5.3.2 无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

细胞的能量供应和利用 第5章 第3节　细胞呼吸的原理和应用 第2课时　无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用 返回目录 生物学　必修1 　 教材梳理·新知全解 关键能力·合作探究 随堂检测·要点速记 课时作业(十九) 目 录 Contents 教材梳理·新知全解 知识点1　无氧呼吸 无氧 不彻底 少量 返回目录 生物学　必修1 　 酒精 返回目录 生物学　必修1 　 细胞质基质 丙酮酸＋[H] 酒精＋CO2 乳酸 一 少量 ATP 乳酸 酒精 返回目录 生物学　必修1 　 一 少量 ATP 酒精 乳酸 返回目录 生物学　必修1 　 氧化分解 二氧化碳 ATP 返回目录 生物学　必修1 　 知识点2　细胞呼吸原理的应用 返回目录 生物学　必修1 　 关键能力·合作探究 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点1　有氧呼吸和无氧呼吸的比较 返回目录 生物学　必修1 　 ②⑤⑧⑨ ①③④⑥⑦ 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 探究点2　影响细胞呼吸的环境因素 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 随堂检测·要点速记 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 返回目录 生物学　必修1 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 [课标要求] 1.概述无氧呼吸的过程，并比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同(科学思维)。　2.联系生活实例，了解细胞呼吸原理的应用(生命观念)。 1．概念 (1)条件：________。 (2)有机物分解是否彻底：__________。 (3)能量释放的量：________。 2．类型：对于微生物而言，根据产物的不同，可分为________发酵和乳酸发酵。 无氧呼吸过程图解：无氧呼吸全过程在细胞质基质中进行；无氧呼吸只有第一阶段释放能量，第二阶段在不同酶的作用下生成的产物不同。 3．两种类型的比较 项目 酒精发酵 乳酸发酵 场所 ______________ 过 程 第一阶段 葡萄糖__________________＋少量能量 第二阶段 丙酮酸_____________ 丙酮酸______ 能量转化 ①能量释放阶段：只在第______阶段释放出______能量，生成少量的__________ ②大部分能量去向：存留在_______或_______中 4.无氧呼吸的总反应式 (1)产物为酒精 ______________________________________________ (2)产物为乳酸 ______________________________________________ 5．能量转化 (1)能量释放阶段：只在______阶段释放出________能量，生成少量的__________。 (2)大部分能量去向：存留在________或________中。 C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量 6．细胞呼吸的概念 指有机物在细胞内经过一系列的_________，生成__________或其他产物，释放能量并生成__________的过程。 1．连线 1．(教材P96“概念检测”)如图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化。 (1)由曲线判断氧气浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响？ (2)在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中____________%左右的氧气浓度。 提示　(1)随着O2浓度升高无氧呼吸被抑制，同时促进有氧呼吸　(2)2.5 2．(教材P94“相关信息”)1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，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，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向分别是什么？ 提示　无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存到乳酸或酒精中没有被释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失。 1．有氧呼吸和无氧呼吸过程图解 将下面生物按照无氧呼吸产物类型进行分类： ①甜菜块根　②玉米的根毛细胞　③马铃薯块茎　④人体剧烈运动时的部分肌肉细胞　⑤酵母菌　⑥乳酸菌　⑦玉米的胚　⑧苹果　⑨玉米的根(水淹) 产生酒精、二氧化碳的是_______________；产生乳酸的是_______________ 2．有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 条件 需氧 不需氧 场所 细胞质基质(第一阶段)、 线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量释放 大量能量 少量能量 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 相 同 点 反应条件 需酶和适宜温度 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP 过程 第一阶段完全相同 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 (1)无氧呼吸只在第一个阶段释放出少量能量，生成少量ATP。无氧呼吸释放的能量少，是因为无氧呼吸过程中，有机物分解不彻底，还有大量的能量储存在不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。 (2)酶的不同决定了丙酮酸还原产物的不同：大多数植物细胞无氧呼吸的产物是酒精和CO2(但是玉米的胚、马铃薯块茎和甜菜块根等细胞的无氧呼吸却产生乳酸)，人体细胞、动物细胞及乳酸菌等无氧呼吸的产物是乳酸。 【例1】 (2023·山东)(不定项)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是(　　) A．甲曲线表示O2吸收量 B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸 C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加 D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小 答案　BC 解析　分析题意可知，图中横坐标是氧气浓度，据图可知，当氧气浓度为0时，甲曲线仍有释放，说明甲表示CO2的释放量，乙表示O2吸收量，A项错误。O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B项正确。O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，氧气浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为b时植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C项正确。O2浓度为a时并非一定最适合保存该器官，因为无氧呼吸会产生酒精，不一定能满足某些生物组织的储存，且该浓度下葡萄糖的消耗速率一定不是最小， 据图可知，此时气体交换相对值 CO2为0.6，O2为0.3，其中CO2有0.3是有氧呼吸产生，0.3是无氧呼吸产生； 按有氧C6∶O2∶CO2＝1∶6∶6，无氧呼吸C6∶CO2＝1∶2，算得C6(葡萄糖)的相对消耗量为0.05＋0.15＝0.2；而无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对值为0.7，算得C6的相对消耗量为0.11，明显比a点时要低，所以a点时葡萄糖的消耗速率一定不是最小，D项错误。 “三看法”判断细胞呼吸的类型 (1)一看反应物和产物 ①消耗氧气或产物中有水，一定是有氧呼吸。 ②产物中有酒精或乳酸，一定是无氧呼吸。 (2)二看物质的量的关系 ①无CO2产生：乳酸发酵。 ②不消耗O2，产生CO2：酒精发酵。 ③消耗O2量＝产生CO2量：有氧呼吸。 ④根据产生CO2与消耗O2的多少，可分为以下三种情况： a．若VCO2/VO2＝4/3，有氧呼吸＝无氧呼吸； b．若VCO2/VO2>4/3，有氧呼吸<无氧呼吸； c．若VCO2/VO2<4/3，有氧呼吸>无氧呼吸。 (3)三看反应的场所 真核生物体内，若只在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若有线粒体参与，则存在有氧呼吸。 【例2】 (2023·山东)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　B 解析　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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A项错误；玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，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，B项正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C项错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D项错误。 