2026届高三生物一轮复习课件：第10讲 细胞呼吸的原理

2026高考一轮复习 第10讲 细胞呼吸的原理 2 1 3 细胞呼吸的两种方式 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 探究酵母菌细胞呼吸的方式 目 录 contents 构思维导图 细胞呼吸的两种方式 考点1 考点梳理 考点1 细胞呼吸的两种方式 1、细胞呼吸 （1）概念：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。 （2）实质： （3）意义： ①为生物体提供能量； ②生物代谢的枢纽，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。 细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。 P94 考点1 细胞呼吸的两种方式 2、有氧呼吸 （1）概念：有氧呼吸是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。 （2）总反应式： （3）场所： 细胞质基质、线粒体 C6H12O6 2C3H4O3 少量能量 酶 2C3H4O3 4[H] + 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 6CO2 6H2O 6H2O 酶 20[H] 少量能量 6O2 24[H] 12H2O 大量能量 考点1 细胞呼吸的两种方式 （4）过程 第一阶段反应式： 第二阶段反应式： 第三阶段反应式： C6H12O6 酶 + 4[H] +少量能量 2C3H4O3 + 6H2O 酶 2C3H4O3 6CO2 +20[H] + 少量能量 酶 12H2O + 大量能量 24[H] + 6O2 有氧呼吸 场所 反应物 产物 产能 第一阶段 第二阶段 第三阶段 细胞质基质 主要是葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量 丙酮酸、H2O CO2、[H] 少量 [H]、O2 H2O 大量 线粒体基质 线粒体内膜 考点1 细胞呼吸的两种方式 （4）过程 [H]实质是还原型辅酶Ⅰ(NADH)，NAD+氧化型辅酶Ⅰ 考点1 细胞呼吸的两种方式 [教材新命题点思考] 1.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上有哪些特点与功能相适应？ 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线粒体的内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。 2.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。 （5）有氧呼吸过程中各元素的去向 ①产物水中的氧全部来自氧气。 ②水在第二阶段参加反应，生成二氧化碳。二氧化碳中的氧一半来源于水，一半来源于葡萄糖。 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 考点1 细胞呼吸的两种方式 （5）有氧呼吸过程中各元素的去向 ④H原子的运动轨迹： ③C原子的运动轨迹： ⑤O原子的运动轨迹： C6H12O6 2C3H4O3 6CO 2 C6H12O6 4[H] 2C3H4O3+6H2O 20[H] 12H2O C6H12O6 2C3H4O3+6H2O 6CO 2 6O2 12H2O 考点1 细胞呼吸的两种方式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 （6）能量转化（生成32molATP,其余约66%以热能形式散失） 葡萄糖中稳定的化学能 热能和ATP中活跃的化学能 转化为 34% 考点1 细胞呼吸的两种方式 能量转化效率： （7）与体外有机物燃烧相比，有氧呼吸具有的特点及对生物体的意义 特点： ①反应过程：温和。 ②能量释放：有机物中的能量逐步释放。 ③能量转化：释放的能量大部分以热能形式散失，一部分储存在ATP中。 对生物体的意义: 使有机物中的能量逐步转移到ATP中；逐步缓慢释放能量，保证有机物中的能量得到最充分的利用且有利于维持细胞的相对稳定状态。 考点1 细胞呼吸的两种方式 [易错提醒]　 ①葡萄糖只有在细胞质基质中被分解为丙酮酸后，丙酮酸才能进入线粒体，在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。 ②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。 ③反应式前后的H2O不能抵消。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。 ④反应式中间不能用等号，要用箭头。反应条件“酶”不能省去。 ⑤细胞呼吸的底物不是只有葡萄糖，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。 3、无氧呼吸 （1）概念 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，就是无氧呼吸。 酵母菌、乳酸菌等生物的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵，产生乳酸的叫做乳酸发酵。 考点1 细胞呼吸的两种方式 3、无氧呼吸 （2）总反应式： ①酒精发酵： ②乳酸发酵： （3）场所： 考点1 细胞呼吸的两种方式 大多数高等植物细胞、酵母菌、水果果实等 高等动物、乳酸菌、少数高等植物器官（红薯块茎、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等） C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量 酶 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 酶 细胞质基质 乳酸 酒精和CO2 考点1 细胞呼吸的两种方式 不同生物所含有的无氧呼吸酶的种类不同 基因不同(不同生物)或基因的选择性表达(同种) 细胞质基质 线粒体 C6H12O6(葡萄糖) 散失 ATP 酶 [H] 能量 丙酮酸 酶 C2H5OH(酒精) + CO2 C3H6O3 （乳酸） 酶 考点1 细胞呼吸的两种方式 （4）过程 （4）过程 ①第一阶段 （与有氧呼吸第一阶段完全相同） C6H12O6 2C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量 酶 ②第二阶段（丙酮酸不彻底氧化分解） 2C3H4O3（丙酮酸）+4[H] 2CO2+2C2H5OH （酒精） 酶 2C3H4O3（丙酮酸）+4[H] 2C3H6O3（乳酸） 酶 考点1 细胞呼吸的两种方式 不放能 （5）无氧呼吸能量转化（大部分以热能形式散失） ①都只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段不产生ATP； ②葡萄糖分子中大部分能量存留在乳酸和酒精中。 考点1 细胞呼吸的两种方式 葡萄糖中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能、热能和酒精或乳酸中的化学能 转化为 P94相关信息 无氧呼吸过程中，1 mol葡萄糖在分解成乳酸时，只释放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP(2 mol)中，近69%的能量都以热能的形式散失了；1 mol葡萄糖分解成酒精和CO2时，只释放出225.94 kJ的能量，其中同样只有61.08 kJ的能量储存在ATP(2 mol)中，近73%的能量都以热能的形式散失了。 考点1 细胞呼吸的两种方式 能量转化效率： 31% 27% [易错提醒]　 ①无氧呼吸过程产生的少量ATP，只产自第一阶段，第二阶段不产生ATP； ②葡萄糖中的能量大部分储存在乳酸或酒精中。 ③无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段还原丙酮酸产生乳酸或酒精和CO2； ④人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。 考点1 细胞呼吸的两种方式 科学家就线粒体的起源，提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的 ，二者在共同繁衍的过程中， 进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。 