3.3 细胞呼吸的原理和应用 课件 2025—2026学年高一上学期生物人教版必修1

1.生物体生命活动的主要能源物质是什么？ 2.生物体新陈代谢所需能量的直接来源是什么？ 糖类，在糖类中起主要作用的是葡萄糖； ATP 积极思维：葡萄糖中储存的能量是如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP的呢？ 情境导入 第三节 细胞呼吸---能量的转化和利用 第三章 细胞中能量的转换和利用 积极思维：动物细胞呼吸会产生CO2并释放能量吗？ 除去空气中的CO2 检测是否除尽CO2 检测生成的CO2 现象：在重复实验时，在玻璃钟罩内放置了一个温度计，发现钟罩内的温度有所上升； 产生能量 热能（维持体温） 用于生命活动（与ATP的合成相关联） 3 一、细胞有氧呼吸是大多数生物获取能量的主要途径 细胞呼吸主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为CO2或其他物质，同时释放出能量并生成ATP的过程； 1.细胞呼吸定义： 2.实质： 3.呼吸类型： 分解有机物，释放能量； 有氧呼吸和无氧呼吸； 4.有氧呼吸： （1）定义： （2）场所： 指细胞在O2 的参与下，细胞内的有机物彻底氧化分解产生CO2和H2O ，同时释放能量，生成大量ATP的过程。 细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜） 附：线粒体结构模式图： （3）有氧呼吸过程 第一阶段（糖酵解）： C6H12O6 酶 2C3H4O3＋ 4[H]＋少量能量 4[H] 丙酮酸 少量能量 葡 萄 糖 酶 注： 细胞呼吸产生的[H]是NADH（还原型辅酶Ⅰ）； 光合作用产生的[H]是 NADPH（还原型辅酶Ⅱ）； 细胞质基质 反应式： 第二阶段（柠檬酸循环或三羧酸循环）： 线粒体基质 丙酮酸在多种酶的催化下， 先转化成乙酰辅酶 A，再形成柠檬酸，柠檬酸进一步分解，因此该过程也称作柠檬酸循环或三羧酸循环（TCA循环）。上述过程生成CO2，同时产生大量［H］并释放少量能量。部分水也参与了这一阶段的反应。这一阶段把糖类、蛋白质和脂肪等物质代谢联系起来，也是能量代谢的枢纽。 20[H] 柠檬酸 循环 C-C 乙酰辅酶A CO2 少量能量 C-C-C 丙酮酸 酶 2C3H4O3+6H2O 6CO2＋20[H]＋少量能量 酶 反应式： 乙酰辅酶A和柠檬酸循环 乙酰辅酶A是辅酶A的乙酰化形式。 柠檬酸循环是三大营养物质分解代谢的最终共同途径。 CO2+H2O 合成ATP 柠檬酸循环 乙酰 辅酶A 蛋白质 糖类 脂肪 这一阶段把糖、脂肪和蛋白质等物质代谢联系起来，也是能量代谢的枢纽。 意义 第三阶段（氧化磷酸化）: 线粒体内膜 4[H](第一阶段产生的[H]) 20[H] 24[H]+6O2 12H2O+大量能量 酶 柠檬酸循环 C-C-C 丙酮酸 酶 C-C 乙酰辅酶A 24[H] O2 H2O ＋ 反应式： 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 判断：有氧呼吸每个阶段都需要O2参与（ ） × （3）有氧呼吸过程 C6H12O6 2丙酮酸（C3H4O3） 酶 6CO2 4[H] 少量能量 少量能量 酶 6H2O 20[H] 12H2O 6O2 酶 大量能量 线粒体基质 细胞质基质 Ⅱ Ⅰ Ⅲ 线粒体内膜 过程 场所 反应式 第一阶段 第二阶段 第三阶段 总反应式   细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 （3）有氧呼吸过程 (1)产生CO2的阶段 ；(2)产生H2O的阶段 ； (3)氧气参与的阶段 ；(4)产生能量的阶段 ； (5)产生能量最多的阶段 ；(6)产生[H]的阶段 ； (7)消耗[H]的阶段 ；(8)消耗H2O的阶段 ； 第二阶段 填空： 第二阶段 第三阶段 第三阶段 一、二、三阶段 第三阶段 第一、二阶段 第三阶段 C6H12O6 酶 2C3H4O3＋ 4[H]＋少量能量 2C3H4O3+6H2O 6CO2＋20[H]＋少量能量 酶 24[H]+6O2 12H2O+大量能量 酶 注： ①线粒体只能吸收丙酮酸，不能吸收葡萄糖； ⑤线粒体并不是进行有氧呼吸的必要条件，需氧型原核生物也可进行有氧呼吸，如醋酸菌：有氧呼吸在细胞质基质和细胞质膜上进行； ③有氧呼吸反应式中的能量不能写成ATP，因为大部分能量是以热能形式散失，只有少部分储存在ATP中； ②有氧呼吸三个阶段所需酶不同，因为酶具有特异性/专一性； 1mol葡萄糖释放2870KJ的能量，其中约有997KJ的能量储存在ATP中（转换效率大约34%），其余主要以热能的形式散失 ④有氧呼吸过程中的能量转化：有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能； ⑥并不是所有的真核生物都进行有氧呼吸，如蛔虫； 3. 