高三一轮复习生物：细胞呼吸的原理和应用课件

YOURLOGO第八讲：细胞呼吸的原理和应用核心素养生命观念通过学习细胞呼吸的过程，建立物质与能量观科学思维影响细胞呼吸因素的分析，细胞呼吸类型的判断及相关计算科学探究探究酵母菌细胞呼吸方式社会责任细胞呼吸在生产中的应用，关注生产与生活及人体健康细胞呼吸的方式及过程考点二CO2O2CO2O2CO2O2O2O2CO2CO2肺泡呼吸作用毛细血管O2呼吸呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。呼吸和呼吸作用的区别呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸（cellrespiration）。细胞呼吸是否都需要氧气呢？1.有氧呼吸主要场所是线粒体，而原核细胞在细胞质基质和细胞膜上进行(1)概念：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的过程。C6H12O62C3H4O3酶6CO24[H]能量少量ATP热能能量少量ATP热能酶6H2O20[H]12H2O6O2酶能量大量ATP热能线粒体细胞质基质②①③123C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+少量能量酶6CO2+20[H]+少量能量2C3H4O3+6H2O酶12H2O+大量能量24[H]+6O2C质基质线基质线内膜C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+大量能量酶反应式能量反应式能量反应式能量反应式能量葡…化学能→热能，丙酮酸、[H]、ATP的化学能丙…化学能→热能

，[H]、ATP的化学能[H]的化学能→热能，ATP的化学能葡…化学能→热能(多)，ATP的活跃化学能(少)（2.1）有氧呼吸过程中物质和能量的变化C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶ⅠⅡⅢⅡⅢⅠⅡⅢ（2.3）有氧呼吸过程中元素转移情况能量热能可转移的能量ADP＋PiATP977.28KJ2870kJ1mol葡萄糖（3）有氧呼吸与体外燃烧相比的特点：过程温和、能量逐步释放、并有一部分能量储存在ATP中。（4）能量转换葡萄糖中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能。能量转换的效率：977.28/2870×100％=34％ATP：977.28/30.54=32（mol）P93这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。(1)概念:是指细胞在没有氧气的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物,释放少量能量,生成少量ATP的过程。2.无氧呼吸:细胞质基质葡萄糖丙酮酸酶2C2H5OH+2CO22C3H6O3酶少量能量[H]热能散失少量ATP酶(2)场所:过程1、无氧呼吸葡萄糖中的能量去向？2、最终有没有[H]的积累？[H]与丙酮酸反应，转化成酒精和CO2或者乳酸，最终不会有[H]的积累无氧呼吸中葡萄糖中能量大部分储存在酒精和乳酸中，少部分释放，而释放的能量大部分以热能形式散失，少部分生成ATPC6H12O62C2H5OH+

2CO2+能量（少量）酶①

酒精发酵实例：酵母菌、大多数高等植物实例：①人和动物细胞③乳酸菌②某些植物器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚②乳酸发酵C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量（少量）酶（3）无氧呼吸的反应式(4)不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因是：根本原因是：催化反应的酶不同是控制酶合成的基因不同。2.无氧呼吸:12C6H12O6酶12C3H4O3

+4[H]+少量能量酶22CO2

+2C2H5OH2C3H4O3+4[H]C质基质总式C6H12O62CO2+2乙醇+少量能量酶反应式能量反应式能量反应式能量葡…化学能→热能，丙酮酸、[H]、ATP的化学能C3H4O3、[H]的化学能→乙醇的化学能葡…化学能→乙醇化学能(多)、热能(次)，ATP化学能(少)C质基质生物多数植物、酵母菌无氧呼吸过程中物质和能量的变化呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸不同点场所线粒体（主）和细胞质基质细胞质基质氧气参与需要不需要分解程度彻底氧化分解不彻底氧化分解产物CO2＋H2O乳酸或酒精＋CO2能量热能（主）+ATP中的化学能乳酸/酒精中的化学能（主）＋热能＋ATP中的化学能ATP生成阶段一、二、三阶段都产生第一阶段相同点①第一阶段的过程和场所完全相同②反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量4.细胞呼吸的意义：①为生物体提供能量

②生物体代谢的枢纽，为其他有机物的合成提供原料

（详见P94)）。3.有氧呼吸和无氧呼吸的异同点:（2017全国卷）进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是为生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料

。（2019全国卷）丙酮酸可为该菌的生长提供能量和

合成其他物质的原料。1）有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。2）葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。3）无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，还要消耗第一阶段产生的[H]。4）人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。5）无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。6）CO2不是判断有氧呼吸是否发生的标志7）不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。关于细胞呼吸的几点说明无氧呼吸存在的意义进化学观点（地球初始环境无氧）能量获取观点（某些生物只能营无氧呼吸生存）能量补充观点（需氧型生物能量的短期补充）第一阶段第二阶段细胞质基质线粒体基质第三阶段线粒体内膜(1)呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解,并储存能量。(必修1P90正文)(

