2025届高三生物一轮复习课件细胞呼吸的原理和应用1

第9讲 细胞呼吸的原理和应用 课程要求 考点1 细胞呼吸的方式和过程 考点2 探究酵母菌细胞呼吸方式 考点3 细胞呼吸的影响因素及应用 01 细胞呼吸的方式和过程 1.细胞呼吸的方式和过程 1.呼吸与细胞呼吸: O2 呼吸系统 循环系统 组织细胞 CO2 人体的呼吸只是表象,真实情况是细胞在呼吸。 1.细胞呼吸的方式和过程 1.细胞呼吸: 细胞呼吸是指有机物在_内经过一系列的氧化分解,生成_或其他产物,释放能量并生成_的过程。其实质是_内的有机物氧化分解,并释放能量。 细胞 二氧化碳 ATP 细胞 2.有氧呼吸: .概念: 细胞在_的参与下,通过多种_的催化作用,把葡萄糖等有机物_,产生_,释放能量,生成_的过程。 氧 酶 彻底氧化分解 二氧化碳和水 大量ATP 1.细胞呼吸的方式和过程 2.有氧呼吸: .过程: 细胞质基质 线粒体基质 丙酮酸+H2O CO2+[H] 酶 线粒体内膜 [H]+O2 H2O 酶 大量能量 1.细胞呼吸的方式和过程 1.细胞呼吸的方式和过程 (少量) C6H12O6 酶 +4[H]+能量 2C3H4O3 ① 细胞质基质 酶 6CO2+20[H]+能量 +6H2O 2C3H4O3 ② (少量) 线粒体基质 ③ 酶 12H2O+能量 24[H]+6O2 (大量) 线粒体内膜 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量 酶 分析各物质中氧元素的来源去向? 一 二 三 二 三 1.细胞呼吸的方式和过程 ③电子传递链 线粒体内外膜间腔 线粒体基质 UCP1:解偶联蛋白(增温素) 1.细胞呼吸的方式和过程 3 有氧呼吸的过程 ①糖酵解 C6H12O6 2C3H4O3+4[H]+少能 ②柠檬酸循环 2C3H4O3 6CO2+20[H]+少能 ③电子传递链 2H++2e-+1/2O2 H2O+大能 ② ③ ① 外膜:孔道蛋白(易化扩散) 内膜:H+-丙酮酸共转运体 (协同转运) 酶 酶 酶 葡萄糖 丙酮酸 C2 1.细胞呼吸的方式和过程 1.细胞呼吸的方式和过程 ②线粒体基质中进行三羧酸循环产生很多中间产物,从而影响根细胞内氨基酸等重要化合物的合成。 1.细胞呼吸的方式和过程 1.细胞呼吸的方式和过程 2.有氧呼吸: .同有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸具有的不同特点: (1)反应过程: 。 (2)能量释放:有机物中的能量_释放。 (3)能量转化:释放的能量有相当一部分储存在_中。 逐步 ATP .放能: 1mol的葡萄糖 2870 KJ 储存于ATP中 以热能形式散失 释放能量 977.28KJ 1892.72KJ 主要 温和 1.细胞呼吸的方式和过程 3.无氧呼吸: 在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过 ,产生 ,释放 ,生成少量ATP的过程。 不完全分解 少量能量 CO2和酒精或乳酸 .概念: .场所: 全过程都是在_中进行的。 细胞质基质 .过程: 乳酸 酒精+CO2 大部分能量存留在酒精或乳酸中 缺氧环境 1.细胞呼吸的方式和过程 3.无氧呼吸: .过程: 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 细胞质基质 C6H12O6 酶 + 4[H] +少量能量 2C3H4O3 总反应式 2C3H6O3(乳酸) + 4 [H] 2C3H4O3 2CO2 + 2C2H5OH(酒精) 酶 酶 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 1.细胞呼吸的方式和过程 3.无氧呼吸: .能量: (1)只在_释放少量能量,生成少量ATP。 (2)葡萄糖分子中的大部分能量存留在_中。 第一阶段 酒精或乳酸 .不同生物或器官的无氧呼吸产物: 产物为乳酸 乳酸菌 几乎所有动物细胞 植物中的马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等 产物为酒精 酵母菌、多数植物细胞、某些细菌 直接原因—— 根本原因—— 酶不同 基因不同(不同个体)或基因的选择性表达 1.