2026届高三生物一轮复习课件第10讲 细胞呼吸的原理和应用

2026 第10讲 细胞呼吸的原理和应用 必修一 第三单元 细胞的能量供应和利用 课标要求 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:探究酵母菌细胞呼吸的方式。 目录 PART 01 PART 02 PART 03 细胞呼吸方式的判断及速率测定 PART 04 探究酵母菌细胞呼吸的方式 细胞呼吸的方式和过程 细胞呼吸的影响因素及应用 探究酵母菌 细胞呼吸的方式 01 4 一、实验材料 酵母菌 酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧型。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 1.提出问题 2.作出假设 3.设计实验 4.进行实验 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） 设计 思路 预期结果 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。 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 有氧/无氧 温度、酵母菌活性等 酒精、CO2 无关变量: 自变量: 因变量: 实验探究步骤 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 二、实验原理 检测对象 检测试剂 实验现象 CO2 酒精 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液 重铬酸钾溶液（酸性） 变混浊 由蓝变绿再变黄 由橙色变成灰绿色 也可以用CO2传感器测装置内的CO2浓度 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 三、实验步骤 (1) 配制酵母菌培养液 ①葡萄糖溶液煮沸的目的: 加热杀死杂菌；排出葡萄糖溶液中溶解的氧气。 ②葡萄糖溶液煮沸后冷却的目的: 防止高温杀死酵母菌体。 (酵母菌＋ 溶液) 5%葡萄糖 (2) 检测CO2产生的多少，装置如图所示。 (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。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 ①图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是: 让酵母菌将瓶中氧气耗尽，保证通入澄清石灰水的是无氧呼吸产生的CO2。 吸收空气中的CO2，避免空气中的CO2对实验结果的干扰。 ②图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是: ③由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 四、实验现象 条件 澄清石灰水的变化/ 出现变化的快慢 重铬酸钾— 浓硫酸溶液 甲组（有氧） 乙组（无氧） 变混浊程度高/ 快 变混浊程度低/ 慢 无变化 变灰绿色 五、实验结论 1、酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 2、在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2和水； 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 （广东.模拟）学生进行“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验时，用溴麝香草酚蓝溶液检测发现溶液变黄的速度很快。对溶液变黄时间短的合理解释是（　　） A．有氧呼吸在线粒体基质产生CO2 B．有氧呼吸在线粒体基质产生酒精 C．无氧呼吸在细胞质基质产生CO2 D．无氧呼吸在细胞质基质产生酒精 A 溴麝香草酚蓝溶液是检测CO2的试剂，根据变黄的时间可以判断CO2的产生量的多少。相同条件下，有氧呼吸产生CO2速率比无氧呼吸快，产生CO2量更多。 真题精炼 某实验小组为探究酵母菌的呼吸方式，做了以下两组实验：用注射器 A 缓慢吸入 25mL 酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，再吸入 25mL 无菌氧气，密封；用注射器 B 缓慢吸入 25mL 酵母菌葡萄糖溶液，倒置，排尽注射器中的气体，密封。将两注射器置于 25℃的水浴锅中保温一段时间，以下说法正确的是（　　） A．该实验中，注射器 A 为实验组，注射器 B 为对照组 B．若注射器 A 中的气体体积大于 25mL，说明酵母菌进行了无氧呼吸 C．可向B装置内加入橙色的酸性重铬酸钾溶液检测反应后液体中是否有酒精的产生 D．当注射器A、B中的气体体积均为25mL时，两注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量相同 B 真题精炼 ①探究酵母菌细胞呼吸的方式　 ②鲁宾和卡门的同位素示踪法证明光合作用释放的O2来自水的实验　 ③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验 教材中的“对比实验”的实例 对比实验是一种设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，以探究某种因素与实验对象关系的实验方法。该方法通过有意识地改变某个条件来验证该条件与实验结果之间的关联，属于对照实验的特殊形式，其特点在于不单独设置对照组，而是通过实验组间的相互对照实现实验目的。 