第8讲 细胞呼吸-【名师大课堂】2025年高考生物艺术生总复习必备（word教师用书）

第8讲　细胞呼吸 考点一　细胞呼吸的方式及过程 1．细胞呼吸的概念：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。 2．有氧呼吸 （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　二氧化碳和水　，释放能量，生成　大量ATP　的过程。 （2）过程图解 （3）总反应式：　C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量　。 3．无氧呼吸 （1）概念：是指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。 （2）场所：全过程是在细胞质基质中进行的。 （3）过程 （4）反应式 ①产物为酒精：C6H12O6　2C2H5OH＋2CO2＋少量能量　 ②产物为乳酸：　C6H12O62C3H6O3＋少量能量　 （5）能量 ①只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。 ②葡萄糖分子中的大部分能量存留在　酒精或乳酸　中。 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．（必修1 P92正文）有氧呼吸第二、三阶段所需的酶都分布在线粒体内膜的嵴上。（　×　） 2．（必修1 P93“相关信息”）细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。（　√　） 3．（必修1 P94“相关信息”）人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。（　√　） 4．（必修1 P94正文）无氧呼吸只在第一阶段释放少量的能量，生成少量的ATP。（　√　） 5．（必修1 P94小字）细胞呼吸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。（　√　） 6．水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳（　×　） 7．人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸（　√　） 8．和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少（　×　） 9．人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖（　√　） 10．过保质期的酸奶常出现涨袋现象是由于乳酸菌无氧呼吸产生的气体造成的（　×　） 阐述基本原理，突破长句表达 　据图分析有氧呼吸和无氧呼吸的过程 （1）反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是　②　，可在人体细胞中进行的是　①②④　。（填序号） （2）粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是　种子在有氧呼吸过程中产生了水　。 （3）不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因是　催化反应的酶不同　，根本原因是遗传信息不同。 1．有氧呼吸和无氧呼吸的比较 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 需要O2、酶 不需要O2，需要酶 场所 细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜 细胞质基质 产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量释放 有机物彻底氧化分解，释放大量能量 有机物分解不彻底，能量释放较少 相同点 实质 细胞内的有机物氧化分解，释放能量 意义 ①为各项生命活动提供能量　②为体内其他化合物的合成提供原料 联系 第一阶段相同 2．细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路 来源 物质 去向 ①有氧呼吸：C6H12O6和H2O ②无氧呼吸：C6H12O6 [H] ①有氧呼吸：与O2结合生成水；②无氧呼吸：还原丙酮酸 ①有氧呼吸：三个阶段都产生； ②无氧呼吸：只在第一阶段产生 ATP 用于几乎各项生命活动 3.判断细胞呼吸方式的三个依据 [真题真练] （2024·安徽卷）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1（PFKl）是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFKl发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（　D　） A．在细胞质基质中，PFKl催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B．PFKl与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C.ATP/AMP浓度比变化对PFKl活性的调节属于正反馈调节 D．运动时肌细胞中AMP与PFKl结合增多，细胞呼吸速率加快 解析：丙酮酸是细胞呼吸第一阶段反应的产物之一，该阶段发生了一系列的生物化学反应，其中PFKl催化的反应不能直接将葡萄糖分解成丙酮酸，A错误。根据题干信息可知，细胞代谢调节机制是通过调节细胞呼吸速率，保证细胞中能量的供求平衡，当PFKl与ATP结合后，PFKl的空间结构发生改变，活性发生改变，但不会变性失活，B错误。通过负反馈调节，才能保证细胞中能量的供求平衡，C错误。运动时，肌细胞需要的能量多，产生的AMP与PFKl结合增多，细胞呼吸速率加快，D正确。 考点二　影响细胞呼吸的因素及应用 1．氧气浓度对细胞呼吸的影响 （1）机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。 （2）根据曲线模型分析 ①O2浓度＝0时，只进行　无氧呼吸　。 ②0<O2浓度<10%时，同时进行　有氧呼吸　和　无氧呼吸　。随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。 ③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。 ④最适合贮存蔬菜或水果的氧气浓度为　5%　。 （3）应用 ①选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的　无氧呼吸　。 ②作物栽培中及时松土，促进根细胞的　有氧呼吸　。 ③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生　乳酸　。 ④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生　酒精　，防止水稻　酒精　中毒，烂根死亡。 2．温度对细胞呼吸的影响 （1）原理：细胞呼吸是一系列　酶促　反应，温度通过影响　酶的活性　进而影响细胞呼吸速率。 （2）曲线模型（如图） （3）应用 3．CO2浓度对细胞呼吸的影响 （1）原理：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。 （2）曲线模型（如图） （3）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。 4．含水量对细胞呼吸的影响 （1）原理：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。 （2）应用 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．（必修1 P94文字）酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。（　×　） 2．（必修1 P95“思考·讨论”）破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。（　√　） 3．（必修1 P95文字）中耕松土、适时排水都是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用。（　√　） 4．（必修1 P95“思考·讨论”）慢跑时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。（　×　） 5．