第09讲 细胞呼吸①

该高中生物学高考复习课件聚焦细胞呼吸核心考点，覆盖有氧呼吸三阶段过程、无氧呼吸特点、呼吸方式判断及“液滴移动法”实验探究，对接高考评价体系，分析有氧呼吸过程（占比约45%）、方式判断（占比约30%）等高频考点，归纳过程分析、实验设计等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于高考真题实战与核心素养融合，精选2024年江苏卷线粒体功能分析、江西卷种子萌发与呼吸等真题，通过“液滴移动法”装置液滴移动差值推理呼吸方式，培养科学思维与探究实践素养，助力学生掌握反应式中水分子来源等易错点突破技巧，教师可据此精准教学，提升复习效率。

第09讲 细胞呼吸① 考点一 细胞呼吸的方式和过程 【核心要点1】有氧呼吸 【核心要点2】无氧呼吸 考点二 细胞呼吸的判断 【核心要点1】细胞呼吸方式的判断(以真核生物为例) 【核心要点2】“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式 【重要性】 细胞呼吸是细胞内有机物的氧化分解释放能量。 细胞呼吸的方式和过程·有氧呼吸【P65】 01 思考 同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有哪些不同的特点？ 1.有氧呼吸： ①概念：指细胞在 的参与下，通过多种酶的催化作用， 把葡萄糖等有机物 ，产生 ， 释放 ，生成 的过程。 氧 彻底氧化分解 CO2和H2O 能量 大量ATP ①有氧呼吸过程温和。 ②有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放。 ③有氧呼吸释放的部分能量有相当一部分储存在ATP中。 细胞呼吸的方式和过程·有氧呼吸【P65】 01 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 注：[H]代表还原型辅酶I(NADH); 可将其理解为是H+和e-的载体； NADH ⇌NAD++H++2e- ②过程： 注：葡萄糖不能进入线粒体被氧化分解，线粒体膜上无葡萄糖转运蛋白，葡萄糖先在细胞质基质中分解为丙酮酸。 有氧条件下，丙酮酸才能进入线粒体。 细胞呼吸的方式和过程·有氧呼吸【P65】 01 ③总反应式： 酶 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2+ 12H2O + 能量 不能，第三阶段生成的水中的氢元素来源于 ， 而氧元素来源于 。 因为生成物的水不是来自于反应物中的水，所以两边的水不能抵消。 思考 有氧呼吸的总反应式两边的水能不能抵消？ 前两阶段产生的[H] 第三阶段的氧气 细胞呼吸的方式和过程·有氧呼吸【P65】 01 ③总反应式： 酶 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2+ 12H2O + 能量 约34%ATP （2870KJ） 约66%热能 思考 有氧呼吸过程中产生的能量是不是全部用于合成ATP了？ 不是， 少量能量储存至ATP中，大部分能量则以热能形式散失。 细胞呼吸的方式和过程·无氧呼吸【P65】 01 2.无氧呼吸： ①概念：是指细胞在 氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过 分解，释放出 能量的过程。 没有 少量 不完全 思考 无氧呼吸具有什么特点？ ①无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。 ②无氧呼吸中葡萄糖的大部分能量仍存留在酒精或乳酸中， 没有彻底氧化分解。 细胞呼吸的方式和过程·无氧呼吸【P65】 01 ②过程：全过程是在 中进行的。 第一阶段 (与有氧呼吸第一阶段相同) 第二阶段 产生 酒精 (酶不同，产物不同) 大多数植物（如水稻根、苹果果实）、酵母菌等 产生 乳酸 (酶不同，产物不同) 高等动物、乳酸菌和少数植物器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等) 注：无氧呼吸第二阶段无能量产生，能量主要储存在酒精或乳酸中。 细胞质基质 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。 注：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。 细胞呼吸的方式和过程·无氧呼吸【P65】 01 ③总反应式： 思考 不同生物无氧呼吸的产物不同，直接原因是？根本原因是？ 直接原因： 。 根本原因： 。 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+ 少量能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 →找蛋白质：催化反应的酶不同 →找基因：控制酶合成的基因不同 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 需氧、酶 不需氧、酶 产物 能量 相同点 过程 葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同 实质 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 细胞质基质和线粒体 分解有机物，释放能量，合成ATP 细胞质基质 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 大量 少量 细胞呼吸的方式和过程·小结【P65】 01 板书：有氧呼吸和无氧呼吸总反应式 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 考向1　围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念【P66】 01 C 产生ATP:有氧呼吸第2.3阶段；消耗ATP:DNA复制、合成蛋白质等生命活动，√； 线粒体外膜和内膜功能不同，所以分布的蛋白质有所不同，√； 有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，×； ②线粒体内膜:6O2+24[H]→12H2O;③线粒体基质:2C3H4O3+6H2O→6CO2+20[H]，√； 线粒体外膜 线粒体内膜 线粒体基质 2.(2024·江西卷，5)农谚有云：“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发，是“百谷”丰收的基础。下列关于种子萌发的说法，错误的是(　　) A.种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高 B.水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞 C.水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成 D.