下列与有氧呼吸过程有关的叙述,错误的是 A. 产生水和利用水的场所是不同的 B. 三个阶段均有ATP产生,但形成的场所不同 C. 三个阶段均有[H ]产生,但形成的场所不同 D. O2的利用与CO2的形成不在同一场所 C 习题巩固： 1.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是 A．葡萄糖→丙酮酸→水 B．葡萄糖→丙酮酸→氧 C．葡萄糖→氧→水 D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳 D 2．在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将 ①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳 ③在线粒体中被消耗 ④在线粒体和细胞质中被消耗 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ A 4.右图是有氧呼吸过程图解，请依据图回答： （1）在长方框内依次写出①、②、③所代表的物质名称。 。 （2）内依次填出④、⑤、⑥所代表的能量的多少。 。 （3）有氧呼吸的主要场所是 ，进入该场所的物质主要是 。有氧呼吸的反应式可以写成： 。 （4）产能最多阶段的场所为 。 丙酮酸 水 二氧化碳 少量 少量 大量 线粒体 丙酮酸 线粒体内膜 C6H12O6+6H2O+6O2 酶 6CO2+12H2O+能量 5.下图为有氧呼吸过程图解，请分析回答： (1)甲图中A物质是 ，产生的场所是 ，B物质是________，C物质是 。 (2)乙图表示的是有氧呼吸过程的第 阶段，这里的磷脂双分子层是线粒体的_____膜(填“内”或“外”)。 (3)有氧呼吸产生的 CO2中的氧来自 。 丙酮酸　 细胞质基质 CO2　 三　 葡萄糖和水 内 O2　 15 苹果储存久了，会有什么气味散发出来？ 剧烈运动后上肢和下肢骨骼肌往往会产生什么感觉？ ？ 二、细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量 是指在无氧或缺氧的条件下，细胞通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为乙醇和二氧化碳或分解为乳酸等物质，同时释放较少能量的过程。 全过程都在细胞质基质中 判断：只有在无氧条件下才进行无氧呼吸（ ） × 1.定义： 2.场所： 3.无氧呼吸过程： 葡萄糖 丙酮酸+[H] 无O2 乙醇+CO2 酶 （高等植物、酵母菌） 乳酸 酶 酶 少量能量 第一阶段 第二阶段 无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段相同 （动物和人、乳酸菌） 17 过程 反应式 第一阶段 第二阶段 大多数植物、酵母菌 动物、乳酸菌 总反应式： 大多数植物、酵母菌: 动物和人、乳酸菌、马铃薯块茎，甜菜块根，玉米胚: 3.无氧呼吸过程： C6H12O6 酶 2C2H5OH（乙醇）+2CO2+少量能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 C6H12O6 酶 2C3H4O3＋ 4[H]＋少量能量 2C3H4O3＋ 4[H] 酶 2C2H5OH＋2CO2 2C3H4O3＋ 4[H] 酶 2C3H6O3 18 注： ①无氧呼吸只有第一阶段产生少量能量，第二阶段不产生能量 ； ②无氧呼吸释放能量少的原因是：进行不彻底的氧化分解，部分能量储存在不彻底的氧化产物酒精或乳酸中； ③无氧呼吸中能量变化是：有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能以及乙醇或乳酸中的化学能； 有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解: 有氧呼吸与无氧呼吸的比较:   有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 反应条件 需要O2、相关酶等 不需要O2、需要相关酶等 反应 场所 产物 CO2、H2O 乙醇和CO2或乳酸 能量 转化 特点 有机物彻底氧化分解，释放大量能量 有机物不完全氧化分解，释放少量能量 相 同 点 细胞质基质，线粒体基质，线粒体内膜 细胞质基质 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能以及乙醇或乳酸中的化学能 有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，实质都是分解有机物，释放能量 三、实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式 ①酵母菌是兼性厌氧型生物，有氧和无氧条件下都能够生存； 1.