高考一輪復習課件 第10講 細胞呼吸的原理和應用

2025生物一輪復習第3單元

細胞的能量供應和應用第10講

細胞呼吸的原理和應用2025年高考一輪復習第10講

細胞呼吸的原理和應用1.說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量。課標要求：對標課本：必修1分子與細胞

第5章

細胞的能量供應和利用（第3節(jié)）2.實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式。PART01回歸課本

強基固本●實驗：探究細胞呼吸的方式●細胞呼吸的方式及過程●影響細胞呼吸的因素及應用探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌是一類單細胞真菌，與人類的生活息息相關，酵母菌細胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑，在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。培養(yǎng)酵母菌時，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？資料通氣可以給酵母菌提供呼吸需要的氧氣，利于酵母菌進行旺盛的細胞分裂；密封則可以避免空氣進入，使酵母菌在無氧條件下分解有機物產(chǎn)生酒精。酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存，屬于

，因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式。兼性厭氧菌探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題：酵母菌是否在有氧和無氧條件下都能進行呼吸？其呼吸產(chǎn)物是否相同？作出假設：酵母菌在有氧條件下，產(chǎn)生二氧化碳；在無氧條件下產(chǎn)生酒精和二氧化碳。酵母菌CO2酒精和CO2有氧無氧設計實驗：Q1：怎樣控制有氧和無氧條件有氧：通氣泵或連橡皮球無氧：將培養(yǎng)裝置密閉Q3：如何檢測因變量Q2：怎樣保證酵母菌在整個實驗中正常生活在酵母菌生長最適溫度下進行實驗；提供細胞呼吸所需物質(zhì)——葡萄糖CO2：澄清石灰水或溴麝香草酚藍溶液；酒精：酸性重鉻酸鉀探究酵母菌細胞呼吸的方式設計實驗裝置：通入的空氣中有CO2，為了排除影響，應該如何處理？將空氣通入酵母菌培養(yǎng)液之前先通入NaOH溶液，吸收除去空氣中的CO2。如何檢測酵母菌細胞呼吸產(chǎn)生的CO2？在酵母菌培養(yǎng)液的另一側(cè)連通澄清石灰水溶液，或者通入溴麝香草酚藍溶液。密閉組如何確保產(chǎn)生的CO2是來自無氧呼吸？酵母菌培養(yǎng)結(jié)束后，取酵母菌培養(yǎng)液的濾液（因為培養(yǎng)液本身渾濁且有顏色，因此選擇濾液效果更好），與酸性重鉻酸鉀溶液混勻，觀察顏色變化。如何檢測酵母菌細胞呼吸產(chǎn)生的酒精？將瓶封口放置一段時間再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，或者放入酵母菌培養(yǎng)液后立即用石蠟油密封。探究酵母菌細胞呼吸的方式進行實驗：1.配制酵母菌培養(yǎng)液：取20g新鮮食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A（500mL）和錐形瓶B（500mL）中。分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液。2.培養(yǎng)酵母菌：用錐形瓶和其他材料用具組裝好實驗裝置，A組連通橡皮球（或氣泵）讓空氣間歇性依次通過3個錐形瓶，（約50分鐘）。然后將實驗裝置放到25~35℃環(huán)境中培養(yǎng)8~10h。B組密封一段時間后，連接澄清石灰水裝置。3.檢測：CO2可以使澄清石灰水變渾濁，也可以使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃?？梢酝ㄟ^石灰水渾濁程度和溴麝香草酚藍溶液變色時間長短檢測CO2產(chǎn)生情況。探究酵母菌細胞呼吸的方式4.檢測酒精的產(chǎn)生：各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入2支干凈的試管中，向試管中滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液（質(zhì)量分數(shù)為95%~97%）并輕輕振蕩，使它們混合均勻，觀察試管中溶液顏色變化。葡萄糖也能與重鉻酸鉀發(fā)生顏色反應，因此應該將酵母菌培養(yǎng)時間延長，以耗盡溶液中的葡萄糖。實驗結(jié)果：觀察項目有氧組無氧組澄清石灰水溴麝香草酚藍溶液

酸性重鉻酸鉀溶液渾濁程度高渾濁程度低藍→綠→黃時間短藍→綠→黃時間長不變色橙色→灰綠色橙色→灰綠色探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗結(jié)論：酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生

的二氧化碳和水；在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生

的二氧化碳。大量少量科學方法對比實驗概念：設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗，也叫相互對照實驗。舉例：本實驗中需要設置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下的細胞呼吸方式。對比實驗是科學研究中常用的方法之一。嘗試歸納課本中出現(xiàn)過的對比實驗有哪些？細胞呼吸的方式及過程細胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。一、有氧呼吸1.概念：細胞在

