第3讲 细胞呼吸的原理和应用高考生物大一轮复习课件

第3讲

细胞呼吸的原理和应用考点由高考知核心知识点预测细胞呼吸的原理和应用（2023·广东）呼吸作用的过程（2023·浙江）呼吸作用的过程（2023·山东）呼吸作用的过程（2023·湖南）呼吸作用的应用（2023·浙江）酵母菌呼吸方式（2022广东）呼吸作用的过程（2022全国）呼吸作用的过程（2022浙江）呼吸作用的过程（2022山东）呼吸作用的过程（2022北京）呼吸作用的过程（2022河北）呼吸作用的过程（2022江苏）呼吸作用的过程（2022海南）呼吸作用的应用（2022江苏）酵母菌呼吸方式（2022重庆）酵母菌呼吸方式呼吸作用，特别是有氧呼吸的过程。一般会结合光合作用一起来考核，。12探究酵母菌细胞呼吸的方式3细胞呼吸的方式和过程影响细胞呼吸的因素和应用1探究酵母菌细胞呼吸的方式【实验原理】酵母菌是一种单细胞真菌，其代谢类型是兼性厌氧，可用于研究细胞呼吸的不同方式。酵母粉酵母菌培养基上的酵母菌1探究酵母菌细胞呼吸的方式【实验目的】探究酵母菌的细胞呼吸方式变量处理方法自变量有氧条件是否产生CO2用澄清石灰水是否产生酒精无氧条件密封因变量重铬酸钾溶液检测通气溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄1探究酵母菌细胞呼吸的方式【材料用具】1探究酵母菌细胞呼吸的方式【材料用具】1探究酵母菌细胞呼吸的方式【设计实验装置】酵母菌培养液酵母菌培养液10%NaOH培养液澄清石灰水ABCDE橡皮球有氧呼吸装置：装置①A-C-E酵母菌澄清石灰水CEA装置②A-D-C-E酵母菌澄清石灰水CEA10%NaOHD无氧呼吸装置：酵母菌B澄清石灰水E装置③

B-E1探究酵母菌细胞呼吸的方式控制无关变量空气中的二氧化碳温度营养物质让空气先通过NaOH溶液置于相同适宜温度下给予相同的适量营养无关变量的相同且适宜原则1探究酵母菌细胞呼吸的方式【实验步骤】1．酵母菌培养液的配制取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中。分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。2．搭建实验装置酵母菌10%NaOH澄清石灰水有氧呼吸装置酵母菌澄清石灰水无氧呼吸装置3.培养、观察、检测、记录1探究酵母菌细胞呼吸的方式【实验过程】1探究酵母菌细胞呼吸的方式【实验结果】澄清的石灰水变浑浊程度大/快有氧呼吸装置组：无氧呼吸装置组：澄清的石灰水变浑浊程度小/慢二氧化碳产生情况1探究酵母菌细胞呼吸的方式检测酒精的产生【实验结果】无颜色变化变成灰绿色有氧呼吸装置组：无氧呼吸装置组：1探究酵母菌细胞呼吸的方式【实验结论】酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。1探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中的关键步骤(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，先通入10%NaOH除去空气中CO2的干扰，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。1探究酵母菌细胞呼吸的方式本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？本实验的两组都是实验组设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。对比实验（相互对照实验）酵母菌10%NaOH澄清石灰水有氧呼吸装置酵母菌澄清石灰水无氧呼吸装置1探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)装置。(2)实验原理。“实验法”判断生物呼吸类型NaOH的作用是吸收掉细胞呼吸产生的CO2，红墨水滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量。红墨水滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值。原理装置甲装置乙(3)实验结果预测和结论(见下表)：现象结论装置甲装置乙液滴左移液滴不动液滴不动液滴右移液滴左移液滴右移液滴不动液滴不动只进行有氧呼吸或产乳酸的无氧呼吸只进行无氧呼吸进行有氧呼吸和无氧呼吸1探究酵母菌细胞呼吸的方式只进行产乳酸的无氧呼吸1探究酵母菌细胞呼吸的方式(4)空白对照组。为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，设置如图所示的丙装置，(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。)装置丙1探究酵母菌细胞呼吸的方式注：(1)若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。(2)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。(3)如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液需煮沸，目

的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。【答案】C（2023·浙江卷）为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是（

）A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等【答案】B（2022·重庆卷）从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是（

）注：箭头表示气流方向A．⑤→⑧→⑦和⑥→③ B．⑧→①→③和②→③C．⑤→⑧→③和④→⑦ D．⑧→⑤→③和⑥→⑦【2021年广东卷】秸杆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）培养酵母菌并探究细胞呼吸（如图）。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.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量【答案】D2细胞呼吸的方式和过程ATPADP＋PI能量能量糖类等有机物CO2H2O光热燃烧：剧烈氧化分解氧化分解（1）细胞呼吸的概念细胞呼吸分为：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成ATP的过程。有氧呼吸和无氧呼吸O22细胞呼吸的方式和过程(1)概念：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________________，释放能量，生成__________的过程。（2）有氧呼吸二氧化碳和水大量ATP2细胞呼吸的方式和过程①

C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）酶6CO2+20[H]+能量（少量）②

2C3H4O3+6H2O酶12H2O+能量（大量）③

24[H]+6O2C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量

酶有氧呼吸的过程：细胞质基质线粒体基质线粒体内膜*****无氧呼吸总反应式2细胞呼吸的方式和过程在无氧条件下，葡萄糖等有机物在细胞内通过一系列的氧化分解，产生不彻底的氧化产物，如乳酸或酒精和二氧化碳，同时释放出少量能量的过程。（1）C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）

