第9讲 细胞呼吸的方式和过程——2026届高中生物学 一轮复习课件

第9讲 细胞呼吸的方式和过程 贺老师 大概念二 细胞的生存需要能量和营养物质 1 肺通气=呼吸运动 （呼吸的现象） 气体运输 细胞呼吸=呼吸作用 （呼吸的本质） 细胞内 + 糖 类 + 水 能 量 O2 O2 呼吸器官 血液循环 血液循环 呼吸器官 CO2 + CO2 【注意】呼吸≠呼吸作用 辨析细胞呼吸与呼吸 1.细胞呼吸： 指细胞内的有机物氧化分解，并释放能量的过程。也称呼吸作用。 呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 2.细胞呼吸的方式： ——有氧呼吸和无氧呼吸 依据是否需要氧气 2 有氧呼吸 是指细胞在 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 ，生成 的过程。 氧 酶 彻底氧化分解 CO2和H2O 大量能量 大量ATP 1.有氧呼吸的概念： 外膜 内膜 嵴 基质 2.场所： 细胞质基质、线粒体(主要) 3.线粒体结构特点： 外膜： 内膜 线粒体基质: 线粒体 附着与有氧呼吸相关的酶 向内折叠形成嵴：增大内膜表面积 表面光滑 含有与有氧呼吸相关的酶，还含有少量DNA和RNA (还含有核糖体，可在线粒体DNA的控制下合成少量蛋白质) 3 4.有氧呼吸的过程： 热能（大部分） ATP（少部分） 细胞质基质 少量能量 线粒体基质 少量能量 线粒体内膜 大量能量 总反应式： 糖酵解 [H]：指NADH，还原型辅酶Ⅰ 4 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 ，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 3.过程 ： 细胞质基质 2.场所： C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 总反应式 少量能量 不产能 酶 2C3H4O3 +4[H] 2C3H6O3(乳酸) + 4[H] C6H12O6 2C3H4O3 (丙酮酸) 酶 物质变化： 产能情况： 第一阶段 物质变化： 产能情况： 第二阶段 酶 2C3H4O3 +4[H] 2C2H5OH(酒精) +2CO2 葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 5 无氧呼吸 4. 不同生物无氧呼吸产物类型及原因： 产物为乳酸 乳酸菌 所有动物细胞 特殊：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚 产物为酒精+CO2 酵母菌 多数植物细胞 多数微生物 形象记忆：马吃甜玉米 直接原因： 根本原因： 酶（蛋白质）不同 基因不同或基因的选择性表达 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 5. 常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞： 病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？ 病毒不能进行细胞呼吸。它是特殊的生物体，其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。 6 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(196.65或225.94KJ/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、需多种酶 无氧呼吸和有氧呼吸的比较 7 [2024湖南卷]缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关( ) √ 细胞呼吸的意义 ①为生物体提供能量； 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽 热能 散失 能量 转移 ATP ADP Pi 能 量 细胞分裂 生长发育 主动运输 肌肉收缩 神经冲动的传导 细胞呼吸 能 量 有机物 CO2＋H2O ②生物体代谢的枢纽。 丙酮酸 葡萄糖 氨基酸 甘油 8 探究细胞呼吸的方式 一定存在有氧呼吸 一定存在有氧呼吸 一定存在无氧呼吸 一定存在产乳酸的无氧呼吸 1.根据反应物和产物 消耗O2 产生H2O 产生酒精或乳酸 无CO2释放 C6H12O6 2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量 酶 2 C2H5OH（酒精） + 2CO2 + 少量能量 C6H12O6 酶 C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量 酶 9 探究细胞呼吸的方式 4 2.根据物质的量的关系 变化特点 细胞呼吸的方式 CO2释放量=O2消耗量 CO2释放量>O2消耗量 酒精量＝CO2量 酒精量＜CO2量 不消耗O2，释放CO2 无CO2释放 只进行有氧呼吸或者+产乳酸的无氧呼吸 有氧呼吸+酒精发酵 多余的CO2来自酒精发酵 只进行无氧呼吸 有氧呼吸+酒精发酵 多出的CO2来自有氧呼吸 只进行无氧呼吸产生酒精和CO2 只进行产乳酸的无氧呼吸 10 3.根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式 探究细胞呼吸的方式 实验原理 ①装置一：NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的 ，着色液滴移动的距离代表 。 ②装置二：着色液滴移动的距离代表： CO2 细胞呼吸吸收O2的量 细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值。 实验现象-液滴移动 结　论 装置一 装置二 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 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸+产乳酸的无氧呼吸 无气体含量变化； 代表有氧呼吸 同一批发芽的种子，测其细胞呼吸的方式 当装置稳定后，看液滴的移动 1.ATP合成酶是一种功能复杂的蛋白质，与生物膜结合后能催化ATP的合成，其作用机理如图所示。 (1)在真核细胞中，ATP合成酶主要分布于____________________________(填生物膜名称)。 (2)分析此图可知H＋跨越该膜的运输方式是__________，判断依据是________________________________________。 (3)ATP在细胞内的作用是____________________________； 推测好氧型细菌细胞的________上存在该酶，理由是________________________________________________________________________。 线粒体内膜、类囊体薄膜 协助扩散 顺浓度梯度，需载体蛋白协助且不消耗能量 生命活动的直接能源物质 细胞膜 该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，而好氧型细菌的膜结构只有细胞膜 拓展：细胞呼吸和电子传递 大本p69 电化学梯度：是浓度梯度与电位梯度共同构成的跨膜电化学势能差，是生物细胞能量转换的核心机制。它由离子或分子在膜两侧的浓度差异（化学势）和电荷分布差异（电势）共同形成，驱动离子或分子从高势能区向低势能区移动。 12 2.细胞呼吸与电子传递 在真核细胞有氧呼吸的第三阶段中，还原型辅酶Ⅰ(NADH)脱去氢并释放电子(e－)，电子最终传递给O2。电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质跨膜运输到线粒体内、外膜的间隙，从而建立H＋浓度梯度，随后H＋在ATP合成酶的协助下顺浓度梯度运输到线粒体基质，并生成大量ATP，过程如图所示。 拓展：细胞呼吸和电子传递 大本p69 根据以上信息，真核细胞有氧呼吸的第三阶段中，电子传递过程发生在____________(填场所)，电子最终传递给O2后会参与________(填物质)的生成，ATP合成酶的功能是__________________________(答出两点)。 线粒体内膜 H2O 运输H＋和催化ATP的合成 13 考向1　围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念 1.(2023·广东卷，7)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是(　　) A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸 C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳 解析　游泳过程中主要由有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A正确。 A 14 8.有氧呼吸的第三阶段：NADH在酶的催化作用下释放电子和H＋，电子被镶嵌在内膜上的特殊蛋白质捕获 和传递，O2为最终的电子受体，生 成H2O。 请据图分析ATP生成的过程是什么？ 　 内膜上特殊蛋白质利用电子给予的能量将H＋泵出，构建H＋浓度梯度，H＋通过线粒体内膜上的ATP合酶顺浓度梯度进入线粒体基质，推动ATP合成。 15 场所： 细胞质基质 物质变化： 产能情况： 少量能量 场所： 线粒体基质 物质变化： 产能情况： 少量能量 酶 2C3H4O3 +6H2O 6CO2 +20[H] +4[H] C6H12O6 2丙酮酸 （C3H4O3） 酶 场所： 线粒体内膜 物质变化： 产能情况： 大量能量 24[H] +6O2 12H2O 酶 16 有氧呼吸的过程 3.有氧呼吸和体外燃烧都可以分解有机物、释放能量，从物质和能量的角度分析有什么异同？具有什么意义？课本P93 体外燃烧 有氧呼吸 物质变化 能量变化 能量释放特点 有机物→无机物 CO2+H2O 有机物→无机物 CO2+H2O 化学能→热能、光能 稳定的化学能→热能、 ATP中活跃的化学能 反应剧烈、 一次性释放能量 条件温和、 逐步释放能量 意义：保证有机物中的能量得到充分利用。 ①可使有机物中的能量逐步转移到ATP中； ②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。 17 无氧呼吸 1.在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，为什么会产生这种差异？请分析其中的原因。 苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。 2.剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？ 剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸，产生了乳酸，造成肌肉酸疼，但还是以有氧呼吸为主。乳酸能在肝脏中再次转化成葡萄糖重新利用。 18 无氧呼吸 4.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段的反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。) 　由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时， 的过程就被抑制， 的合成也会受影响。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, 就要转化成 来实现循环利用。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制 的进行。 细胞呼吸第一阶段 ATP 细胞呼吸第一阶段 NADH NAD＋ 19 光能 ATP中化学能 有机物中化学能 ATP中化学能 热能 散失 各种生命活动 所需能量 光合作用 呼吸作用 ATP的利用 细胞内的生物化学反应 酶 实质上 催化 20 →只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸或有氧呼吸+乳酸发酵。 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= O2吸收量 ④ CO2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。 ⑤ CO2释放量<O2消耗量 →可能存在脂质的氧化分解。 ⑥酒精产生量=CO2释放量 →只进行产酒精的无氧呼吸。 ⑦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。 ⑧无CO2释放 →只进行产乳酸的无氧呼吸。 21 C6H12O62C3H4O3＋4[H] 2C3H4O3＋6H2O6CO2＋20[H] 24[H]＋6O212H2O $$