的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等

徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。氧有機物2.主要場所：線粒體①線粒體內(nèi)膜某些部位向內(nèi)腔折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加；②線粒體的

中含有多種與有氧呼吸有關的酶。內(nèi)膜上和基質(zhì)3.反應式：有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是

，其化學反應式可以簡寫成：葡萄糖C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量酶細胞呼吸的方式及過程4.反應過程：有氧呼吸可以概括地分為三個階段；第一階段：反應場所：

；細胞質(zhì)基質(zhì)物質(zhì)變化：

；能量大部分：熱能散失C6H12O62丙酮酸+4[H]+少量能量酶少部分：能量+ADP+Pi→ATP第二階段：反應場所：

；線粒體基質(zhì)物質(zhì)變化：

；2丙酮酸+6H2O6CO2+20[H]+少量能量酶能量大部分：熱能散失少部分：能量+ADP+Pi→ATP這里產(chǎn)生的[H]指的是NAD+（氧化型輔酶I）轉(zhuǎn)化成NADH（還原型輔酶I）。細胞呼吸的方式及過程4.反應過程：第三階段：反應場所：

；線粒體內(nèi)膜物質(zhì)變化：

；能量大部分：熱能散失少部分：能量+ADP+Pi→ATP24[H]+6O212H2O+大量能量酶5.有氧呼吸的特點：與體外燃燒相比反應過程

；溫和能量釋放：經(jīng)過一系列的化學反應

釋放；逐步能量轉(zhuǎn)化：這些能量有相當一部分儲存在ATP中。6.意義：①逐步緩慢釋放能量，保證有機物中的能量得到最充分的利用；②逐步緩慢釋放能量，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)。細胞呼吸的方式及過程二、無氧呼吸1.概念：在沒有氧氣的參與下，葡萄糖等有機物經(jīng)過

分解，釋放少量能量的過程。酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸也叫作

。不完全2.反應場所：細胞質(zhì)基質(zhì)。3.反應過程：產(chǎn)乳酸類型產(chǎn)酒精類型第一階段第二階段舉例C6H12O62丙酮酸+4[H]+少量能量酶2丙酮酸+4[H]2C3H6O3酶2丙酮酸+4[H]2C2H5OH+2CO2酶乳酸菌、動物細胞、馬鈴薯塊莖、玉米胚、甜菜塊根、胡蘿卜葉酵母菌、多數(shù)植物細胞、多數(shù)微生物發(fā)酵發(fā)酵≠無氧呼吸，有些微生物的發(fā)酵需要氧的參與。細胞呼吸的方式及過程三、比較有氧呼吸和無氧呼吸呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸不同點場所條件產(chǎn)物釋放能量ATP產(chǎn)生階段相同點細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)氧氣、多種酶無氧氣、多種酶CO2和H2O乳酸或酒精和CO2大量少量三個階段均產(chǎn)生ATP僅在第一階段產(chǎn)生ATP第一階段反應完全相同。都是分解有機物，釋放能量，生成ATP。過程：條件：實質(zhì)：都需要多種酶的催化。細胞呼吸的方式及過程四、細胞呼吸1.概念：指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。所有生物的生存，都離不開細胞呼吸釋放的能量。2.意義：②是生物體的

。代謝樞紐①能為生物體提供能量；細胞呼吸過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，可轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸等非糖物質(zhì)；非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細胞呼吸中間產(chǎn)物相同，這些物質(zhì)可以進一步形成葡萄糖。核酸蛋白質(zhì)多糖脂肪核苷酸氨基酸丙酮酸單糖脂肪酸糖酵解β氧化脫氨基乙酰輔酶A蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來。細胞呼吸的方式及過程在細胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ能量?？墒?77.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。計算一下：有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少？這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP？計算能量轉(zhuǎn)化效率為：977.28/2870≈34%，1mol葡萄糖徹底氧化分解釋放的能量大約有34%用于合成ATP，剩余66%以熱能形式散失。已知1molATP水解釋放能量為30.54kJ，977.28kJ能量可以合成的ATP為：977.28/30.54≈32mol1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只釋放出196.65kJ能量，其中只有61.08kJ能量儲存在ATP中（2mol），近69%的能量以熱能形式散失。影響細胞呼吸的因素及應用1.內(nèi)部因素：（1）不同

