质
阶段 解成酒精和二氧化碳，或者转基质
化成乳酸
C
6
H
12
O
6
2C
3
H
6
O
3
（乳酸）＋少量能量
（马铃薯块茎，肌细胞，玉米胚，甜菜块根，乳酸
菌）
酶
C
6
H
12
Ｏ
6
量
（大部分高等植物，酵母菌）
能量变化：大部分以热能的形式散失；小部分
转移到ATP中
注意：为什么无氧呼吸有两种方式；为什么无
氧呼吸释放的能量少。
2．归纳无氧呼吸概念
610

2C
2
H
5< br>OH（酒精）＋2CO
2
＋少量能

教师：参照有氧呼吸的概念， 用准确而精练的
语言概括无氧呼吸的定义。
学生：一般是指细胞在无氧条件下,通过酶的催< br>化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产
物，同时释放少量能量的过程。
3．发酵
无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体，而用
于微生物则叫做发酵。需要指 出的是，工业上所说
的发酵，并非完全是无氧的，如醋酸发酵就是需要
氧的。
旁栏思考题
提示：一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或
酒精过多，会对细胞产生毒 害。酵母菌在无氧以及
其他条件适合的情况下，随着发酵产物（如酒精）
的增多，营养物质的减 少以及pH发生变化等的影
响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒
精发酵最终就会停 止。其他的例子如用乳酸杆菌使
牛奶发酵形成酸牛奶，最终情况也是这样。

呼吸场
所
比较有氧
呼吸和无
氧呼吸的
异同

是否需
氧
分解产
物
释放能
量
有氧呼吸
细胞质基
质、线粒体
需氧
二氧化碳和
水
较多
无氧呼吸
细胞质基质
不需氧
二氧化碳和酒
精或乳酸
较少
学生总结
从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相
联系 同，从丙酮酸开始，它们才沿着不同的
途径形成不同的产物
细胞呼吸

定义：
710

有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细 胞呼
吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生
成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成 ATP的过
程。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能
量。
意义：
细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物
体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可
以通过细胞呼吸过程联系起来。
内因：遗传因素（决定呼吸酶的种类和数量）
(1）不同的植物呼吸速率不同；
（2）同一植物不同发育时期呼吸速率不同；
（3）同一植物不同器官呼吸速率不同。




影响有 氧
呼吸的因
素及其在
生产实践
呼吸速率的比较：阳生植物大于阴生植物，幼< br>苗期大于成熟期，生殖器官大于营养器官。
外因：环境因素
（1）温度
在 一定范围内，随温度升
高呼吸速率逐渐加强，超过最
适温度，随温度升高，呼吸酶
的活 性逐渐减弱，呼吸速率逐

中的应用 渐下降，甚至完全停止。
应用：生产上常利用 这一原理在低温下储存蔬
菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，
降低呼吸作用减少 有机物的消耗，提高产量。
（2）氧气的浓度
810

氧气浓度：
氧气浓度为零
时，无氧呼吸最
强，有氧呼吸速
率为零。随氧气浓度的增大，无
氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强，当氧气浓
度达到一定值后，随氧气 浓度增大，有氧呼吸不再
加强（受呼吸酶数量的影响）。如图所示。
应用：生产中常利用降低 氧的含量能够抑制呼
吸作用减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果
保鲜时间。
（3）二氧化碳的浓度
增加二氧化碳的浓度对细
胞呼吸有明显的抑制效应（从
化学平衡的角度得到解释）。
在蔬菜水果保鲜中，增加二氧化碳的浓度也具有良
好的保鲜效果 。
应用：如在冬天，北方地区常用地窖来储存大
白菜，在冬季地窖里的温度比外界要高一些， 一般
不会结冰；地窖的口基本是密封的，地窖中的大白
菜进行细胞呼吸．消耗掉地窖中的大量氧 气，地窖
中氧气的含量下降，二氧化碳的含量上升，。这两
个因素都会使细胞呼吸速率下降，延 长大白菜的保
鲜时间。
(4）含水量
在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加
而加强，随含水量的减少而减弱（即自由水含量增
加时，代谢旺盛）。
应用：种子在 贮藏时，必须降低含水量，使种
子呈风于状态（使细胞呼吸降至最低，以减少有机
910

物的消耗）。如果种子中含水量过多，细胞呼吸加
强，使种子堆温度 上升，反过来又进一步促进种子
的呼吸。
（5）生产实践中的其他应用①、合理灌溉、带
土移栽等都是为了保证细胞正常的呼吸。 中耕松土的好处：增加土壤中的氧气含量，从
而促进根细胞的呼吸，有利于根对矿物质的吸收；促进硝化细菌的繁殖，使土壤中的
NH
4
+
转变为
NO
3
-
，提高土壤肥力。
②在农业生产中，为了使有机物向着人们需要
的器官 积累，常把下部变黄的、已无光合能力、仍
然消耗养分的枝叶去掉，使光合作用的产物更多地
转 运到有经济价值的器官中去。


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