2025届高考生物一轮复习：第8讲 （第1课时）细胞呼吸

目 录 CONTENTS 第8讲 细胞呼吸的原理和应用 考点一、细胞呼吸的类型及过程（第1课时） 考点三、细胞呼吸的影响因素及应用（第3课时） 考点二、探究酵母菌细胞呼吸的方式（第2课时） 【对新旧比】增：①细胞呼吸的实质；②葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色反应，应将酵母菌培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖；③无氧呼吸的概念；④储存水果、粮食的条件； ⑤思维训练：运用证据和逻辑评价论点。 2025届高考备考第一轮۰必修1第3单元 细胞的能量供应和利用 情景导入： 据交警反映，驾驶员若食用荔枝后，立即用酒精检测仪吹气检测，秒变“酒驾”。其原因是荔枝糖分含量较高，且荔枝果皮较厚，氧气不易进入。下列叙述错误的是（ ）A.氧气很难进入荔枝果实中，造成荔枝进行厌氧呼吸，易产生酒精B.因为荔枝进行厌氧呼吸时无法产生[H]，所以不能产生H2OC.荔枝进行厌氧呼吸时，大部分能量仍然没有释放出来D.若要检测荔枝中是否含有酒精，可用酸性重铬酸钾溶液进行检测 食用荔枝后，秒变“酒驾”? B 导入： 呼吸≠呼吸作用（细胞呼吸） O2 呼吸系统 循环系统 CO2 组织细胞 O2 CO2 细胞呼吸（呼吸作用）：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，释放出能量并产生ATP的过程。 实质： 细胞内有机物氧化分解，并释放能量的过程。 概念P94 具体场所？ 有机物 CO2 （或其他产物）+能量 细胞内 底物： 葡萄糖 脂肪等 热量散失 合成ATP 细胞质基质+线粒体 有氧呼吸的场所并非只是线粒体 有机物 （葡萄糖） 无机物 （CO2+H2O） 能量 变化 有机物中 稳定的化学能 ATP中 活跃的化学能 + 散失的 热能 物质 变化 回顾“线粒体” 有氧呼吸的主要场所 外膜 内膜 DNA/RNA 核糖体 嵴 基质 分布有氧呼吸的酶 【素养提升】线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，它在结构上与功能 相适应的特点有________________________________________________。 ①线粒体具有内、外两层膜，内膜向内折叠形成嵴， 扩大了内膜的表面积； ②线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶 【学生活动】请画出线粒体的平面结构图 【动动脑筋】真核细胞中，有氧呼吸的全过程都发生在线粒体中吗？ A组 B组 C组 细胞质基质 线粒体 细胞匀浆 各组加入等量葡萄糖 细胞质基质可以分解葡萄糖； 线粒体不能直接分解葡萄糖； 线粒体促进了葡萄糖的分解。 大量的科学研究表明：有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体。先由 细胞质基质完成葡萄糖的初步分解，之后由线粒体完成剩下的部分。 【探究】有氧呼吸的具体场所 一、有氧呼吸过程: 先看视频，然后绘制有氧呼吸过图： 特点 ①有氧呼吸过程温和。 ②有氧呼吸进行时有机物中的能量是逐步释放的。 ③有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中。 葡萄糖 少量能量 [H] H2O [H]与O2结合 [H] CO2 少量能量 大量能量 细胞质基质 H2O O2 2丙酮酸 一、有氧呼吸过程: 思考：为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？ ①线粒体膜上没有葡萄糖载体； ②线粒体中没有氧化分解葡萄 糖的酶。 阅读教材，结合图示，尝试用反应式表示有氧呼吸的三个阶段 注：这里的[H]是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是指氧化型辅酶I（NAD十)转化成还原型辅酶I (NADH)。 P93相关信息： ⑴糖酵解 C6H12O6 2C3H4O3 +4[H]+少量能量（2ATP） （丙酮酸） 酶 12H2O + 大量能量 24[H] + 6O2 酶 （场所：细胞质基质） ⑵三羧酸循环 （场所：线粒体基质） ⑶氧化磷酸化 （场所：线粒体内膜） 【有氧呼吸的三个阶段】 6CO2+20[H]+少量能量 酶 2C3H4O3+6H2O （2ATP） （28ATP） 总反应式 C6H12O6 +6O2 + 6H2O 6CO2 +12H2O+能量（2870KJ） 酶 热能 （1892.72kJ） 32ATP (977.28kJ) 能量转换效率： 977.28/2870≈34％ 【思考】总反应式前后的H2O能否抵消？若不能，请说明理由？ 还原型辅酶Ⅰ（NADH） 想一想，反应式中的能量能否写成ATP？为什么？ 【易错提示】关于有氧呼吸的几点提示 ①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。 ②反应式前后的H2O不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。 ③反应式中间不能用等号，要用箭头。 ④反应条件“酶”不能省去。 ⑤不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。 ⑥以脂肪为底物有氧呼吸时，消耗O2的量要大于产生CO2的量，原因？ 与等质量葡萄糖比，脂肪含H高，含O少，有氧呼吸耗O2量大于产CO2量 ⑦线粒体不能直接分解葡萄糖，葡萄糖要先在细胞质基质中分解为丙酮酸才能在线粒体中进一步的彻底氧化分解 C6H12O6 +6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 【熟记】有氧呼吸总反应式中C、H、O的“来龙去脉”？ 酶 参与 参与 参与 生成 生成 第一阶段 第二阶段 第三阶段 第二阶段 第三阶段 若将参与有氧呼吸的O2用18O标记，能产生C18O2吗？ 34% 32mol 思考：与有机物在体外燃烧相比，细胞内的有氧呼吸具有哪些特点？ 有氧呼吸： ①温和条件下进行 ②能量逐步释放 ③这些能量有相当一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失。 【教材隐性知识】与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量 的，这对于生物体来说具有什么意义？ 答：①可使有机物中的能量逐步转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用； ②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。 【判断对错】 1.葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质( ) 2.真核细胞都进行有氧呼吸( ) 3.没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸( ) 4.有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程( ) × × 哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸 × 醋酸杆菌有全套与有氧呼吸相关的酶 × 线粒体基质 内外膜间隙 拓展：真核细胞有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行： ⑴线粒体基质中：NADH→脱氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2， 接着，H+与接受了电子的O2结合生成H2O。 ⑵复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ是H+泵，利用电子传递过程中释放的能量，将H+逆浓度 泵出线粒体内膜(类似主动运输)，在膜间隙中形成高浓度的H+浓度。 ⑶膜间隙H+顺浓度通过ATP合酶，利用H+的浓度梯度驱动ADP+Pi合成ATP。 电子传递与氧化磷酸化作用 1NADH经氧化磷酸化作用可产生3ATP C II Q III I IV NADH NAD+ O2 H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi H+ H+ H+ 2e- O H H 膜間腔 H+ H+ H+ H+ H+ 电子传递与氧化磷酸化作用 1FADH2经氧化磷酸化作用可得2ATP C II Q III I IV O2 H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi H+ H+ H+ O H H 基質 H+ H+ H+ FADH2 FAD+ H+ H+ 2e- 膜間腔 NADH NAD+ 琥珀酸 延胡索酸 e- e- e- e- H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ O2 H2O ADP+Pi ATP H+ H+ 丙酮酸 H+ H+ Pi ATP ADP ADP Pi 线粒体内膜 总结H+梯度的作用 电子传递 泵出H+ H+梯度 电位差 驱动ATP与ADP交换 H+ 回流 驱动ADP和Pi合成ATP 驱动丙酮酸和Pi进入 17 第三阶段的阻断 电子传递链 H+梯度 ATP合酶 鱼藤酮 氰化物 抗霉素Ａ 萎锈灵 阻断 缬氨霉素 生热素(UCP) DNP 寡霉素 破坏 抑制 ATP与ADP交换 苍术苷 抑制 ATP ADP ADP 酶 细胞质基质 丙酮酸 酶 [H] 酒精+CO2 乳酸 多数植物 酵母菌 动物、乳酸菌 马铃薯块茎等 酶 少量 能量 二.无氧呼吸过程 葡萄糖 葡萄糖 第一阶段与有氧呼吸完全一样。 第二阶段丙酮酸在不同酶催化下，分解为酒精和CO2或乳酸 问：为何无氧呼吸产物有不同？ 直接原因： 酶不同 根本原因： 基因不同（不同生物） 基因选择性表达（同种生物） 注1：仅无氧呼吸： 乳酸菌、破伤风杆菌、哺乳动物成熟红细胞、蛔虫 注2：主要无氧呼吸： 种子萌发初期、癌细胞 葡萄糖没有释放的能量去哪里了？ 二.