P96 需氧细菌 需氧细菌 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸场所 条件 分解产物 能量 ATP 产生阶段 相同点 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 氧气、多种酶 无氧气参与，需要多种酶 葡萄糖等有机物彻底分解形成CO2和H2O 葡萄糖等有机物分解不彻底,形成酒精和CO2或乳酸 释放大量能量 释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中 有氧呼吸三个阶段均产生ATP 仅在第一个阶段产生ATP ①二者第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行；②本质都是氧化分解有机物、释放能量，产生ATP 4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较 重点难点透析 1、细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路分析 重点难点透析 2、有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物) (1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 (2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。　 (3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。 (4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。 (5)产生等量CO2时消耗的葡萄糖摩尔数之比为有氧∶无氧=1∶3 重点难点透析 3、细胞呼吸方式的判断 （1）根据反应物和产物判断 ①消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。 ②产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸。 ③无二氧化碳释放，一定为产乳酸的无氧呼吸或死亡。 （2）根据CO2释放量与O2消耗量判断 ①不消耗O2，释放CO2→只进行产酒精的无氧呼吸。 ②不消耗O2，不释放CO2→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。 ③CO2释放量等于O2吸收量→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。 ④CO2释放量等于酒精的产生量→只进行产酒精的无氧呼吸 ⑤CO2释放量大于酒精的产生量→既有进行有氧呼吸，又进行产酒精的无氧呼吸。 重点难点透析 （2）根据CO2释放量与O2消耗量判断 ⑥ CO2释放量大于O2吸收量→既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸可如下分析： 若 V(CO2):V（O2）=4:3， 若 V(CO2):V（O2）>4:3， 若 V(CO2):V（O2）<4:3， ⑦CO2释放量小于O2吸收量→可能存在脂质的氧化分解 重点难点透析 有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。 无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸。 有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸。 （3）根据反应的场所判断 ①真核细胞： 若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸； 若部分过程在线粒体中进行，则为有氧呼吸或两类呼吸方式并存。 ②原核细胞： 原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行，其呼吸方式应根据产物判断，若只有CO2和H2O产生，则为有氧呼吸，若还有酒精或乳酸产生，则还存在无氧呼吸。 重点难点透析 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 D 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(　　) 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 题型剖析 4．(2024·山东菏泽高三期末)马拉松运动员在从慢跑到极限冲刺的过程中，依次会经历有氧阶段、混氧阶段和无氧阶段。下图所示为人体运动强度和血液中乳酸含量与O2消耗速率的关系，下列相关叙述正确的是(　　) A．若a强度下的运动属于马拉松运动员的 有氧阶段，此时体内也有无氧呼吸的发生 B．冲刺阶段的供能方式是以碳水化合物 和脂肪为底物，通过无氧呼吸供给的 C．只有大于c运动强度后，肌肉细胞O2的消耗量才会与CO2的产生量相等 D．若运动强度长时间超过c，大量乳酸可直接通过肾脏排出体外 A 题型剖析 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点2 考点梳理 1、实验原理 （1）酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 （2）产物的检测： 考点2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 CO2的检测 ①通入澄清的石灰水： ②溴麝香草酚蓝水溶液： 酒精的检测 酸性重铬酸钾溶液： 澄清→浑浊 蓝→绿→黄 由橙色变成灰绿色 根据石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，检测CO2产生的多少。 无氧呼吸 乙组 有氧呼吸 甲组 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 A 气泵 酵母菌培养液 2、实验步骤 考点2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液 B 澄清的石灰水 （1）配置酵母菌培养液 （2）实验过程 吸收空气中的CO2，避免对实验结果产生影响。 无氧呼吸 乙组 有氧呼吸 甲组 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 A 气泵 酵母菌培养液 考点2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液 B 澄清的石灰水 消耗瓶内的氧气，造成无氧环境，确保通入澄清石灰水的CO2来自无氧呼吸。 B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为何？ 无氧呼吸 乙组 有氧呼吸 甲组 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 A 气泵 酵母菌培养液 考点2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液 B 澄清的石灰水 ①CO2的检测及结论 现象： 结果： 澄清石灰水都变浑浊，且有氧呼吸装置比无氧呼吸的更浑浊。 有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。 无氧呼吸 乙组 有氧呼吸 甲组 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 A 气泵 酵母菌培养液 考点2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液 B 澄清的石灰水 ②酒精的检测及结论 现象： 结果： 橙色重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色 有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。 取滤液 考点2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 3、实验分析 4、实验结论 ①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸； ②酵母菌在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧呼吸条件下产生酒精和少量CO2。 