第12讲：细胞呼吸方式

2026届高考一轮复习 第12讲 细胞呼吸的方式 1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为 生命活动可以利用的能量。 　 2.实验：探究酵母菌的呼吸方式。 课程目标 2 考情分析 1．从命题题型和内容上看，试题以选择题为主，也会在非选择题中出现。主要从以下几方面考查：细胞呼吸的过程、呼吸方式的判断、细胞呼吸原理的应用等。 2．从命题思路上看，从以下几个方面进行考查 (1)结合课本其他基础实验考查课本内实验基础知识； (2)常结合细胞代谢（物质运输、光合作用）考查综合分析能力。 复习目标 1.基于细胞呼吸过程中物质与能量的变化，形成物质与能量观。(生命观念) 2．通过分析细胞呼吸产生CO2的曲线模型，理解影响细胞呼吸的因素。(科学思维) 3．通过探究细胞呼吸方式的实验，提高对生物学问题进行初步探究的能力。(科学探究) 4．结合细胞呼吸的原理，解释生产和生活中相关实例蕴含的生物学原理。(社会责任) 考情解码·考点定标 3 细胞呼吸的概念 细胞呼吸是指_______在_______经过一系列的________，生成 ，释放出________并生成_________的过程。 有机物 细胞内 氧化分解 二氧化碳或其他产物 能量 ATP 分解有机物，释放能量 。 2、细胞呼吸的实质: 有氧呼吸和无氧呼吸。 3、细胞呼吸的类型: 一、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 分析变量: ③无关变量: ①自变量: ②因变量: 分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳 1.提出问题 2.作出假设 3.设计实验 5.分析结果 6.表达与交流 酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸吗？ 酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 影响实验结果的可变因素 CO2和酒精 有氧、无氧 温度、pH、培养液的浓度和体积 4.进行实验 一、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 1、实验材料 酵母菌是一种单细胞真核生物，依赖外来的有机物进行异养生活，繁殖速度快，易培养。在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，广泛分布于自然界中，尤其是葡萄等水果和蔬菜上更多。 繁殖方式：无性生殖和有性生殖。 ①无性生殖：主要有芽殖和裂殖两种方式，芽殖最常见。 ②有性生殖：形成子囊和子囊孢子。 一、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 变浑浊 溴麝香草酚蓝 灰绿色 变浑浊，说明有CO2的产生，出现变浑浊又澄清，说明产生过量CO2。 实验中出现出现澄清石灰水变浑浊又变澄清的现象，原因是？ 一、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 2、实验原理 (1)配制酵母菌培养液（10g酵母菌＋240ml质量分数为5%葡萄糖溶液）。 (2)检测CO2产生的多少的装置如图所示。 ①煮沸：杀菌与去除溶解氧 ②冷却：防止高温杀死酵母菌　 　 目的是：清除空气中的CO2 消耗完B瓶中的O2，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。 澄清石灰水可以换成溴麝香草酚蓝水溶液 对比实验 一、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 3、实验过程 (3) 检测酒精的产生：从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。 注意：葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生反应，应适当延长酵母菌的培养时间以耗尽溶液中的葡萄糖。 3、实验过程 一、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 条件 澄清石灰水 酸性重铬酸钾溶液 有氧 无氧 变混浊程度高／快 不变灰绿色 变混浊程度低／慢 出现灰绿色 酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。 在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2 4、实验现象 5、实验结论 一、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 对比实验 实验组 实验组 实验组 设置两个或两个以上的实验组，通过对比结果比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫对比实验。 对比实验不设对照组,均为实验组,是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照实验”。 科学方法 该实验中，设置有氧和无氧两种条件的实验结果都是事先未知的，都是实验组。 12 对照实验的类型及实验组、对照组的确认 空白对照 对照组为自然状态下不作处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组 自身对照 实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组 相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论 条件对照 即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组 A．培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾以便检测乙醇的生成情况 B．仅根据装置一乙瓶溴麝香草酚蓝溶液是否变为黄色无法判断酵母菌的呼吸方式 C．装置二有色液滴不再移动，说明培养液中的酵母菌已经死亡 D．若装置二有色液滴左移，说明酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸 1、某兴趣小组利用富含葡萄糖的培养液培养酵母菌，并利用以下两套装置探究酵母菌的呼吸方式。下列叙述正确的是 （     ）  反应结束后 或者反应已经结束 右移 B 练习巩固 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。 1、概念： 氧 酶 彻底氧化分解 二氧化碳和水 大量能量 大量ATP 2、反应场所： 。 线粒体（主要）、细胞质基质 2、有氧呼吸 二、细胞呼吸 外膜 内膜 线粒体基质 嵴 3.请从结构与功能观的角度，分析线粒体的结构有哪些适于其功能（有氧呼吸的主要场所）的特点？ 线粒体电镜照片 线粒体_____上和_____中分布有许多催化有氧呼吸的酶； ，增大内膜与氧气的接触面积。 内膜 基质 线粒体内膜向内折叠形成嵴 疑惑：无线粒体的细胞或生物一定不能进行有氧呼吸吗？ 不一定 不能，如哺乳动物成熟的红细胞。 真核细胞： 原核细胞： 能，如好氧细菌，利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸。 二、细胞呼吸 4、过程： 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 热能（大）、ATP（小） 热能（大）、ATP（小） 热能（大）、ATP（小） 二、细胞呼吸 [H]=NADH(还原型辅酶I) 易错提醒 (1)葡萄糖不能进入线粒体被氧化分解。葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸，在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体与氧气反应生成CO2和水。 (2)三个阶段中有[H]产生的是前 阶段，[H]中的H来自 ，用于与O2反应生产 。 (3)葡萄糖中的化学能被转化成热能和ATP中活跃的化学能。 (4)有氧呼吸三个阶段都产生能量，其中产生能量最多的是第 阶段。 (5)有氧呼吸反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第 阶段被利用；产物中的二氧化碳和水分别在第 阶段形成。 一二 葡萄糖和水 水 三 一、二、三 二、三 二、细胞呼吸 5、有氧呼吸总反应方程式与各元素的来源和去路 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 (1)有氧呼吸生成物水中的氧全部来 ,场所是线粒体内膜。 (2)水在第二阶段参加反应，生成二氧化碳。二氧化碳中的氧来于 。 (3)细胞呼吸的底物并不是只有葡萄糖，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。 水和葡萄糖 O2 二、细胞呼吸 补充：电子传递和氧化磷酸化（有氧呼吸第三阶段） (1) [H] 在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2和H＋结合，生成了H2O。 (2) 线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。 二、细胞呼吸 (3) H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成（在一定范围内，线粒体内膜两侧的H＋浓度差越大，ATP合成越多）。 二、细胞呼吸 补充：电子传递和氧化磷酸化（有氧呼吸第三阶段） 辨析“NADH”和“NAD＋” 生物利用的能量来自糖类等有机物中的化学能，细胞需通过有机物的逐步氧化分解，将有机物中的能量一部分储存在ATP中，成为细胞能直接利用的能量形式。有机物的氧化是逐步脱氢和失电子的过程。 (填“NADH”或“NAD＋”)是电子和氢离子的载体，能够与糖氧化过程中 脱下来的氢离子和电子结合，形成 (填“NADH”或“NAD＋”)。 NAD＋ NADH 二、细胞呼吸 【教材隐性知识】“源于必修1 P93思考讨论”与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？ 区别： 有氧呼吸过程温和 有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放 释放的部分能量储存在ATP中，其余的以热能形式散失。 意义：可使有机物中的能量逐步转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定 二、细胞呼吸 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 ： 全过程是在细胞质基质中进行的。 2.场所： 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 3、无氧呼吸 二、细胞呼吸 24 ①C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 能量（少） ②C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸） + 能量（少） 4.无氧呼吸总反应式： 思考：不同生物无氧呼吸的产物不同， 直接原因是？ 根本原因？ 酶种类不同 控制合成相关酶的基因不同 注：微生物的无氧呼吸叫做发酵。 产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。但工业上的发酵并非完全无氧，比如醋酸发酵。 酵母菌 多数植物细胞 多数微生物 乳酸菌 所有动物细胞 特殊：马铃薯块茎、 甜菜块根、玉米胚 二、细胞呼吸 人体肌细胞无氧呼吸产生的的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡糖糖。P94 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 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。 有氧：与O2结合生成水 无氧：将丙酮酸还原成酒精或乳酸 进行无氧呼吸时，葡萄糖分子中的能量的去路？主要去路? 葡萄糖分解产生的[H]在有氧和无氧时的去路有何不同? 大部分存留在酒精或乳酸中、小部分储存在ATP中、以热能形式散失 二、细胞呼吸 5. 常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞 知识点2  细胞呼吸的方式和过程 葡萄糖中的能量 储存在酒精/乳酸中（大部分） 无氧呼吸 释放出来的能量 （小部分） 热能散失（大部分） 合成ATP（少部分） 注意： 无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，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。　　 （5）能量去向： 二、细胞呼吸 （6）意义 ①生物在缺氧环境下，可以通过无氧呼吸释放少量能量维持生命活动。 ②无氧呼吸产生ATP的速度非常快，可以使肌肉在短暂的剧烈活动期间获得所需能量。 注意： ①无氧呼吸只在第一阶段产生能量和[H]。 ②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； ③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。　　　 二、细胞呼吸 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 产物 能量 ATP产生阶段 相同点 联系 实质 意义 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 O2、多种酶 无O2参与、多种酶 彻底分解为12H2O+6CO2 不彻底分解为2酒精和2CO2或2乳酸 大量能量(32ATP)，大部分能量以热能散失 少量能量(2ATP)，大部分能量储存在乳酸或酒精中 三个阶段均产生ATP 仅在第一阶段产生ATP 分解有机物，释放能量，合成ATP 第一阶段反应完全相同，且都在细胞质基质中进行 为生物体的各项生命活动提供能量 三、细胞呼吸类型的判断及计算方式 2、细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去向 物质 来源 去向 [H] ①有氧呼吸：C6H12O6和H2O； ②无氧呼吸：C6H12O6 ①有氧呼吸：与O2结合生成水；②无氧呼吸：还原丙酮酸 ATP 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 用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动 三、细胞呼吸类型的判断及计算方式 无氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路 无氧呼吸中的[H]和ATP都是在第 阶段产生的，场所是细胞质基质。其中[H]在第 阶段被全部消耗。 