无氧呼吸过程 场所：细胞质基质 C6H12O6 酶 +少量能量 第一阶段： 2丙酮酸+4[H] 第二阶段： 酶1 2丙酮酸+4[H] 2C2H5OH(酒精)+2CO2 酶2 2C3H6O3(乳酸) 注意： 放能： 无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP [H]： 无氧呼吸只在第一阶段产生[H]，第二阶段消耗[H] 总反应式： 实例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) +少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2+少量能量 酶 乳酸发酵 酒精发酵 全部 提问：人体产生的CO2全部来自线粒体吗？ [深挖教材·长句溯源] 1.有氧呼吸过程中葡萄糖中能量的去向？ 大部分以热能的形式散失， 少部分转化为ATP中的化学能 2．(必修1 P94相关信息)1mol葡萄糖彻底氧化分解能释放2870kJ的能量，而1mol葡萄糖分解成乳酸只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量的主要去向是__________________________________。 葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中 3.[必修1 P94“文字信息”](科学思维)高等动物骨骼肌的肌细胞除了能够进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸，能否说明这些动物既是需氧型生物，又是厌氧型生物？ 不能。它们仍是需氧型，整个生物体不能在无氧环境中生存。 请思考 尝试运用所学知识，解释以下现象： 现象1：长久较封闭放置的苹果，有时会有酒香味。 现象2：洪灾容易导致农田被淹，引发农作物死亡。 现象3：剧烈运动后，容易产生肌肉酸痛的现象。 现象4：花盆里的土壤板结后，根系生长缓慢。 动物细胞进行无氧呼吸会产生乳酸 土壤中空气不足，不利于根部进行有氧呼吸，影响植物生长 植物无氧呼吸产物有酒精 无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。 PART ONE 03 三、呼吸作用意义： ⑴为生物体提供能量。 用于各项生命活动 葡萄糖 CO2+H2O 能量 2870kJ 热能 ADP＋Pi ATP 约34％ ⑵为体内其他化合物的合成提供原料，还是生物体代谢的枢纽。 细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽。 （机体的产热） 丙酮酸 葡萄糖 非必需氨基酸 甘油 【源于P94小字部分】蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过 过程联系起来。 细胞呼吸 O　　　　　　　 NH2 　　 ‖　　　　　　　 ▕ CH3—C—COOH → CH3—CH—COOH 例：丙酮酸 丙氨酸 【深度思考】所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸还被 称为细胞代谢的枢纽，原因是_______________________________________。 细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来 23 肌糖原的特点 ①→乙酰CoA→三羧酸循环（有氧呼吸第二阶段） 丙酮酸 ②→乙酰CoA→三羧酸循环（糖、脂肪、氨基酸三者转化） ③ 丙酮酸（非必需氨基酸的生成） 由于缺少分解6磷酸葡萄糖的磷酸酯酶，肌糖原⽆法分解为血糖大都参与肌肉细胞无氧呼吸产生乳酸 【思维训练】运用证据和逻辑评价论点 关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释:约几十亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细胞不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。 以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点?  1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA  2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。  3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是样。  4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。 支持: 不支持: 1、3、4 2 P96 （内共生假说） 【考点训练】 1.下列有关细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的叙述中，正确的是（ ） A.无氧呼吸时，葡萄糖中能量的主要去向是以热能形式散失 B.剧烈运动时，人体产生的CO2来自细胞质基质和线粒体基质 C.进行有氧呼吸的生物不一定具有线粒体 D.无氧呼吸过程中有[H]积累，有氧呼吸过程中没有[H]积累 无氧呼吸时，葡萄糖中的能量主要储存在酒精或乳酸中，释放的能量的主要去向是以热能形式散失 人体细胞只能通过有氧呼吸产生二氧化碳 进行有氧呼吸的生物不一定具有线粒体，如蓝细菌，无线粒体，因有与有氧呼吸有关的酶，可进行有氧呼吸 无氧呼吸和有氧呼吸过程中都没有[H]积累 $$