原理： 法二：CO2＋蓝色的溴麝香草酚蓝水 溶液→由蓝色变为绿色再变为黄色；变成黄色时间长短和CO2含量有关； ③酒精的检测： 酒精＋酸性重铬酸钾（橙色）→灰绿色； ②CO2的检测： 法一： CO2＋澄清石灰水→变浑浊， 且浑浊程度与CO2产量有关； 注：检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行，因为葡萄糖能和酸性重铬酸钾反应。 2.步骤： ①甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是消除空气中CO2； ②乙组中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽氧气，确保通过澄清石灰水的二氧化碳是无氧呼吸产生的； 注：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，才可以加入酵母菌，原因是：高温会杀死酵母菌； 3.实验现象： ①甲、乙装置中澄清石灰水均变浑浊，但甲组比乙组更浑浊；溴麝香草酚蓝水溶液均由蓝色变成黄色，且甲组比乙组变黄色时间更短； ②酸性条件下橙色的重铬酸钾与A瓶中溶液反应无颜色变化，B瓶则由橙色变为灰绿色； 4.实验结论： 判断： ①可通过澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式（ ） ②可通过澄清石灰水的浑浊程度来判断酵母菌的呼吸方式（ ） × √ C6H12O6 有O2 无O2 CO2（大量）＋H2O C2H5OH＋CO2（少量） 酵母菌 1．细胞呼吸是维持生物体生命活动的基本保证。 2．细胞呼吸释放的能量，一部分以热的形式散失，一部分主要储存在ATP中，供给生物体的各种生命活动。 3．ATP为细胞的生命活动提供了动力。 4．生物体的各种运动，一些生物的放电、发光现象，物质的主动运输，细胞的分裂和生长等，都需要消耗ATP所提供的能量。 四、细胞呼吸产生能量的利用 肌细胞收缩 萤火虫发光 电鳗放电 细胞分裂 1.用纱布或“创口贴”包扎伤口，增加通气量，抑制破伤风杆菌等厌氧菌的无氧呼吸； 2.酿酒时，前期：通气，促进酵母菌有氧呼吸，有利于菌种的繁殖；后期：密封，促进酵母菌无氧呼吸，有利于生产酒精； 3.提倡有氧运动，剧烈运动会产生乳酸导致肌肉酸痛； 4.储存粮食、种子时： 低温、低氧、干燥； 储存蔬菜、水果时： 零上低温、低氧、低湿； 附：细胞呼吸的应用实例： 附：蔬菜、水果储藏时的“三低” (1) 低温:适当降低温度可以降低酶的活性,从而降低呼吸消耗。但是值得注意的是,对于蔬菜、水果等含水量较多的材料,储藏的温度不宜过低,一般应保持零上低温。 (2) 低氧:在较低浓度的氧气环境中,有氧呼吸较弱,而无氧呼吸又被抑制,从而可以达到总细胞呼吸弱、有机物消耗少的效果。需要说明的是,在完全无氧的情况下,无氧呼吸较强,且会产生酒精或乳酸等物质,不利于储藏。 (3) 低湿:在一定范围内,呼吸速率随着组织含水量的减少而减弱,因此在储藏种子时应使其处于风干状态。但是储藏蔬菜、水果时应使其保持一定的含水量,以达到保鲜的效果。 5.水稻生产中的适时露田和晒田，中耕松土等措施，都是为了促进根细胞的有氧呼吸，为主动运输提供能量，有利于矿质元素的吸收； 红色液滴 装置1 装置2 呼吸类型 移动方向 有氧呼吸 无氧呼吸 同时进行有氧呼吸、无氧呼吸 附：细胞呼吸方式的判断： 判断：人在剧烈运动时产生的CO2比消耗的O2多（ ） 左移 不动 不动 右移 左移 右移 × 无氧：C6H12O6→2CO2 有氧：C6H12O6+6O2→6CO2 6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2 叶绿体 光能 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 附：光合作用和呼吸作用的关系 O2、C6H12O6（分解成丙酮酸后进入线粒体利用） CO2 1.检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列描述正确的是 A．