备课素材：细胞呼吸拓展-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

细胞呼吸拓展

1.有氧呼吸：有氧呼吸的过程包括糖酵解、柠檬酸循环、电子传递和ATP合成三个阶段，如下图所示。

（1）第一个阶段——糖酵解：该过程发生在细胞质基质中。1分子葡萄糖经多步反应过程在酶的催化作用下分解为2分子丙酮酸，释放的能量一部分转化为热能散失，一部分转移到少量的ATP中，还有一部分能量伴随该过程释放的高能电子和H+与NAD+形成少量的NADH，如下图。

（2）第二个阶段——柠檬酸循环：该过程发生在线粒体基质中。这一阶段的反应同样是经过很多步骤才完成的，糖酵解终产物丙酮酸经扩散作用进入线粒体，在水分子的参与下，经多步反应过程分解为CO2和[H]，并释放出少量的能量，这些能量一部分

转化为热能散失，一部分转移到少量的ATP中，还有一部分能量储存在NADH和FADH2中，如下图。

说明：丙酮酸在酶的作用下脱去1分子CO2，转化为1分子乙酰辅酶A（二碳单位）和1分子NADH，乙酰辅酶A进入柠檬酸循环，该循环的第一个产物柠檬酸含有3个羧基，因此也称为三羧酸循环。

（3）第三个阶段——氧化磷酸化

有氧呼吸两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上经过一系列化学反应，最终与O2结合形成水，并释放出大量的能量，形成大量的ATP。该过程包括电子传递与ATP合成两个阶段，如下图。

①电子传递：线粒体内膜上含有很多种类的膜蛋白，它们紧密地排列在一起，共同参与[H]释放的高能电子的传递和能量的转化，因此称为电子传递链。前两个阶段产生的[H]（即NADH、

FADH2）脱去氢，释放出高能电子，沿电子传递链传递给O2生成水。在此过程中电子释放的能量将H+由线粒体基质泵到线粒体膜间隙（线粒体内膜与外膜之间的空间）中，构建形成跨膜H+浓度梯度。

②ATP合成：线粒体内膜上的ATP合酶同时也是H+协助扩散的载体，能在跨膜H+浓度梯度的推动下合成ATP。

2. 无氧呼吸：无氧呼吸在细胞质基质中进行。无氧呼吸的过程可以划分为两个阶段：

（1）第一阶段与有氧呼吸的第一阶段一样，进行糖酵解，1个葡萄糖分子被分解成2个丙酮酸分子和少量［H］，分解过程中释放出少量能量，形成少量ATP （2个ATP分子）。

（2）第二阶段中，丙酮酸在不同酶的催化作用下，形成不同的产物，如乳酸或乙醇。

①在乳酸发酵反应的第二阶段，糖酵解过程的产物丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下被［H］还原为乳酸（如下图左）。

②乙醇发酵葡萄糖在无氧或缺氧条件下分解产生乙醇，并释放出二氧化碳（如上图右）。