环境因素 曲线 解读 温度 温度主要影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强 O2浓度 O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上，只进行有氧呼吸 环境因素 曲线 解读 CO2浓度 增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用 水 在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而增强 影响细胞呼吸的外界因素的注意点 (1)影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施；若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。 (2)储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储存时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。 【例3】 (2023·湖南)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　C 解析　干制能降低食品中的含水量，使微生物不易生长和繁殖，进而延长食品保存时间，A项正确；腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖，B项正确；低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上低温，C项错误；高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并通过破坏食品中的酶类，降低酶类对食品有机物的分解，有利于食品保存，D项正确。 【例4】 (2022·海南)种子萌发过程中，储藏的淀粉、蛋白质等物质在酶的催化下生成简单有机物，为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列有关叙述错误的是(　　) A．种子的萌发受水分、温度和氧气等因素的影响 B．种子萌发过程中呼吸作用增强，储藏的有机物的量减少 C．干燥条件下种子不萌发，主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活 D．种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后，显微镜下观察到橘黄色颗粒，说明该种子含有脂肪 答案　C 解析　种子的萌发需要一定的环境条件，如水分、温度和氧气等因素，A项正确；种子萌发过程中，自由水含量增加，呼吸作用增强，消耗储藏的淀粉、蛋白质等物质，生成简单有机物增多，导致储藏的有机物的量减少，B项正确；干燥条件下种子不萌发，主要是因为种子中缺水，特别是缺少自由水，导致细胞代谢强度非常弱，细胞呼吸产生的能量非常少，不能满足与种子萌发有关的生命活动对能量的需求，C项错误；脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后，显微镜下观察到橘黄色颗粒，说明该种子含有脂肪，D项正确。 1．下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是(　　) A．缺氧条件下的马铃薯块茎细胞 B．剧烈运动时的人骨骼肌细胞 C．酸奶生产中的乳酸菌 D．受涝的植物根细胞 答案　D 解析　动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行无氧呼吸的产物是乳酸；植物的根细胞在受涝(缺氧)条件下呼吸作用的产物是乙醇。 2．(2023·北京)运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是(　　) A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能 B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖 C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量 答案　A 解析　由题图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A项正确；由题图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B项错误；高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C项错误；高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件下均能氧化分解提供能量，D项错误。 3．(2024·山东改编)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是(　　) A．p点为种皮被突破的时间点 B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 答案　C 解析　由图可是，P点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A项正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B项正确；Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C项错误；q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D项正确。 4．(2023·全国乙)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 答案　C 解析　植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，可推测植物是通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，只进行无氧呼吸产生乳酸，A项正确；a阶段无二氧化碳产生，b阶段二氧化碳释放较多，因此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，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B项正确；无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C项错误；酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D项正确。 5．图1表示人体细胞内有氧呼吸的过程，其中a～c表示相关反应阶段，甲、乙表示相应物质。图2表示某装置中氧浓度对小麦种子CO2释放量的影响。请据图回答下列问题： 图1 图2 (1)图1中物质甲表示___________，物质乙表示___________。图1中a、b、c所代表的反应阶段中，产生能量最多的是____________(填图中字母)，该反应进行的场所是____________。 (2)小麦长时间浸泡会出现烂根而死亡，原因是____________，该物质检测试剂是______________________________________。 (3)图2中A点时，小麦种子细胞内产生CO2的场所是__________。储存种子应选__________(填“A”或“B”)点所对应的氧气浓度。 (4)写出图1过程的总反应式：____________。 (5)写出马铃薯块茎的无氧呼吸反应式：____________。 (6)写出水稻根细胞的无氧呼吸反应式：____________。 解析　(1)据题图可知，图1中物质甲是[H]与氧气结合的产物，表示H2O；物质乙表示有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水的产物，是二氧化碳；图1中a、b、c所代表的分别为有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第二阶段、有氧呼吸第三阶段，产生能量最多的是c有氧呼吸第三阶段，有氧呼吸第三阶段的场所为线粒体内膜。(2)小麦长时间浸泡会出现烂根而死亡，原因是根细胞无氧呼吸产生了酒精，酒精对细胞有毒害作用；检测酒精的试剂是重铬酸钾，在酸性条件下，酒精与重铬酸钾反应呈灰绿色。(3)图2中A点时，氧气浓度为0，此时小麦种子细胞只进行无氧呼吸，细胞内产生CO2的场所是细胞质基质；图中B点为储存种子的最佳氧气浓度，在此条件下，二氧化碳的释放量最少，细胞的总呼吸速率最低。 答案　(1)H2O(水)　二氧化碳(CO2)　c　线粒体内膜　(2)根细胞无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用　(酸性)重铬酸钾　(3)细胞质基质　B (4)C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 (5)C6H12O62C3H6O3＋能量(少量) (6)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量(少量) 要点速记 1．无氧呼吸的全过程都是在细胞质基质中进行的。 2．无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。第二阶段丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。 3．无氧呼吸只在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 4．无氧呼吸的反应式为： C6H12O6 2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)＋少量能量 $$