第11讲 细胞呼吸的原理和应用（新高考通用）

一 轮 复 习 第11讲 细胞呼吸的原理和应用 延长符 1 2 目录 Content 01 02 03 细胞呼吸的类型和过程 探究酵母菌细胞呼吸的方式 影响细胞呼吸的因素及其应用 2 细胞呼吸的类型和过程 01 3 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 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，释放能量并生成ATP的过程。 1．细胞呼吸 概念 有氧呼吸 类型 无氧呼吸 4 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 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 概念 二氧化碳和水 大量ATP 条件 底物 实质 产物 5 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 3．有氧呼吸 过程 第一阶段 6 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 3．有氧呼吸 过程 第二阶段 7 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 3．有氧呼吸 过程 第三阶段 8 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 有氧呼吸反应方程式 9 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 (1)释放：葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。 (2)特点：在温和的条件下进行，能量逐步释放，彻底氧化分解。 4. 有氧呼吸能量的释放与特点 （3）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。 10 (1)有氧呼吸的场所只有线粒体吗？ 答案： 真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体； 原核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和细胞膜上，（原核细胞含有全套与有氧呼吸有关的酶，因此这些细胞能进行有氧呼吸。 一 细胞呼吸的类型和过程 必备知识 整合 (2)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段被利用？产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成？ 答案： 有氧呼吸反应物中的葡萄糖在第一阶段被利用、水在第二阶段被利用、 氧气在第三阶段被利用； 产物中的二氧化碳在第二阶段形成、水在第三阶段形成。 一 细胞呼吸的类型和过程 必备知识 整合 (3) (必修1 P92图5-8延伸)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其在结构与功能上相适应的特点有那些？ 答案：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 线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶 一 细胞呼吸的类型和过程 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 5.无氧呼吸 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 概念 条件 底物 实质 结果 14 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 5.无氧呼吸 过程 (1)发生场所：全过程是在　　　_________________中进行的。 细胞质基质 15 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 5.无氧呼吸 过程 第一阶段 葡萄糖 丙酮酸＋[H]＋少量能量 酶 第二阶段 产生酒精: 产生乳酸: 丙酮酸+[H] 酒精+CO2 丙酮酸+[H] 乳酸 实例:植物、酵母菌 实例:动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌 16 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 5.无氧呼吸 总反应方程式 酶 5.无氧呼吸 能量转化 注意：无氧呼吸只在第一阶段产生ATP,第二阶段不产生ATP 17 (4)无氧呼吸的产物不同的原因是什么？ 答案： 直接原因：催化反应的酶不同 根本原因：控制酶合成的基因不同 一 细胞呼吸的类型和过程 必备知识 整合 (5)为什么以脂肪为呼吸底物进行有氧呼吸时消耗O2的量>产生CO2？ 答案：脂肪与葡萄糖相比,含H量高,含O量低,因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。 一 细胞呼吸的类型和过程 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 a为生物体生命活动提供能量； b生物体代谢的枢纽； c维持恒温动物的体温。 6.细胞呼吸的意义 20 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 7. 