光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上 考向1　围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念【P66】 01 C 种子萌发时，细胞代谢会增强，可推知细胞内自由水所占的比例会升高，√； 水进入细胞的方式包括自由扩散和协助扩散（需要水通道蛋白），√； 有氧呼吸第一阶段:C6H12O6→2C3H4O3+4[H]，水没有直接参与丙酮酸的生成，×； 光合作用的光反应阶段，叶绿体中光合色素吸收的光能可以将水分解， 该过程发生在类囊体薄膜上，√； 3.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 考向1　围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念【P66】 01 D 有氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源，×； 人体骨骼肌细胞无氧呼吸只产生乳酸，不产生CO2，×； 无氧呼吸产生NADH用于第二阶段还原丙酮酸，无氧呼吸第二阶段不合成ATP，×； 无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同，都在细胞质基质，√； 【资料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。 【素养提升】ATP合成酶【P69】 01 (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: 。 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 【资料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。 【素养提升】ATP合成酶【P69】 01 (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: 。 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 【资料2】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。 【素养提升】细胞呼吸与电子传递【P69】 01 电子传递过程中 释放能量 电子传递过程中 释放能量 主 主 主 协 H+顺浓度梯度运输 产生势能， 可用于合成ATP. 【素养提升】细胞呼吸与电子传递【P69】 01 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 4.细胞呼吸过程中形成的NADH等物质通过电子传递系统将电子传递给氧生成水，并偶联ATP合成的过程称为氧化磷酸化，如图为细胞呼吸过程中电子传递和氧化磷酸化过程。已知人体棕色脂肪细胞线粒体内膜上有一种特殊的通道蛋白UCP，可与ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H+回收到线粒体基质。下列说法错误的是(　 ) 考向2 围绕有氧呼吸中的电子传递链，考查科学思维【P66】 01 A A.膜间隙高浓度的H+全部来自有机物的分解 B.NADH中的能量可通过H+的电化学势能转移到ATP中 C.蛋白质复合体运输H+和ATP合成酶复合体运输H+的方式分别为主动运输和协助扩散 D.寒冷条件下棕色脂肪细胞被激活时，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能所占比例 明显增加 01 已知人体棕色脂肪细胞线粒体内膜上有一种特殊的通道蛋白UCP，可与ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H+回收到线粒体基质。 来自细胞有氧呼吸第一阶段和第二阶段，即来自有机物和水，×； NADH中的能量→H+电化学梯度势能→ATP中的能量，√； 蛋白质复合体+电子传递释放的能量→主动运输，ATP合成酶→协助扩散，√； UCP转运H+，线粒体内膜两侧的H+浓度差降低→有氧呼吸合成的ATP减少， 以热能形式散失的能量增加，√； 5.有氧呼吸氧化分解葡萄糖时，葡萄糖中的氢以质子、电子形式脱下并传递，最终转移到分子氧生成水。研究发现，电子沿一系列特定载体传递时，会促使线粒体从其基质内把质子泵入内外膜间隙积累，产生内膜两侧的质子浓度梯度。当质子流沿内膜上ATP合成酶的质子通道进入基质时，驱动ATP合成。下列分析错误的是(　　) A.电子、质子的有序传递有利于能量逐步释放 B.ATP分子中的化学能直接来自电子 C.各种电子载体可能是不同种类的专一蛋白质 D.质子流从线粒体内膜进入基质时伴随着放能反应 考向2 围绕有氧呼吸中的电子传递链，考查科学思维【P66】 01 B 由题意可得，√； 来自H+顺浓度梯度运输产生的势能，×； “电子沿一系列特定载体传递”可知，电子载体可能是不同种类的专一蛋白质，√； ATP合成(需要吸能)←伴随着放能反应释放能量，√； 细胞呼吸方式的判断·以真核生物为例【P67】 02 【依据一】根据反应物和产物判断 ①消耗O2或产生H2O→一定存在 呼吸。 ②产生酒精或乳酸→一定存在 呼吸。 【依据二】物质量的关系 ①CO2= O2→ 。 ②CO2＞O2→ 。 ③CO2＜O2→ 。 【依据三】场所 ①只在细胞质基质中→ 。 ②有线粒体参与 → 。 有氧 无氧 注:若无CO2释放为产生乳酸的无氧呼吸。 有氧呼吸/有氧呼吸+产生乳酸的无氧呼吸 有氧呼吸+产生酒精的无氧呼吸 注:差值为无氧呼吸量 存在脂肪等的氧化分解 无氧呼吸 有氧呼吸/有氧呼吸+无氧呼吸 注:脂肪的H含量高，耗氧量高 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。 2.实验原理： ①装置一： NaOH溶液的作用是： ， 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： 。 探究细胞呼吸的方式·液滴移动法【P67】 02 吸收细胞呼吸产生的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 即:容器中气压变化由O2决定 即:容器中气压变化由CO2和O2决定 即:容器中气压变化由O2决定 即:容器中气压变化由CO2和O2决定 3.实验结果及结论： 探究细胞呼吸的方式·液滴移动法【P67】 02 实验结果 结论 装置一 液滴 装置二 液滴 不动 不动 不动 右移 左移 右移 左移 不动 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 4.注意事项： ①若所放植物组织为绿色组织，整个装置必须 处理， 否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 ②为防止微生物呼吸对实验结果造成干扰，应将装置进行 处理。 5.误差校正： 为使实验结果准确，防止气压、温度等物理膨胀因素 所引起的误差，还应设置对照(装置三)。 对照实验中将所测定的生物材料选择： ， 其他条件均不变。 探究细胞呼吸的方式·液滴移动法【P67】 02 遮光 灭菌 煮熟的种子 1.植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 考向　围绕细胞呼吸类型的判断，考查演绎与推理能力【P68】 02 C 无CO2释放，可排除进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸，√； 无氧条件下，产生CO2→表明进行了产生酒精和CO2的无氧呼吸，√； 两个无氧呼吸过程都只有第一阶段产生ATP(完全相同)，故产生的ATP一样多，×； 酒精是脂溶性的物质，跨膜运输方式是自由扩散，不消耗能量，√； 2.