师：同学们好，欢迎来到空中课堂。今天我们共同学习高中生物必修一第五章第三节“ATP的主要来源——细胞呼吸”。本节课我们主要理解两个概念：一是如何理解细胞呼吸的概念，二是如何理解本节课标题。通过学习，同学们要思考为什么说细胞呼吸是ATP的主要来源。
首先看细胞呼吸的定义：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物质，释放出能量并生成ATP的过程。大家思考一下，从这个定义中能获得哪些信息？
通过分析，我们至少能获得五个方面的信息：反应物、场所、过程、产物以及释放能量的多少。下面我们逐一分析。
第一个问题，为什么说反应物是有机物，而不能直接写成葡萄糖？平时做题写细胞呼吸反应式，我们常以葡萄糖作为反应物，但实际上，除葡萄糖外，脂肪、蛋白质等也可作为能源物质。
第二个问题，如何理解“一系列的氧化分解”？写细胞呼吸反应式时能否用等号表示？同学们都知道，细胞呼吸是一系列化学反应，高中阶段我们淡化了具体生化反应过程，将其笼统划分为几个阶段，所以写反应式时不能用等号，只能用箭头，它代表反应物经过一系列反应生成产物。
第三个问题，氧化分解和水解有什么不同？是不是所有氧化反应都必须有氧气参与？平时做题会涉及代谢产物和水解产物两个概念，氧化分解不同于水解。比如葡萄糖是单糖，不能再水解，但它是氧化分解的底物。并非所有氧化反应都需氧气参与，根据是否有氧气参与，可分为有氧呼吸和无氧呼吸。
第四个问题，每个细胞都有相对完整的结构，细胞呼吸具体发生在细胞内什么部位？定义中只说在细胞内，这是本节课大家需关注的知识点。
第五个问题，产物是生成二氧化碳或其他物质，为什么用“或”而不用“和”？若用“和”，意味着产物一定有二氧化碳，但人无氧呼吸产生乳酸，没有二氧化碳。
最后一个问题，释放出能量并生成ATP是什么意思？写细胞呼吸反应式时，能不能直接写加ATP？这里有两层含义：其一，释放的能量多于生成ATP的能量，同学们思考一下，细胞呼吸过程中大约有百分之多少的能量生成了ATP；其二，为什么落脚点放在生成ATP？因为ATP是能量的直接来源，只有生成ATP才能为各项生命活动供能。
下面我们看有氧呼吸，请同学们拿出纸和笔，书写一下有氧呼吸的总反应式。
师：同学们写好了吗？这是有氧呼吸的总反应式。实际上，细胞呼吸是一系列化学反应，教材从物质变化角度呈现了一个表格，将这一系列生化反应划分为三个阶段，并用三种颜色表示。
黄色线条代表第一阶段，此阶段会产生丙酮酸、还原氢以及少量能量。绿色线条代表有氧呼吸的第二阶段，这个阶段需要有水参与，同学们写反应式时容易遗漏水，此过程会释放少量能量。紫色线条表示第三阶段，前两阶段产生的还原氢与氧结合，在酶的催化下会释放大量能量。
针对有氧呼吸的物质变化，提醒大家几个信息点：一是方框框出的还原氢，用中括号表示，它不是氢离子，中文名称叫还原型辅酶一，简称NADH；二是反应过程需要有水参与，要清楚水在第几阶段参与反应，还要看总反应式中反应物和产物中的水能否相互抵消，要看氧原子的趋向。用红色和蓝色线条分别表示氧原子的转移途径，会发现产物水中的氧全部来自氧气中的氧原子，所以前后的水不能抵消，产物二氧化碳中的氧原子来自葡萄糖和水中的氧原子。
下面对有氧呼吸的总反应式进行解释，提醒大家注意几点：一是反应物葡萄糖、水和氧气的排列有先后顺序，与左边图形完全对应，第一步反应需葡萄糖参与，第二步需水参与，第三步需氧气参与，同学们书写时可能习惯先写葡萄糖，再写氧气，要结合图形理解反应式；二是反应条件需酶催化，过程用箭头表示，不能用等号；细胞呼吸不仅有物质变化，还释放能量，“加能量”不能少，且不能用ATP直接代替能量。