真题精炼 02 细胞呼吸的方式和过程 14 呼吸和细胞呼吸 细胞呼吸的概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他物质，释放出能量并生成ATP的过程。 细胞 呼吸 呼吸：是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程。 呼吸 细胞呼吸的实质：细胞内有机物的氧化分解，并释放能量。 细胞呼吸的意义：为细胞的生命活动能量，为各种物质间的相互转化提供了丰富的中间产物及多样的途径，是生物体代谢的枢纽。 一、有氧呼吸 1、概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 有氧呼吸的主要场所——线粒体 ①线粒体内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。 ②线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 细胞呼吸的方式及过程 考点二 2、有氧呼吸的过程与场所 细胞质基质 线粒体基质 2丙酮酸+6H2O →6CO2+20[H] 线粒体内膜 24[H]+6O2→12H2O 大量能量 酶 酶 第一阶段 糖酵解 第二阶段 三羧酸循环 第三阶段 电子传递和氧化磷酸化 2 4 细胞呼吸的方式及过程 考点二 葡萄糖 丙酮酸 糖 酵 解 丙酮酸 三 羧 酸 循 环 乙酰CoA 膜间隙 内 膜 膜间隙 线粒体基质 电子传递和氧化磷酸化 有氧呼吸 拓展延伸 如图为细胞呼吸过程中电子传递和氧化磷酸化过程，线粒体基质中的NADH脱去氢并释放电子，电子由电子传递链传递，最终被O2氧化。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合成酶竞争性的将膜间隙高浓度的H+回收到线粒体基质。下列说法错误的是（　　） A．UCP对H+的转运不涉及两者的结合和UCP构象的改变 B．H+由线粒体基质进入线粒体膜间隙属于主动运输 C．ATP合成酶能催化ATP合成，同时也是一种转运蛋白 D．寒冷条件下人体的UCP活性可能会升高 A UCP活性升高，有利于减少ATP的生成，使能量更多的以热能形式释放，增加产热 真题精炼 一、有氧呼吸 3、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 1mol 葡萄糖 2870KJ 储存于ATP中 以热能形式散失 释放能量 977.28KJ 1892.72KJ 4、有氧呼吸过程中的能量变化 a. 转化效率 = 977.28/2870 = 34.05% b. 产生ATPmol数 = 977.28/30.54 = 32mol 细胞呼吸的方式及过程 考点二 1、葡萄糖不能进入线粒体，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解。 2、有氧呼吸消耗O2的量不一定等于产生CO2的量，如果是以脂肪为呼吸底物进行有氧呼吸，消耗O2的量要大于产生CO2的量，其原因是与葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。 3、真核细胞中若没有线粒体就只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫。但线粒体不是所有生物进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌、醋酸杆菌(原核生物)无线粒体但能进行有氧呼吸。 （丙酮酸穿过线粒体内膜的方式为主动运输） 拓展延伸 二、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不完全分解，产生CO2和酒精或乳酸，释放少量能量，生成少量ATP的过程。 2.场所 细胞质基质 3.过程 第一阶段: 与有氧呼吸第一阶段完全相同。 第二阶段: 丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成______________，或转化成________。 CO2和酒精 乳酸 乳酸脱氢酶 酒精脱氢酶 1、第二阶段为丙酮酸不彻底分解。 2、无氧呼吸的第二阶段不再释放能量，不生成ATP。 细胞呼吸的方式及过程 考点二 二、无氧呼吸 4、总反应式 C6H12O6 酶 2 C3H6O3 (乳酸) + 少量能量 如: 人、动物、乳酸菌、高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等) C6H12O6 2 C2H5OH (酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 如: 大多数植物、酵母菌 常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞 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 ②主要进行无氧呼吸：种子萌发初期、癌细胞 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 （2023.山东） 水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（       ） A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质 B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成 C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足 D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 B 几乎所有高等动植物细胞中都含有乳酸脱氢酶基因和酒精脱氢酶基因，但表达情况不同。 