研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中， 线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(　　) A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱 C.有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快 D.无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATP 考向　围绕细胞呼吸类型的判断，考查演绎与推理能力【P68】 02 D 碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所，不能正常进行有氧呼吸，√； 有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使其有氧呼吸减弱，√； WT线粒体正常，有氧条件下，能获取更多的能量，生长速度比△sqr快，√； 无氧呼吸发生在细胞质基质，与线粒体无关，所以二者产生ATP的量相同，×； 3.鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天。其细胞呼吸过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A.鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物可以是乳酸或者酒精和CO2 B.鲫鱼细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失 C.骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与 D.图示两种细胞线粒体中与呼吸作用有关的酶不完全相同 考向　围绕细胞呼吸类型的判断，考查演绎与推理能力【P68】 02 B 其他组织细胞→产生乳酸，骨骼肌细胞→产生酒精，√； 鲫鱼细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分储存在乳酸或酒精中，×； 由图可知，骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与，√； 酶具有专一性，产物不完全相同，则有关的酶不完全相同，√； 关键·真题必刷【P68】 1.(2024·湖北卷，9)磷酸盐体系(HPO42-/H2PO4-)和碳酸盐体系(HCO3-/H2CO3)是 人体内两种重要的缓冲体系，下列叙述错误的是(　　) A.有氧呼吸的终产物在机体内可转变为HCO3- B.细胞呼吸生成ATP的过程与磷酸盐体系有关 C.缓冲体系的成分均通过自由扩散方式进出细胞 D.过度剧烈运动会引起乳酸中毒说明缓冲体系的调节能力有限 C 有氧呼吸的终产物为CO2和H2O→H2CO3→H+和HCO3-，√； ADP+Pi+能量→ATP，√； 这些离子携带电荷，不能通过自由扩散方式进出细胞，×； 机体内环境中的缓冲物质能够对乳酸起缓冲作用， 但过度剧烈运动会引起乳酸中毒说明缓冲体系的调节能力有限，√； 关键·真题必刷【P68】 2.(2024·福建卷，9)科研人员用CCK－8试剂盒检测化合物M对肝细胞增殖的作用效果。该试剂盒的检测原理：在活细胞线粒体脱氢酶催化产物的介导下，试剂盒中无色的WST－8被还原成橙黄色甲攒，通过检测反应液颜色深浅判定活细胞的相对数量。下列叙述正确的是(　　) A.WST－8可影响肝细胞线粒体脱氢酶的专一性 B.线粒体脱氢酶参与肝细胞有氧呼吸的第一阶段 C.用该方法对肝细胞增殖情况检测无需控制反应温度 D.若M促进肝细胞增殖能力越强则反应液颜色越深 D WST－8是线粒体脱氢酶催化的底物，不会影响酶的专一性，×； 线粒体脱氢酶参与有氧呼吸第二阶段，×； 酶的活性受温度影响，因此检测时需要控制反应温度，否则会影响检测结果，×； 增殖能力越强→细胞数量越多→反应液颜色就越深，√； 关键·真题必刷【P68】 3.(2024·安徽卷，3)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)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PFK1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(　　) A.在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B.PFK1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PFK1活性的调节属于正反馈调节 D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 D 磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶，×； 当PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，活性改变，但没有变性失活，×； 根据题意可知，该调节机制可保证细胞中能量的供求平衡→负反馈调节，×； 运动时，肌细胞需要的能量多：结合增多→细胞呼吸速率加快→产生能量增加，√； 关键·真题必刷【P69】 4.(2024·重庆卷，7)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在题图所示代谢过程。其中，PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物，进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力，若环境中存在乳酸，PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是(　　) D 关键·真题必刷【P69】 A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧 B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜 C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力 D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H] 增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力，若环境中存在乳酸，PC酶的活性会被抑制。 反应物是丙酮酸，产物是[H]，即有氧呼吸第二阶段，无直接需氧环节，×； 有氧呼吸第二阶段：场所在线粒体基质，×； 无氧呼吸产生乳酸→PC酶活性被抑制→降低细胞毒性T细胞的杀伤能力，×； 有氧呼吸第一阶段+有氧呼吸第二阶段(图中的4步)→至少5步，√； $$