（2）2C3H4O3+4[H]酶2C2H5OH+2CO2

2C3H6O3

细胞质基质细胞质基质（3）无氧呼吸2细胞呼吸的方式和过程无氧呼吸产物生物主要类型酒精和CO2乳酸大多数植物细胞(酵母菌)马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等植物骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等(乳酸菌)动物C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量酶C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量酶无氧呼吸总反应式2细胞呼吸的方式和过程①能为生物体提供能量。②生物体代谢的枢纽。_________________________的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(4)细胞呼吸的意义：蛋白质、糖类和脂质例如：在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转变为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类、脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。2细胞呼吸的方式和过程有氧呼吸和无氧呼吸的比较2细胞呼吸的方式和过程有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件产物能量相同点联系实质意义细胞质基质和线粒体始终在细胞质基质需氧、酶不需氧、需酶6CO2、12H2O酒精和CO2或乳酸三个阶段都产生ATP、大量只在第一阶段产生ATP、少量从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同分解有机物，释放能量，合成ATP为生物体的各项生命活动提供能量有氧呼吸和无氧呼吸的比较2细胞呼吸的方式和过程(1)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(2)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，这类细胞与有氧呼吸有关的酶分布在细胞膜上。(3)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。(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。易错点分析2细胞呼吸的方式和过程细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路项目来源去路[H]ATP有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成H2O；无氧呼吸：还原丙酮酸有氧呼吸：三个阶段都产生；无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动2细胞呼吸的方式和过程有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精)的有关计算(1)消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数(2)消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的CO2摩尔数无氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数有氧呼吸需要的氧气∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶13影响细胞呼吸的因素和应用影响细胞呼吸的外界因素图中各点表示的生物学意义Q点：不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸。P点：QP段：耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸。产生CO2量>耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。R点：产生CO2最少⇒此时组织细胞呼吸最弱。应用：在储存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，同时保持低温、适宜湿度条件。（一）氧气浓度3影响细胞呼吸的因素和应用（二）CO2浓度增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效果应用：在蔬菜和水果的保鲜中，适当增加CO2的浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。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3影响细胞呼吸的因素和应用（三）温度影响呼吸酶的活性：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受到抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受到抑制①低温下储存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。应用：3影响细胞呼吸的因素和应用（四）含水量应用：①间接影响：细胞内的许多生化反应需要水的参与，自由水含量升高，细胞呼吸加快。②直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。①抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，有利于储藏。②促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。3影响细胞呼吸的因素和应用思考：为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖（遇到这种情况，需要及时到医院治疗）。3影响细胞呼吸的因素和应用思考：为什么农业生产中要通过中耕松土，提高农作产量？耕松之后,就使土壤颗粒之间的空隙加大,空气就容易进去,增加了根细胞的呼吸;呼吸作用加强了,可以加强蒸腾作用,促进了根毛与土壤中的矿质元素的交换,这样也就能促进根对矿质元素的吸收，促进根系生长。3影响细胞呼吸的因素和应用思考：为什么现在都提倡慢跑等有氧运动？有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。3影响细胞呼吸的因素和应用储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。思考：如何储存水果蔬菜？3影响细胞呼吸的因素和应用利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。1.有氧呼吸过程：细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]酶6CO2+20[H]2C3H4O3+6H2O酶12H2O24[H]+6O2细胞外细胞内葡萄糖O2线粒体C6H12O62(C3H4O3)4[H]20[H]O26H2O6CO212H2O2.判断真核生物细胞呼吸方式的三大依据3．植物组织细胞呼吸的曲线解读【答案】A（2023·广东卷）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（

）A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸C．氧化型辅酶ⅠD．二氧化碳【答案】A（2023·浙江卷）小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。1．小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确的是（）A．有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合B．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行C．有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放D．有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化【答案】C（2023·湖南卷）食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是（

）A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类【答案】B（2023·山东卷）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（

）A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒【答案】C（2023·浙江卷）为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是（

）A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等【答案】B（2022·河北卷）关于呼吸作用的叙述，正确的是（）A．酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体B．种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量C．有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中D．通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色【答案】B（2022·北京卷）在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如下图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内（）A．消耗的ATP不变B．无氧呼吸增强C．所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多D．骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多【答案】C（2022·山东卷）植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是（

）A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成【答案】B（2022·浙江卷）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（

）A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATPD．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量【答案】C（2022·浙江卷）线粒体结构模式如图所示，下列叙述错误的是（

）A．结构1和2中的蛋白质种类不同B．结构3增大了线粒体内膜的表面积C．厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4中D．电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成【答案】BC（2022·江苏卷）下图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有（

）A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系C．乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位D．物质氧化时释放的能量都储存于ATP【答案】C（2022全国甲卷）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（）A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATPB.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成【答案】D（2022海南卷）缺氧是指组织氧供应减少或不能充分利用氧，导致组织代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程。动脉血氧分压与肺泡通气量（基本通气量为1）之间的关系如图。下列有关叙述错误的是（

）A.动脉血氧分压从60mmHg降至20mmHg的过程中，肺泡通气量快速增加，以增加组织供氧B.生活在平原的人进入高原时，肺泡通气量快速增加，过度通气可使血液中CO2含量降低C.缺氧时，人体肌细胞可进行无氧呼吸产生能量D.缺氧时，机体内产生的乳酸与血液中的H2CO3发生反应，以维持血液ｐＨ的稳定【答案】B（2022河北卷）关于呼吸作用的叙述，正确的是（）A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中D.通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色【答案】B（2023·广州市一模）酵母菌可通过细胞呼吸为其生长繁殖提供能量。下列叙述正确的是（

）A．酵母菌细胞呼吸分解有机物所释