自变量： 因变量： 无关变量： O2的有无； 酵母菌细胞呼吸的产物，即产生CO2的多少、酒精的有无； 温度、葡萄糖溶液的浓度、酵母菌活性等； 考点2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 5、实验中的注意事项 ①配制酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入新鲜食用酵母菌，其目的是：杀死葡萄糖溶液中的微生物，排除其他微生物对实验结果的影响；除去溶液中的O2。 ②排尽反应瓶中原有空气，再连接检测装置。或先通入氮气排尽原有气体。有氧条件装置必须持续通入无菌空气，保证O2的充足。 ③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。 有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 质量分数为10%NaOH溶液 酵母菌 培养液 澄清 石灰水 A 气泵 C D 质量分数为10%NaOH溶液 澄清 石灰水 澄清 石灰水 D 气泵 C 酵母菌 培养液 D A D 在AC之间加澄清石灰水锥形瓶，验证空气中的CO2是否完全被吸收。 考点2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 【科学方法】对比实验 P92 对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。 对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。 2．(2022·重庆选择考)从图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是(　　)  A．⑤→⑧→⑦和⑥→③ B．⑧→①→③和②→③ C．⑤→⑧→③和④→⑦ D．⑧→⑤→③和⑥→⑦ B 注：箭头表示气流方向。 题型剖析 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 考点3 考点梳理 1、细胞呼吸速率的测定 （1）实验装置 （2）实验原理 细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴_____，_________________________即表示有氧呼吸速率。 考点3 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 左移 单位时间内液滴左移的体积 1、细胞呼吸速率的测定 （3）误差的校正 为排除温度、气压等无关变量的干扰，可设置对照装置。对照装置与上述装置相比，不同点是用_____________的种子代替萌发的小麦种子，其余均相同。 考点3 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 等量的死亡 考点3 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 2、液滴移动法探究细胞呼吸的方式 （1）探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如下图所示(以发芽种子为例)。 考点3 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 实验结果 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生________的无氧呼吸或种子已经死亡 不动 右移 只进行产生________的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 ____ 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 左移 ____ 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质 乳酸 酒精 不动 左移 考点3 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 （3）误差的校正 为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。 如果实验材料是绿色植物，整个装置 应遮光处理，否则植物的光合作用会干 扰呼吸速率的测定。 3．(2024·河南洛阳高三期中)下图表示为探究酵母菌细胞呼吸类型而设计的实验装置，酵母菌以葡萄糖为能源物质(不考虑物理因素对实验的影响)。下列有关实验装置和结果的分析，错误的是(　　)  A．如果装置甲中液滴左移，装置乙中 液滴右移，说明酵母菌既能进行有氧呼 吸又能进行无氧呼吸 B．如果装置甲中液滴左移，装置乙中液 滴不移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 C．如果装置甲中液滴不移，装置乙中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸 D．实验中，装置甲中的液滴先不移后向左移，装置乙中的液滴先右移后不移 D 题型剖析 3．酵母菌细胞内丙酮酸在_________________________(填场所)被消耗，从能量转化角度分析，丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同？ _________________________________________________________________ _______________________________。 细胞质基质和线粒体基质 细胞质基质中分解丙酮酸不释放能量不合成ATP，但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP 5．同一植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，其内部原因最可能是____________________________________________ [长句特训] 2．假设从培养基中得到了能高效降解某种有机物X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供________和 ______________________。 合成其他物质的原料 能量 同一植株的底部叶片衰老，酶活性降低 5．(2023·山东等级考)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 B 题型剖析 糖酵解(细胞呼吸第一阶级)和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP，有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的，这是一个怎样的过程呢？ 20世纪60年代，生物化学家米切尔在研究细菌的跨膜质子运输过程中获得灵感，提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H＋泵到线粒体内膜和外膜的间隙中，H＋再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成。之后，科学家检测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人工脂质体上，人为控制脂质体膜内、外两侧形成H＋浓度梯度时， 脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。 53 1．(2024·北京西城区高三检测)在酵母菌线粒体内，呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中部分能量，通过氧化磷酸化作用储存在ATP分子中，具体过程如下图。下列说法错误的是(　　) A．H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致 线粒体基质的pH升高 B．F1是载体蛋白，在线粒体内膜上 只起运输作用 C．在硝化细菌中，也有与酵母菌类似的电子传递系统 D．在分解脂肪时，通过该电子传递链消耗的氧将增加 B 题型剖析 $$