结合题目分析氧原子的转移途径，用含有氧18的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，氧18的转移途径是从葡萄糖到丙酮酸，再到二氧化碳，答案是b。
分析完有氧呼吸的物质变化，下面分析有氧呼吸的能量变化。1摩尔葡萄糖彻底氧化分解，释放出2870千焦的能量，其中有1161千焦储存在ATP中，其余以热能形式散失。能量转换效率大约是多少？同学们可以算一下，1161÷2870，能量转化效率为40.5%。
接下来分析有氧呼吸发生的场所。有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中。线粒体由两层膜构成，外膜平滑，内膜向内折叠形成嵴，嵴上有大量基粒，增加了膜面积。与有氧呼吸有关的酶主要分布在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上。具体反应和场所如下：在细胞质基质中，葡萄糖在酶的催化下生成2份丙酮酸和还原氢，释放少量能量，丙酮酸才能进入线粒体。在线粒体中，丙酮酸经过一系列反应，生成二氧化碳和还原氢，同样释放少量能量。前两阶段产生的还原氢与氧结合，在线粒体内膜上释放大量能量。
同学们结合图看一下，从图中能获得哪些信息？第一，细胞有氧呼吸发生的场所有三个部位，第一阶段在细胞质基质，第二阶段在线粒体基质，第三阶段在线粒体内膜；第二，细胞有氧呼吸中，葡萄糖不能直接进入线粒体，必须在细胞质基质中分解成丙酮酸才能进入；第三，这个过程会释放能量，第一阶段和第二阶段释放少量能量，第三阶段释放大量能量。
结构与功能相适应，线粒体的内膜为什么折叠形成嵴呢？主要是内膜上发生了生化反应，从而形成大量能量。具体来看，这是线粒体膜的部分结构，外面是外膜，下面是内膜，内膜上有许多电子传递所需的复合体，其中1、3和4能帮助质子运输，将质子从线粒体基质运输到线粒体内膜和外膜的膜间隙，使膜间隙中的质子浓度大于线粒体内基质浓度。质子从高到低运输过程中会释放能量，储存在ATP中。正是因为线粒体的内膜折叠形成嵴，上面有大量附着物的辅助位点，所以在内膜上可以合成大量ATP。
学完这些，我们对有氧呼吸进行小结：一是总反应式的书写；二是物质变化的三个阶段；三是能量转化效率的计算；四是有氧呼吸发生的场所。
接下来看无氧呼吸，相对有氧呼吸，它的反应简单一些。无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸完全相同，在细胞基质中，葡萄糖生成丙酮酸和还原氢，释放少量能量。第二阶段，不同物质反应不同。对于酵母菌，第二阶段丙酮酸与还原氢在酶的作用下生成酒精和二氧化碳，反应式为：1摩尔葡萄糖在酶的催化下生成2摩尔酒精、2摩尔二氧化碳，同时释放少量能量，同学们要注意，有氧呼吸也会生成二氧化碳。对于乳酸菌，第二阶段丙酮酸与还原氢结合生成乳酸。
有氧呼吸会放出大量能量，无氧呼吸放出多少能量呢？1摩尔葡萄糖分解成乳酸后只释放出196.65千焦的能量，其中只有61.08千焦储存在ATP中。由此可见，无氧呼吸放出的能量相对较少，生成的ATP也少。
下面对无氧呼吸进行小结：第一，无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行；第二，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段完全相同，结合空气中氧气变化和生物进化史，可推测从生物进化角度，可能是从无氧呼吸进化到有氧呼吸，从没有线粒体的原核生物进化到有线粒体的真核生物；第三，对于大多数植物、酵母菌等微生物，无氧呼吸产生酒精；对于高等动物和人体，以及马铃薯的块茎、甜菜的块根、乳酸菌等微生物，无氧呼吸产生乳酸，同学们要注意马铃薯的块茎和甜菜的块根无氧呼吸产生乳酸。