细胞呼吸的方式和过程 3.无氧呼吸: .常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞: ①只进行无氧呼吸: 乳酸菌、破伤风杆菌、哺乳动物成熟红细胞、蛔虫 ②主要进行无氧呼吸: 种子萌发初期、癌细胞 4.有氧呼吸和无氧呼吸的比较: ①有氧呼吸作用中释放出来的能量绝大多数以 的形式散失了,产生的热能可用于维持体温或提高外界环境温度 ②呼吸作用产生的CO2能 (降低/升高)环境中的pH值 ③无氧呼吸过程中 (有/没有)[H]积累 ④无氧呼吸过程中底物中能量 (有/没有)全部释放出来 热能 降低 没有 没有 1.细胞呼吸的方式和过程 4.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 场所 条件 产物 能量 特点 相同点 过程 实质 意义 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 需O2、多种酶 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 大量(2870KJ/mol) 少量(196.65KJ/mol) 有机物彻底分解, 能量完全释放 有机物没有彻底分解,能量没完全释放 第一阶段(葡萄糖 丙酮酸)相同 氧化分解有机物,释放能量,产生ATP 为生物体生命活动提供能量 不需O2、多种酶 1.细胞呼吸的方式和过程 4.有氧呼吸和无氧呼吸的比较: 物质 来源 去向 [H] ①有氧呼吸: ②无氧呼吸: ①有氧呼吸: ②无氧呼吸: ATP ①有氧呼吸: ②无氧呼吸: 用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动 C6H12O6和H2O; C6H12O6 与O2结合生成水; 还原丙酮酸 三个阶段都产生; 只在第一阶段产生 5.细胞呼吸及其意义: 细胞呼吸除了能为生物体提供能量,还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。 1.细胞呼吸的方式和过程 微生物的细胞呼吸也叫发酵 细胞呼吸 氧化分解有机物 能量 热 ATP 无氧呼吸 有氧呼吸 糖酵解 (第一阶段) 线粒体 细胞质基质 乳酸 乙醇和 二氧化碳 是 释放 大部分用 于生成 少部分推 动生成 分为 均涉及 第三阶段 若无氧则生成 若有氧则进行 发生在 第二阶段 发生在 1.细胞呼吸的方式和过程 6.细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系: C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +大量能量 酶 ①有氧呼吸:C6H12O6∶O2∶CO2= ②无氧呼吸:C6H12O6∶CO2∶C2H5OH= 或C6H12O6∶C3H6O3= 1∶6∶6 1∶2∶2 1∶2 1.细胞呼吸的方式和过程 6.细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系: C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +大量能量 酶 ③有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时: 有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和= 3∶4 ④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量: 有氧呼吸∶无氧呼吸= 1∶3 提示: 上述反应方程式是以葡萄糖等作为呼吸底物进行考虑的。模拟题有时不加说明默认呼吸底物是葡萄糖(如教材课后练习题)。 若问题情境指明或暗示呼吸底物是脂肪等物质时(如某油料作物种子),不能使用上述反应式进行分析和计算。 1.细胞呼吸的方式和过程 7.[高考实验训练] 验证有氧呼吸各阶段的场所: 将酵母菌破碎并进行差速离心处理后获得各组分进行实验,并向试管中通入有18O标记的氧气。实验在适宜温度下进行,写出预期结果。 ①细胞质基质,添加14C标记的葡萄糖 ②含线粒体悬液,添加14C标记的葡萄糖 ③含细胞质基质+线粒体,添加14C标记的葡萄糖 ④含线粒体悬液,添加14C标记的丙酮酸 1.细胞呼吸的方式和过程 7.[高考实验训练] 验证有氧呼吸各阶段的场所: ①细胞质基质,添加14C标记的葡萄糖 ②含线粒体悬液,添加14C标记的葡萄糖 ③含细胞质基质+线粒体,添加14C标记的葡萄糖 ④含线粒体悬液,添加14C标记的丙酮酸 请填写实验结果 1 2 3 4 葡萄糖的量减少, 有14CO2、H218O 的生成 葡萄糖的量减少, 有14C标记的丙酮酸的生成 葡萄糖的量不变 丙酮酸的量减少, 有14CO2、H218O 的生成 1.细胞呼吸的方式和过程 8.判断细胞呼吸方式的三大依据: 依据一:根据反应物和产物来判断: ①消耗O2: 一定存在有氧呼吸 ④不消耗O2,不释放CO2: ③产物中有酒精或乳酸: 一定存在无氧呼吸 为产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡 ②产物中有H2O: 一定存在有氧呼吸 ⑤不消耗O2,释放CO2: 只进行产酒精的无氧呼吸 1.细胞呼吸的方式和过程 8.判断细胞呼吸方式的三大依据: 依据二:根据物质的量的关系: ①CO2释放量= O2吸收量: 只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸或 有氧呼吸+乳酸发酵 ③CO2释放量<O2消耗量: 可能存在脂质的氧化分解 ②CO2释放量>O2吸收量: 既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸 ④酒精产生量=CO2释放量: 只进行产酒精的无氧呼吸 ⑤酒精的产生量<CO2释放量: 既有进行有氧呼吸,又进行产酒精的无氧呼吸 ⑥无CO2释放: 只进行产乳酸的无氧呼吸 1.细胞呼吸的方式和过程 8.判断细胞呼吸方式的三大依据: 依据三:根据场所: ①真核细胞: A.若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行,则为 ; B.若部分过程在线粒体中进行,则为 。 无氧呼吸 有氧呼吸或两类呼吸并存 ②原核细胞:原核细胞没有线粒体,故原核细胞的呼吸作用在细胞 质和细胞膜上进行,其呼吸方式的判断应是根据产物判断, A.若只有二氧化碳和水产生,则为 , B.若有乳酸或酒精产生,则为 。 有氧呼吸 无氧呼吸 1.细胞呼吸的方式和过程 1.没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。 ( ) 2.线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。 ( ) 提示:葡萄糖不能进入线粒体,其在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸进入线粒体。 3.检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。( ) 提示:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。 4.同有氧呼吸相比,无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少。 ( ) 提示:无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量。 5.无氧呼吸不需要O2参与,最终有[H]的积累。 ( ) 提示:无氧呼吸第二阶段消耗[H],[H]被用于还原丙酮酸。 6.人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。 ( ) 7.细胞呼吸是细胞代谢的枢纽。 ( ) √ √ 1.细胞呼吸的方式和过程 细胞呼吸的场所与过程的四点提醒 (1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,但需氧型原核生物无线粒体,也能进行有氧呼吸。 (2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟的红细胞等。 (3)细胞呼吸释放的能量,大部分以热能的形式散失,少部分以化学能的形式储存在ATP中。 (4)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸,人体无氧呼吸的产物是乳酸,无CO2。 P651.(2024 湖南雅礼中学月考)肌肉细胞的有氧呼吸和无氧呼吸是人体在不同活动水平上根据需氧供氧的不同情况而进行的两种供能方式,只不过两者比例有所不同而已。在400米跑中,有88%左右的能量是依靠有机物的无氧呼吸供能。下列有关叙述正确的是( ) A.400米跑中,腿部肌肉细胞中CO2的产生场所有细胞质基质和线粒体基质 B.400米跑中,腿部肌肉细胞中ATP的含量远高于安静时细胞内ATP的含量 C.400米跑中,腿部肌肉细胞无氧呼吸消耗的有机物远多于有氧呼吸 D.400米跑中,腿部肌肉细胞每摩尔葡萄糖生成的ATP的量比安静时多 C 人体细胞中CO2只能经过有氧呼吸产生,故在400米跑中,运动员腿部肌肉细胞中CO2的产生场所只有线粒体基质,A错误;ATP和ADP是可以快速转化的,运动员在参加400米跑比赛时细胞内ATP的含量与安静时细胞内ATP的含量几乎相同,都比较少,B错误;在400米跑中,有88%左右的能量是依靠有机物的无氧呼吸供能,这说明无氧呼吸分解的有机物更多,C正确;400米跑中,运动员腿部肌肉细胞主要进行无氧呼吸,每摩尔葡萄糖生成的ATP的量比安静时少,D错误。 2.(2023 广东2月调研)在锥形瓶中加入葡萄糖溶液和活化的酵母菌,密闭瓶口,置于适宜条件下培养,用传感器分别测定O2和CO2的含量,实验结果如图所示。下列分析错误的是( ) B A.在实验过程中酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸 B.实验进行到100 s时,酵母菌O2的消耗量等于CO2的释放量 C.实验进行到200 s时,酵母 菌无氧呼吸消耗的葡萄糖量大 于有氧呼吸消耗的 D.500 s后,锥形瓶中的O2 和CO2的量维持稳定与葡萄糖 含量有关 该瓶口是密闭的,开始时酵母菌进行有氧呼吸,随着氧气逐渐减少,有氧呼吸和无氧呼吸都进行,A正确;据图分析,100 s时,该点有氧呼吸和无氧呼吸同时进行,酵母菌O2的消耗量为1.5 mg L-1,CO2的释放量为5 mg L-1,O2的消耗量不等于CO2的释放量,B错误;实验进行到200 s时,有氧呼吸和无氧呼吸同时进行,由图可知,CO2的释放量为10 mg L-1,O2的消耗量大约为1.75 mg L-1左右,无氧呼吸过程中产生的二氧化碳为10-1.75=8.25 mg L-1,有氧呼吸过程中产生的二氧化碳为1.75 mg L-1,所以酵母菌无氧呼吸消耗的葡萄糖量大于有氧呼吸消耗的,C正确;据图可知,400 s之后,密闭容器中O2和CO2的含量基本不变,说明400 s时葡萄糖可能消耗完,不再进行细胞呼吸,所以500 s后,锥形瓶中的O2和CO2的量维持稳定与葡萄糖含量有关,D正确。 3.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”,如图所示。下列叙述正确的是 ( ) A A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段 B.Cyt c所处的位置为细 胞膜外 C.只有线粒体基质能产生 NADH D.H+借助F0和F1,以主 动运输的方式进入膜内 图示过程进行的是[H]与氧气结合生成水的过程,发生在有氧呼吸的第三阶段,A正确;Cyt c所处的位置为线粒体内膜的外侧,不属于细胞膜外,B错误;有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质,也能产生NADH,C错误;H+借助F0和F1进入膜内,不消耗ATP且合成ATP,不是主动运输,D错误。 [典例] 有氧呼吸中产生能量最多的是( )。 A. 形成二氧化碳时 B. 形成[H]时 C. 形成水时 D. 形成丙酮酸时 C [典例] 以葡萄糖为反应物进行有氧呼吸,下列错误的是( ) A. 产物二氧化碳中的碳都来自参加反应的葡萄糖 B. 产物二氧化碳中的氧都来自参加反应的葡萄糖和水 C. 产物水中的氢都来自参加反应的葡萄糖和水 D. 产物水中的氧都来自参加反应的葡萄糖和水 D Lavf58.12.100 $$