细胞呼吸方式的判断及相关计算 (1)细胞呼吸方式的判断 消耗O2 一定存在有氧呼吸 产生H2O 一定存在有氧呼吸 反应物与产物 有酒精和乳酸 一定存在无氧呼吸 无CO2产生 一定为产生乳酸的无氧呼吸 21 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 (1)细胞呼吸方式的判断 物质的量 22 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 (1)细胞呼吸方式的判断 场所 只在细胞质基质 无氧呼吸 有线粒体 有氧呼吸或者两种呼吸同时存在 23 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 (1)有氧呼吸： C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 (2)无氧呼吸： C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。 (3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量： 无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。 （2）细胞呼吸反应式中各物质间物质的量的比例关系 24 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一 细胞呼吸的类型和过程 (4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗氧气的物质的量与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的物质的量之和的比为3∶4。 （2）细胞呼吸反应式中各物质间物质的量的比例关系 25 现学活用 1．(2024·广东省高三四校联考)2023年7月29日，成都大运会武术项目男子南拳比赛中，中国选手曹茂园夺得首金。比赛过程中，运动员的肌肉细胞中同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。若呼吸底物均为葡萄糖，下列相关分析正确的是(　　) A．比赛过程中，运动员肌肉细胞内丙酮酸产生并消耗于细胞质基质 B．比赛过程中，运动员肌肉细胞释放CO2的量明显多于吸收O2的量 C．比赛过程中，运动员消耗葡萄糖中的化学能大部分以热能形式散失 D．比赛结束后，运动员血浆pH将长时间明显低于血浆正常pH范围 必备知识 整合 现学活用 2.(2023·六安模拟)下图是人体内葡萄糖转化成油脂的部分过程示意图。下列有关叙述错误的是 (　　) A.长期偏爱高糖膳食的人体内,题图所示过程会加强,进而导致体内油脂积累 B.细胞质基质中有催化过程①的酶,该过程会产生少量[H]和ATP C.酒精是过程②产生的二碳化合物之一 D.在糖尿病患者体内,题图所示过程会减弱,进而导致油脂分解加快 必备知识 整合 现学活用 3．(2022·全国甲，4)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ATP B．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 必备知识 整合 现学活用 4.(2024·广西桂林期末)呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如下图所示，下列相关叙述错误的是(　　) A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段，是有氧呼吸过程中产能最多的阶段 B.有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气 C.高能电子在传递过程中逐级释放能量推动H＋跨过内膜到达线粒体基质 D.呼吸链的电子传递所产生的膜两侧H＋浓度差为ATP的合成提供了驱动力 必备知识 整合 现学活用 分组 甲 乙 丙 丁 产生CO2的量/mol 9 12.5 15 30 产生酒精的量/mol 9 6.5 6 0 3．某同学在做“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验时，将完全相同的甲、乙、丙、丁四瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液(葡萄糖足够用)，分别通入不同浓度的O2维持相同时间，测得实验结果见下表。下列分析正确的是(　　) A．甲瓶中酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率 B．乙瓶中酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率 C．丙瓶中酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗的葡萄糖的2倍 D．丁瓶中酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸 必备知识 整合 探究酵母菌细胞呼吸的方式 02 31 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 生物类型：真菌（真核生物） 代谢类型：异养兼性厌氧型 呼吸类型：有氧呼吸和无氧呼吸 32 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 33 (1)怎么判断细胞呼吸产生CO2量的多少呢？ 答案： (1)依据澄清石灰水的浑浊程度。 (2)依据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间。 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 2．实验思路——对比实验 35 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 3．实验步骤 将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入酵母菌 配制酵母菌培养液:(酵母菌+葡萄糖溶液) 控制实验条件并检测CO2的产生: 检测酒精的产生: 高温会杀死酵母菌。 36 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 3．