的植物細胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物。（3）同一植物的不同

細胞呼吸速率不同，如生殖器官大于營養(yǎng)器官。（2）同一植物在不同的

時期細胞呼吸速率不同，如幼苗期、開花期細胞呼吸速率較高，成熟期細胞呼吸速率較低。2.外部因素：種類生長發(fā)育組織器官（1）溫度：通過影響

進而影響細胞呼吸速率。酶的活性溫度℃呼吸速率應用：①零上低溫貯存蔬菜、水果。②在大棚蔬菜的栽培過程中，增加晝夜溫差，減少呼吸消耗，提高產(chǎn)量。恒溫動物具有體溫調(diào)節(jié)能力，體溫不會隨著外界溫度變化而變化，因此，細胞呼吸速率不會呈現(xiàn)如圖所示的變化。隨著O2濃度升高，總細胞呼吸速率

，最后趨于穩(wěn)定。O2濃度為C對應的濃度時，細胞呼吸最弱，細胞呼吸釋放的CO2量

。影響細胞呼吸的因素及應用（2）O2濃度：O2濃度是有氧呼吸必需的，且對無氧呼吸有

作用。A點：O2濃度為零，細胞只進行

呼吸；抑制氧氣濃度對細胞呼吸的影響曲線：O510152025釋放量CO2O2濃度%有氧呼吸速率無氧呼吸速率細胞呼吸速率ADPBC氧氣濃度O~B段時，細胞同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，隨著O2濃度升高，無氧呼吸速率減小，有氧呼吸速率增大；O2濃度達到B對應的濃度時，無氧呼吸

。無氧速率為零先減小后增大最少D點處有氧呼吸和無氧呼吸釋放的CO2量相等，但消耗的有機物未必是最少。影響細胞呼吸的因素及應用（2）O2濃度：O2濃度是有氧呼吸必需的，且對無氧呼吸有

作用。抑制應用：①中耕松土促進植物根細胞的有氧呼吸；②稻田定期排水，抑制無氧呼吸，防止植物酒精中毒，爛根死亡。③無氧發(fā)酵過程需要嚴格控制無氧環(huán)境，低氧儲存糧食、水果和蔬菜。④包扎傷口時不要太緊，用透氣紗布包扎，抑制厭氧型細菌厭氧呼吸造成感染。⑤提倡慢跑，防止肌細胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。影響細胞呼吸的因素及應用（3）CO2濃度：CO2是呼吸作用的產(chǎn)物，積累過多會

呼吸作用的進行。抑制應用：在蔬菜水果的保鮮中，適當提高CO2濃度可抑制細胞呼吸，減少有機物消耗。（4）水對細胞呼吸的影響水是有氧呼吸的反應物之一，細胞內(nèi)的許多生化反應需要水的參與，一定范圍內(nèi)水的含量升高，細胞呼吸加快。應用：糧食在收倉之前要進行晾曬處理，使細胞的含水量（自由水）降低，抑制細胞呼吸，防止細胞代謝消耗有機物。干種子在萌發(fā)之前要浸泡處理，增加含水量，促進細胞呼吸。PART02

知識拓展

難點透析判斷細胞呼吸方式的依據(jù)一看反應物和產(chǎn)物消耗氧氣一定存在有氧呼吸產(chǎn)生酒精或乳酸一定存在無氧呼吸一定為產(chǎn)乳酸的無氧呼吸二看物質(zhì)的量和產(chǎn)物CO2=O2CO2>O2有氧呼吸+產(chǎn)酒精的無氧呼吸差值為無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量只進行有氧呼吸有氧呼吸+產(chǎn)乳酸的無氧呼吸三看場所只在細胞質(zhì)基質(zhì)中有線粒體參與無氧呼吸有氧呼吸或兩類呼吸并存快速判定細胞呼吸的方式產(chǎn)生H2O無CO2釋放只進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸“液滴移動法”探究細胞呼吸方式拓展（1）探究裝置：欲確認發(fā)芽種子的細胞呼吸方式，應設置兩套實驗裝置，如圖：裝置一裝置二（2）實驗原理：裝置一：NaOH溶液的作用是吸收細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，紅色液滴移動的距離代表細胞呼吸吸收O2的量。裝置二：紅色液滴移動的距離代表細胞呼吸產(chǎn)生的CO2量與吸收O2的量的差值?！耙旱我苿臃ā碧骄考毎粑绞窖b置一液滴移動會出現(xiàn)幾種情況？裝置一左移：消耗了氧氣，瓶內(nèi)氣壓減小；不移動：沒有消耗氧氣，沒有有氧呼吸①只進行有氧呼吸（產(chǎn)生的CO2被吸收）②進行有氧呼吸（產(chǎn)生的CO2被吸收）+產(chǎn)酒精的無氧呼吸（產(chǎn)生的CO2被吸收）③進行有氧呼吸（產(chǎn)生的CO2被吸收）+產(chǎn)乳酸的無氧呼吸①進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸；②只進行產(chǎn)酒精的無氧呼吸（產(chǎn)生的CO2被吸收）裝置二液滴移動會出現(xiàn)幾種情況？裝置二不動：消耗的氧氣=產(chǎn)生的CO2；①進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸；②進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸+有氧呼吸；右移：消耗的氧氣<產(chǎn)生的CO2①只進行產(chǎn)酒精的無氧呼吸；②進行產(chǎn)酒精的無氧呼吸+有氧呼吸。③只進行有氧呼吸；“液滴移動法”探究細胞呼吸方式裝置一裝置二實驗結(jié)果結(jié)論裝置一裝置二不動不動不動右移左移不動左移右移只進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸只進行產(chǎn)酒精的無氧呼吸只進行有氧呼吸/進行有氧呼吸同時進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸同時進行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸“液滴移動法”探究細胞呼吸方式1.若瓶中所放的是綠色植物，應將整個裝置必須遮光處理，排除光合作用對實驗結(jié)果干擾；2.為防止微生物呼吸作用干擾，應將裝置及所測材料滅菌處理；3.為防止氣壓、溫度等非生物因素引起的誤差，還應該設置對照實驗，對照組中替換為