如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行有氧呼吸 B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，则酵母菌只进行无氧呼吸 C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生二氧化碳 D．酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾变灰绿色 习题巩固： C 2. 下列关于呼吸作用的叙述，正确的是 A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸 B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水 C．无氧呼吸不需要O2的参与。该过程最终有[H]的积累 D．质量相同时，脂肪比糖原经需氧呼吸彻底氧化后释放的能量多 D 3. 下列有关需氧呼吸和厌氧呼吸的说法正确的是 A．需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段均是在细胞质基质中完成的 B．高等植物只能进行需氧呼吸，不能进行厌氧呼吸 C．是否产生二氧化碳是需氧呼吸和厌氧呼吸的主要区别 D．需氧呼吸产生ATP最多的是第二阶段 A 4.不同的生物进行细胞呼吸的类型不完全相同，如硝化细菌可以进行有氧呼吸，酵母菌既可以进行有氧呼吸又可以进行无氧呼吸。下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是 A.硝化细菌有氧呼吸的场所是线粒体 B.人体成熟红细胞的呼吸作用不消耗O2 C.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2 D.酵母菌通过无氧呼吸把有机物中的能量完全释放出来 B 5.下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是 A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气 B.农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长 C.油料作物种子播种时宜浅播，原因是油料种子萌发时呼吸作用需要大量氧气 D.柑橘在塑料袋中密封保存，可减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用 B 6.为探究酵母菌细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是 A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量 B.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量 C.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标 D.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等 C 7.某生物兴趣小组利用酵母菌探究细胞呼吸类型，实验装置如图所示，下列说法不正确的是 A．实验自变量为是否通入O2 B．实验因变量为是否产生CO2 C．实验中需控制的无关变量有温度、pH等 D．相同反应时间内，乙装置中澄清石灰水的混浊程度更高 B 8.在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表所示。底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是 条件 a b c d CO2释放量 10 8 6 7 O2吸收量 0 3 4 7 A. a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸 B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多 C. c条件下，释放的CO2来自细胞质基质和线粒体 D．d条件下，有氧呼吸强度达到了最大值 C 9.（多选）下图为真核细胞中的细胞呼吸示意图（底物全为葡萄糖），其中①②③④⑤表示生理过程，下列叙述正确的是 ACD A. ①②③发生在细胞质基质中，④⑤发生在线粒体中 B. ①②③④生成少量ATP，⑤生成的ATP量较多 C. ④阶段水中的氧原子会转移到终产物CO2中去 D. O2不足时，人体骨骼肌细胞产生的CO2量等于消耗的O2量 $