×

)(2)有氧呼吸第二、三阶段所需的酶都分布在线粒体内膜的嵴上。(必修1P92正文)(

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)(3)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。(必修1P93“相关信息”)(

√

)(4)有氧呼吸中的能量是逐步释放出来的,其中有相当一部分储存在ATP中。(必修1P93正文)(

√

)(5)无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP。(必修1P94正文)(

√

)(6)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。(必修1P94“相关信息”)(

√

)(7)细胞呼吸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。(必修1P94正文)(

√

)(8)所有生物的生存,都离不开细胞呼吸释放的能量。(必修1P94正文)(

√

)1.(多选)(2022·山东日照期末)北欧鲫鱼能够在冬季结冰的水下生活。北欧鲫鱼在缺氧时将乳酸转变为酒精(熔点为－114℃)，再将酒精经鱼鳃排到水中，大大提高在严酷环境中的存活率。其细胞呼吸过程如下图所示。下列相关叙述正确的是()A.过程①②③都发生在细胞质基质中，均能产生ATPB.该呼吸过程中，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失C.基因的表达差异使北欧鲫鱼肌细胞与其他细胞中催化呼吸作用的酶有所不同D.北欧鲫鱼的上述过程避免体内乳酸堆积，排出的酒精延缓周围水体结冰有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6(2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2(3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶43．(2023·湖南长沙联考)细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是()A．若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸B．若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸C．根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式D．若测得CO2产生量为15mol，酒精的产生量为6mol，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸探究酵母菌细胞呼吸的方式考点一①提出问题②作出假设③设计实验④进行实验⑤分析结果⑥表达与交流（酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸吗？）（酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸）设计方案预期结果实验思路？分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物有氧无氧影响实验结果的可变因素如温度、酵母菌活性酒精、CO2自变量:因变量:因变量产生CO2的多少及是否生成酒精两种呼吸方式及其产物探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式1.实验原理探究酵母菌的呼吸方式2.实验材料酵母菌单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。产生二氧化碳和水产生酒精和二氧化碳有氧呼吸无氧呼吸探究酵母菌的呼吸方式3.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。

加入瓶中的葡萄糖溶液需加热并冷却的目的分别是：a.加热目的是

。b.冷却目的是

。加热以杀死其他微生物及除去溶解氧防止高温杀死酵母菌无氧：橡皮塞、油封；

煮沸冷却；

（还灭菌，防杂菌呼吸干扰结果）；无氧呼吸酵母菌培养液酵母菌培养液质量分数为10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB如何在通入空气中去除CO2？B瓶应封口放置一段时间后再连通澄清石灰水，为何？空气有氧呼吸NaOH溶液可吸收空气中的CO2。消耗瓶内的氧气，造成无氧环境。(2)检测CO2的产生,装置如图所示。3.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。

(2)检测CO2的产生,装置如图所示。提醒:澄清石灰水也可以换为溴麝香草酚蓝溶液。

观察两组装置中____________的变化。澄清石灰水探究酵母菌的呼吸方式(3)检测酒精的产生

滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液2mL酵母培养液的滤液轻轻震荡，混合均匀。观察颜色变化。橙色灰绿色探究酵母菌的呼吸方式源于必修1P91：由于

反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。葡萄糖也能与酸性重铬酸钾条件澄清石灰水的变化/出现变化的快慢重铬酸钾的浓硫酸溶液甲组(有氧)变混浊程度____/快无变化乙组(无氧)变混浊程度____/慢出现______色高低灰绿①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。②在有氧条件下进行细胞呼吸产生大量CO2，在无氧条件下进行细胞呼吸产生______________。酒精和CO24.实现现象及结论(1)实验现象(2)实验结论探究酵母菌的呼吸方式(1)酵母菌为兼性厌氧菌,既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸,接空气泵的乙端会进行有氧呼吸,产生大量CO2,实验的自变量应为____________。

(2)石蜡或油膜密封玻璃容器的目的是_______________________,丙端进行无氧呼吸,产生少量CO2,实验的因变量为________________________。(3)酵母菌和葡萄糖溶液、温度等环境因素在该实验中为无关变量。为了使乙端进行有氧呼吸,空气泵进入的气体应含有O2,实验的因变量为____________,因此应先__________________。