内部因素也会影响细胞呼吸的强度，如生物的遗传特性、器官种类、生长时期等（　√　） 阐述基本原理，突破长句表达 　结合O2浓度影响细胞呼吸的曲线分析： （1）O2浓度为C时，AB＝BC，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖　不是　（填“是”或“不是”）一样多，理由是　根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出：当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3　。 （2）在保存蔬菜、水果时，应选择　R　点对应的O2浓度，理由是　此时总CO2释放量最少，有机物的损耗最少　。 （3）低氧环境下，有机物消耗少的原因　在低氧条件下，无氧呼吸受到抑制强度较弱，有氧呼吸因氧气不足强度也比较小，故总的CO2释放量少，呼吸强度弱　。 1．影响细胞呼吸的内部因素 项目 规律 举例 遗传 特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物 生长发 育时期 不同 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 同一植株幼苗期、开花期呼吸速率较高，成熟期呼吸速率较低 器官 类型 同一植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官大于营养器官 2.细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系 （1）反应式 ①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 ②无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量； C6H12O62C3H6O3＋少量能量。 （2）相关物质间量的比例关系 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有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量之比为有氧呼吸需要的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之比为无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1 [真题真练] （2024·山东卷）（多选）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（　ABD　） 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 解析：种皮会限制O2进入种子，p点是子叶耗氧量下降后突然上升的时间点，推测p点是种皮被突破的时间点，A正确。Ⅱ阶段子叶耗氧量下降，原因是种皮限制O2进入种子，且Ⅰ阶段种子不断消耗O2导致其内O2浓度降低，故Ⅱ阶段种子内O2浓度降低导致有氧呼吸被限制，B正确。结合题图可知，Ⅲ阶段乙醇脱氢酶活性下降，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐减小，C错误。q处种子有氧呼吸和无氧呼吸氧化的NADH相等，产生等量NADH无氧呼吸需要消耗更多的葡萄糖，故q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。 考点三　实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 　 1．实验原理 （1）酵母菌代谢类型 （2）产物检测 产物 试剂 现象(颜色变化) CO2 澄清石灰水 变混浊(根据混浊程度可确定产生CO2的多少) 溴麝香草 酚蓝溶液 蓝色→绿色→黄色(根据溶液变成黄色时间长短可确定产生CO2的多少) 酒精 酸性条件下橙色的__重铬酸钾__溶液 橙色→灰绿色 2．实验设计思路——对比实验 3．实验步骤 （1）配制酵母菌培养液（酵母菌＋葡萄糖溶液）。 （2）检测CO2的产生，装置如图所示： （3）检测酒精的产生：自A、B中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。 4．实验现象 条件 澄清石灰水的变化 1、2两试管的变化 有氧条件 变混浊　快　 无变化 无氧条件 变混浊　慢　 出现　灰绿色　 5.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的CO2多且快；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量CO2。 1．种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线 （1）在种子萌发的第Ⅰ阶段，由于（吸胀）吸水，呼吸速率上升。 （2）在种子萌发的第Ⅱ阶段，细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多，说明在此期间主要进行无氧呼吸。 （3）在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的进入量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水（渗透吸水）。 2．教材拓展（1）源于必修1 P91：由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 （2）源于必修1 P92“对比实验”：对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有：①②③（填序号）。 ①探究酵母菌细胞呼吸的方式；②鲁宾和卡门的同位素标记法实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验；④比较过氧化氢在不同条件下的分解。 3．对比实验及特点分析 （1）含义 如果并不知道两组（或多组）实验中的自变量对实验结果所造成的影响，需要通过实验来进行确定。此时就可以称这些实验为对比实验，对比实验也可称为相互对照实验。 （2）举例 ①在有关光合作用的同位素实验中，不能确定氧气中的氧元素是来自二氧化碳分子中的氧还是水分子中的氧时，设计的实验就是分别标记二氧化碳中的氧元素和水分子中的氧元素，根据实验结果进行判断和确定。此时，就不能将两组实验分为实验组和对照组，只能将它们看作是相互对照或者对比实验，因此，在某些实验中对比实验也可以称为判决性实验。 ②高中生物学中的对比实验有很多，如探究某种酶的最适温度和pH，质壁分离实验中探究洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液的大致浓度，探究酵母菌细胞呼吸的方式，噬菌体侵染细菌实验等。 [真题真练] （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（　C　） 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 解析：酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，A错误；氧气的有无是自变量，B错误；有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1∶1，因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多；无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量少，D错误。故选C。 要语必背 必背教材结论性语句 1．(必修1 P86)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。 2．(必修1 P87)ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。 3．(必修1 P92)有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 4．(必修1 P93)有氧呼吸：指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 5．(必修1 P94)酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。产生酒精的叫作酒精发酵；产生乳酸的叫作乳酸发酵。 6．(必修1 P94)细胞呼吸：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，释放能量并生成ATP的过程。 学科网（北京）股份有限公司 $$