一 二 有氧 无氧 无氧 无氧 有氧 三、细胞呼吸类型的判断及计算方式 3、依据反应方程式和发生场所判断细胞呼吸的方式 ① ② 注意 ①NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的CO2，着色液滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量。 ②着色液滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值。 4、“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式 三、细胞呼吸类型的判断及计算方式 ① ② 实验结果 结论 ① ② 不动 不动 不动 右移 左移 右移 左移 不动 左移 左移 只进行产生乳酸的无氧呼吸 只进行产生酒精的无氧呼吸 同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 注意 ③为防止微生物呼吸对实验结果造成干扰，应将装置进行灭菌处理。 ④还应设置对照。对照实验中将所测定的生物材料灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。 三、细胞呼吸类型的判断及计算方式 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还有脂质 1.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。 2.如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰， 应对装置及所测种子进行消毒处理。 3.为防止气压、温度等物理因素引起 误差，应设置对照实验，将所测的 生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他 条件均不变。 蒸馏水 5mL 注意 三、细胞呼吸类型的判断及计算方式 34 (1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝ 。 (2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝ 。 (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 。 （4）消耗等量的葡萄糖时需要的 <m></m> 和产生的 <m></m> 的物质的量，有氧呼吸需要的 <m></m> 有氧呼吸和无氧呼吸产生的 <m></m> 之和为_____________ C6H12O6 酶 2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2 C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 1∶6∶6 1∶2∶2 1∶3 三、细胞呼吸类型的判断及计算方式 5、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) 35 课堂小结 1.(2024·江苏卷，6)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是(　　) A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP B.①②分布的蛋白质有所不同 C.有氧呼吸第一阶段发生在③ D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所 有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质 C 真题感知·命题洞见 2．（2023·广东·高考真题）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 A 解析：游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，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。 真题感知·命题洞见 38 无氧呼吸第二阶段不合成ATP 3.(2025·福建泉州模拟)剧烈运动时，人的骨骼肌细胞既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，下列关于骨骼肌细胞呼吸作用的叙述，正确的是(　　) A.无氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源 B.无氧呼吸产生的CO2是有氧呼吸的三分之一 C.无氧呼吸产生NADH为第二阶段ATP合成提供能量 D.无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同 有氧呼吸 人体骨骼肌细胞无氧呼吸只产生乳酸，不产生CO2 D 真题感知·命题洞见 4.（2025·山东）关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是（     ） A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料 B．有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料 C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失 A、有氧呼吸的前两个阶段不需要氧气的参与，第三阶段需要氧气作为原料，A错误； B、有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应，产生二氧化碳、[H]，释放少量能量，B正确； C、无氧呼吸第一阶段产生NADH，第二阶段消耗NADH，C错误； D、经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中，只释放出少量能量，D错误。 真题感知·命题洞见 B 5．（2025·江苏·高考真题）关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较 分析，下列叙述正确的是（     ） A．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同 B．有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与 C．呼吸作用都能产生[H]和ATP D．无氧呼吸的产物都有CO2 葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，都发生在细胞质基质中 有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，O2参与的是第三阶段（与[H]结合生成水） 人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2；酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精 C 真题感知·命题洞见 2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20[H]＋少量能量 24[H]＋6O212H2O＋大量能量 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS C6H12O62丙酮酸＋4[H]＋少量能量 $$