实验步骤 配制酵母菌培养液:(酵母菌+葡萄糖溶液) 控制实验条件并检测CO2的产生: 检测酒精的产生: 除去空气中的CO2 有氧呼吸 无氧呼吸 注意：装置乙中B瓶应封口放置一段时间后，待酵母菌将B瓶中的O2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使澄清的石灰水变混浊。 37 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 3．实验步骤 配制酵母菌培养液:(酵母菌+葡萄糖溶液) 控制实验条件并检测CO2的产生: 检测酒精的产生: 条件 澄清石灰水的变化/出现时间 溴麝香草酚蓝溶液变化/变化时间 重铬酸钾—浓硫酸溶液 有氧 变浑浊/快 变黄/时间短 取自B瓶的溶液不变色 无氧 变浑浊/慢 变黄/时间长 取自D瓶的溶液由橙色变成灰绿色 38 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 有氧条件下产生较多的二氧化碳； 无氧条件下产生酒精和少量的二氧化碳。 4．实验结论 39 (2) (必修1 P90“问题探讨”)利用酵母菌生产葡萄酒时,酒精含量不会一直增加,当达到12%~16%时,发酵就停止了,为什么？ 答案：发酵产物(如酒精)增多、营养物质减少、PH降低使酵母菌的发酵停止。 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 必备知识 整合 (3) (必修1 P90~91“探究·实践”)用酸性重铬酸钾溶液检测酒精时需将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖,原因是什么？ 答案：葡萄糖能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1)细胞呼吸速率的测定 5．探究实验 实验装置 吸收CO2 液滴的移动代表 O2的体积变化 误差的校正方法 装置对照实验。 用　　　　　　　　的种子代替萌发的小麦种子，其余均相同。 等量的死亡 42 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 （2）细胞呼吸方式判断 实验设计 装置1 装置2 吸收CO2 液滴的移动代表 O2的体积变化 液滴的移动代表 CO2 和O2的体积变化 43 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验现象 结论 装置1 红色液滴 装置2 红色液滴 不动 不动 不动 右移 左移 右移 左移 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 只进行产生酒精的无氧呼吸 同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 44 (4)怎么防止其他微生物细胞呼吸对实验结果的干扰？ 答案： 应将装置进行灭菌、对所测种子进行消毒处理 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 （5）若选用绿色植物作来测定细胞呼吸速率，该怎么处理？ 答案：需将整个装置进行遮光处理，因为植物会进行光合作用影响细胞呼吸。 必备知识 整合 现学活用 1．(2023·浙江1月选考，16)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．氧气的有无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 必备知识 整合 现学活用 2．为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，某同学将实验材料和用具按下图安装好。下列关于该实验的说法正确的是(　　) A．甲组和乙组是一组对比实验 B．甲组探究酵母菌的无氧呼吸 C．乙组探究酵母菌的有氧呼吸 D．甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊，乙组混浊程度更大 必备知识 整合 现学活用 3．(2023·湖南永州模拟)某生物研究小组为验证酵母菌在无氧或缺氧条件下才能产生酒精，他们依据酒精具有还原性，可使酸性重铬酸钾变为灰绿色的原理进行实验，装置如图。下列相关叙述错误的是(　　) A．锥形瓶A中无氧或缺氧，锥形瓶D中有充足的氧气 B．实验一段时间后，从试管B中取出一部分液体可使酸性重铬酸钾变为灰绿色 C．锥形瓶A和D中的葡萄糖溶液的量属于无关变量 D．如果将试管B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后均会变浑浊 必备知识 整合 现学活用 4.某兴趣小组利用小鼠的小肠上皮细胞设计了如图所示的实验：广口瓶内盛有某适宜浓度的葡萄糖溶液以及活的小肠上皮细胞，溶液中还含有一些细胞生活所必需的物质（浓度影响忽略不计）。实验初期，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动。下列说法错误的是（ 　） A.装置内O2含量变化是引起红色液滴移动的直接原因 B.随实验时间的延长，红色液滴可能相继出现不再移动和向右移动的情况 C.若换用等质量的小鼠成熟红细胞为实验材料，实验现象是不相同的 D.增设添加呼吸抑制剂的实验组，可探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否消耗能量 必备知识 整合 影响细胞呼吸的因素及其应用 03 50 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 1.内部因素 遗传 根本原因: 　不同 直接原因: 存在差异 遗传信息 酶的种类、数量 不同种类或生存环境中的植物的呼吸速率存在差异， 如阴生植物　　阳生植物、旱生植物 水生植物 ＜ ＜ 51 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 1.内部因素 生长发育时期 根本原因: 直接原因: 存在差异 基因在不同时间、空间的选择性表达 酶的种类、数量 同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期和开花期 成熟期 ＞ 52 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 器官类型 1.