O2的有无

将液体与空气隔绝

CO2的多少

CO2的多少

除去CO21.酵母菌呼吸方式测定的实验装置分析:1．(2021·广东卷，9改编)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是()A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2C．甲瓶中葡萄糖浓度越大，产生的乙醇越多D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量(1)探究装置：2.“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)。(2)结果与结论实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动不动右移左移右移左移不动左移左移只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡只进行产生酒精的无氧呼吸进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂肪(3)误差校正：为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置灭菌、对材料消毒处理为防止气压、温度等物理膨胀因素造成的影响，应设置对照实验

将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理

排除植物光合作用对呼吸速率测定的干扰用脂肪或脂质含量高的如油料种子做该实验，液滴移动更明显

因为其消耗O2的量更大2.下面三个装置可用于研究萌发种子的呼吸作用方式及其产物，有关分析不正确的是 (

)A．装置甲可用于探究呼吸作用是否产生热量B．装置乙的有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸C．装置丙可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生二氧化碳D．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验B下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。(1)本实验的自变量是什么？石蜡(油)的作用是什么？空气泵进入乙的空气有什么要求？提示自变量是氧气的有无。石蜡(油)的作用是将液体与空气隔绝。空气泵进入乙的空气应除去CO2。(2)实验的因变量是什么？检测的结果是什么？提示实验的因变量是乙、丙中产生CO2的多少。检测的结果是甲中石灰水变浑浊快，丁中石灰水变浑浊慢。(3)实验的无关变量有哪些？提示实验的无关变量有酵母菌活性和葡萄糖溶液浓度、温度等因素。(1)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2,可判断其呼吸方式。(必修1

P90“探究·实践”)(

×

)(2)在酸性条件下,酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。(必修1

P90“探究·实践”)(

×

)(3)检测CO2的产生除澄清石灰水外,还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。(必修1

P90“探究·实践”)(

√

)(4)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的浑浊程度判断细胞呼吸的方式。(必修1

P90“探究·实践”)(

√

)(5)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。(必修1

P90“探究·实践”)(

×

)(6)对比实验一般是两个或两个以上的实验组与对照组相对比。(必修1

P92“科学方法”)(

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)细胞呼吸的影响因素及应用考点三1.内部因素种类不同生长发育较低不同器官大于三.细胞呼吸的影响因素及应用影响因素原理应用O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止烂根死亡;作物栽培中，进行中耕松土，保证根的正常有氧呼吸；透气纱布抑制厌氧菌无氧呼吸；温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率温度呼吸速率低温下储藏水果、蔬菜、粮食，减少有机物消耗;温室栽培中增大昼夜温差，增加有机物积累2.外部因素三.细胞呼吸的影响因素及应用影响因素原理应用CO2浓度CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行5CO2（%）1.00.5101520O呼吸速率在水果、蔬菜保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸,减少有机物消耗呼吸速率含水量水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率粮食储藏要求干燥,减少有机物消耗;干种子萌发前进行浸泡处理2.外部因素三.细胞呼吸的影响因素及应用CO2释放量相对值O2（%）246810无氧呼吸有氧呼吸细胞呼吸如图：表示苹果储藏过程中，随着氧分压的变化，CO2释放量的曲线。OPQO点:Q点：OQ段：P点：只进行无氧呼吸只进行有氧呼吸既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸随氧浓度的增加，无氧呼吸释放的CO2总量总呼吸强度最弱，有机物的消耗最少三.细胞呼吸的影响因素及应用(1)制作面包和酿酒时都使用酵母菌，但两过程中细胞呼吸的主要方式并不相同(

)(2)向盛有线粒体的试管中注入葡萄糖，降低温度可降低其耗氧速率(

)(3)“正其行，通其风”主要为植物提供更多的O2以提高细胞呼吸效率(

)(4)密封塑料袋中储藏的马铃薯块茎会因无氧呼吸积累酒精而造成腐烂(

)(5)中耕松土能提高土壤养分的利用率，促进根系的生长(

)(6)储藏水果、蔬菜时需要零上低温，且氧气含量越低越好(

)(7)不刷牙，乳酸杆菌等厌氧菌进行无氧呼吸后会产生酸性物质导致牙齿受到损坏(

)√×××√×√三.细胞呼吸的影响因素及应用1.(必修1

P95“思考·讨论”拓展)水果、蔬菜和种子储藏条件有何异同点?提示:水果、蔬菜和种子都需要在低温、低氧、高CO2浓度条件下储藏。但水果、蔬菜需要在适宜水分条件(一定湿度)下储藏且需要零上低温;种子需要在干燥条件下储藏。2.(必修1

P95“思考·讨论”拓展)包扎伤口时,选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点是什么?提示:为伤口创造了透气的环境,避免厌氧病菌的繁殖,从而有利于伤口的痊愈。(1)中耕松土、适时排水都是通过改善氧气供应来促进作物根系的细胞呼吸。(必修1

P95正文)(

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)(2)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,