。實驗組對照組實驗組單位時間內(nèi)液滴左移a，若對照組單位時間內(nèi)液滴左移b或右移c。則由呼吸引起的液滴移動為：

。a-b或a+c2.可以通過對照組和實驗組液滴移動的距離定量測定呼吸速率；注意事項：煮熟的種子PART03鏈接高考

真題演練

1.[2024·山東卷，3分]種皮會限制O2進入種子。豌豆干種子吸水萌發(fā)實驗中子葉耗氧量、乙醇脫氫酶活性與被氧化的NADH的關系如圖所示。已知無氧呼吸中，乙醇脫氫酶催化生成乙醇，與此同時NADH被氧化。下列說法正確的是（

）真題演練A.p點為種皮被突破的時間點B.Ⅱ階段種子內(nèi)O2濃度降低限制了有氧呼吸C.Ⅲ階段種子無氧呼吸合成乙醇的速率逐漸增加D.q處種子無氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多1.[2024·山東卷，3分]種皮會限制O2進入種子。豌豆干種子吸水萌發(fā)實驗中子葉耗氧量、乙醇脫氫酶活性與被氧化的NADH的關系如圖所示。已知無氧呼吸中，乙醇脫氫酶催化生成乙醇，與此同時NADH被氧化。下列說法正確的是（

）真題演練ABD【解析】A、由圖可知，p點乙醇脫氫酶活性開始下降，子葉耗氧量增加，說明無氧呼吸減弱，有氧呼吸增強，該點為種皮被突破的時間點，A正確；B、根據(jù)題干信息：Ⅱ階段種子內(nèi)O2濃度降低限制了有氧呼吸，使得子葉耗氧速率降低，但為了保證能量的供應，乙醇脫氫酶活性繼續(xù)升高，加強無氧呼吸提供能量，B正確；C、Ⅲ階段種皮已經(jīng)被突破，種子有氧呼吸增強，無氧呼吸合成乙醇的速率逐漸降低，C錯誤；D、q處種子無氧呼吸與有氧呼吸氧化的NADH相同，根據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的反應式可知，此時無氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正確。

2.[2024·甘肅卷，3分]梅蘭竹菊為花中四君子，很多人喜歡在室內(nèi)或庭院種植?；ɑ苄枰茖W養(yǎng)護，養(yǎng)護不當會影響花卉的生長，如蘭花會因澆水過多而死亡，關于此現(xiàn)象，下列敘述錯誤的是（

）真題演練A.

根系呼吸產(chǎn)生的能量減少使養(yǎng)分吸收所需的能量不足B.

根系呼吸產(chǎn)生的能量減少使水分吸收所需的能量不足C.

澆水過多抑制了根系細胞有氧呼吸但促進了無氧呼吸D.

根系細胞質(zhì)基質(zhì)中無氧呼吸產(chǎn)生的有害物質(zhì)含量增加B【解析】大多數(shù)營養(yǎng)元素的吸收是與植物根系代謝活動密切相關的過程，這些過程需要根系細胞呼吸產(chǎn)生的能量，澆水過多會使根系呼吸產(chǎn)生的能量減少，使養(yǎng)分吸收所需的能量不足，A正確；根系吸收水分是被動運輸，不消耗能量，B錯誤；澆水過多使土壤含氧量減少，抑制了根細胞的有氧呼吸，但促進了無氧呼吸的進行，C正確；根細胞無氧呼吸整個過程都發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，會產(chǎn)生酒精或乳酸等有害物質(zhì)，D正確。3.[2024·安徽卷，3分]細胞呼吸第一階段包含一系列酶促反應，磷酸果糖激酶1(PFK1）是其中的一個關鍵酶。