内部因素 根本原因: 直接原因: 存在差异 基因在不同时间、空间的选择性表达 酶的种类、数量 同一植物的 的呼吸速率存在差异，如生殖器官 营养器官 不同器官　 ＞ 53 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 2. 外部因素 温度 ①原理:影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。 ②应用： 粮食、蔬菜、水果的储藏：在低温条件下 提高大棚蔬菜的产量栽培过程：夜间适当降低温度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。 54 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 2. 外部因素 O2浓度 无氧呼吸 低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用 在一定范围内，有氧呼吸强度随O2浓度的增加而增强 55 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 应用 包扎伤口 透气的创可贴、纱布，防止破伤风芽孢杆菌等圆厌氧型病菌繁殖 酿酒 先通气让酵母菌大量 繁殖;再隔绝空气,无氧呼吸产生 酒精 防止土壤板结 要松土，促进 根系的有氧呼吸，利于作物吸收水和无机盐 储藏水果、蔬菜 低温、低氧、湿度四适宜 储存种子 低温、低氧、 干燥 提倡有氧运动(慢跑) 防止 乳酸积累 稻田定期排水 防止根细胞长期进行四无氧呼吸产生大量酒精对根细胞的毒害用 制作酸奶、酸菜、菜 利用乳酸菌 无氧呼吸 实例 原理 56 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 3. 外部因素 CO2浓度 ①原理:CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会 (填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。 ②应用:在蔬菜和水果保鲜中,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。 抑制 57 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 4. 外部因素 含水量 应用:粮食储存前要进行晒干处理,目的是降低粮食中的自由水含量,降低细胞呼吸强度,减少储存时有机物的消耗。 一定范围内,细胞中自由水含量越多,代谢越旺盛,细胞呼吸越强。 当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物死亡 58 (1) (必修1 P95“思考·讨论”)花盆里的土壤板结, 及时松土,有利于根系吸收无机盐离子,理由是什么？ 答案：根系吸收无机盐离子的过程为主动运输，及时松土有利于根细胞进行有氧呼吸,产生能量，从而有利于根系吸收无机盐离子。 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 必备知识 整合 (2) .(必修1 P95“思考·讨论”延伸)密封地窖能长时间储存水果、红薯、马铃薯等的原因是什么？ 答案：密封的地窖中CO2浓度高,氧气含量低，能够抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。 三 影响细胞呼吸的因素及其应用 必备知识 整合 现学活用 1．将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48 h后，贮藏在温度为1 ℃的冷库内。另一份则始终在1 ℃的冷库内贮藏。从采后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到如图所示曲线。下列结论正确的是(　　) A．贮藏前用CO2处理后的蓝莓无法进行无氧呼吸 B．第10 d时，细胞中的ATP完全来自线粒体 C．第20 d未处理组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组 D．第40 d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多 必备知识 整合 教学策略设计 Exquisite teaching design template 2.(2023·全国乙卷)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是 (　　) A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸 B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 现学活用 62 现学活用 3．下列有关细胞呼吸的原理及其应用的说法，正确的是(　　) A．用谷氨酸棒状杆菌制作味精时，应密封，以利于谷氨酸棒状杆菌的发酵 B．稻田定期排水，主要是为了防止无氧呼吸产生的乳酸对细胞造成毒害 C．中耕松土能促进根部细胞的有氧呼吸，有利于根部细胞对矿质离子的吸收 D．用透气的消毒纱布包扎伤口，主要是为了避免组织细胞缺氧死亡 必备知识 整合 现学活用 4．(必修1 P96概念检测T1改编)某超市有一批过保质期的酸奶出现胀袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析胀袋现象的原因，以下解释不合理的是(　　) A．出现胀袋现象是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的 B．如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的 C．出现胀袋现象不一定是酸奶包装盒没密封完好 D．胀袋不可能是由乳酸菌进行有氧呼吸产生大量二氧化碳造成的 必备知识 整合 谢谢观赏 欢迎指正 谢谢聆听！ 65 $$