真题精炼 ①只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。 ②葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或乳酸中 二、无氧呼吸 5、无氧呼吸过程中的能量变化 1mol 葡萄糖 196.65KJ 储存于ATP中（约31%） 以热能形式散失（约69%） 释放能量 61.08KJ 136.57KJ 真题精炼 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(196.65KJ/mol) 有机物彻底分解， 能量完全释放 有机物不彻底分解， 释放部分能量 第一阶段(葡萄糖丙酮酸)完全相同 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、多种酶 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料 拓展延伸 28 下图是人体内葡萄糖转化成脂肪的部分过程示意图。下列有关叙述错误的是（       ） A．长期偏爱高糖膳食的人体内，图示过程会加强，进而导致体内脂肪积累 B．细胞溶胶中有催化过程①的酶，该过程会产生少量[H]和ATP C．过程②产生的二碳化合物是酒精 D．物质X为甘油，在糖尿病患者体内，X与脂肪酸反应合成脂肪减少 C 真题精炼 在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转变为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类、脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 拓展延伸 03 细胞呼吸的影响因素及应用 31 ①不同生物种类，细胞呼吸速率不同。 ②同一生物的不同器官或组织，细胞呼吸速率不同。 ③同一器官不同生长发育阶段，细胞呼吸速率不同。 项目 规律 举例 遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物 器官类型 同植物不同器官呼吸速率不同 生殖器官大于营养器官 生长发育 阶段 同一植物的同一器官在不同的生长发育阶段呼吸速率不同 幼苗期、开花期植株器官的呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。 一、影响细胞呼吸的内因 考点三 细胞呼吸的影响因素及应用 二、影响细胞呼吸的环境因素及其应用 1、温度 通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率 ①影响原理: a点: 最适温度（25—35℃），细胞呼吸速率最大 超过或者低于最适温度，细胞呼吸速率都会下降 ③应用: 在生产实践上利用低温(0℃以上低温)贮藏蔬菜和水果； 在大棚蔬菜栽培中夜间适当降温，以减少有机物的消耗，提高产量。 ②坐标曲线: a点 考点三 细胞呼吸的影响因素及应用 二、影响细胞呼吸的环境因素及其应用 2、氧气浓度 a、氧气浓度为0时，只进行无氧呼吸； ①影响原理: ②坐标曲线: 直接影响呼吸的类型和速率 b、0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸； c、O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸 ③应用： a、中耕松土促进根呼吸； b、无氧发酵控制无氧环境； c、低氧储存粮食、蔬菜、水果（5%）； e、提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸；f、稻田定期排水，防止酒精中毒，烂根死亡 d、选用透气的消毒纱布包扎伤口 考点三 细胞呼吸的影响因素及应用 二、影响细胞呼吸的环境因素及其应用 3、CO2浓度 ①影响原理: ②坐标曲线: ③应用： CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 储藏粮食、果蔬时可适当增加CO2浓度 考点三 细胞呼吸的影响因素及应用 二、影响细胞呼吸的环境因素及其应用 4、含水量 ①影响原理: ②坐标曲线: ③应用： 一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。 a、粮食在收仓前要进行晾晒处理，减少有机物消耗； b、干种子播种前进行浸泡处理； c、水果、蔬菜储存时保持一定的湿度（低湿）。 考点三 细胞呼吸的影响因素及应用 （2024.山东）（多选题）种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是（　 　） A．p点为种皮被突破的时间点 B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 ABD 有氧呼吸： C6H12O6 ~ 24 NADH无氧呼吸： C6H12O6 ~ 4 NADH 真题精炼 （2024.重庆模拟）种子在萌发过程中，主要依靠氧化分解细胞内的有机物提供能量，该过程中细胞大量吸水，以保证新陈代谢的速率。下图为某种子萌发时吸水和呼吸方式变化的曲线。下列叙述错误的是（       ） A．种子萌发的第Ⅰ阶段，种子快速吸水，呼吸 速率上升 B．种子萌发的第Ⅱ阶段，有氧呼吸和无氧呼吸 同时进行 C．种子萌发的第Ⅲ阶段，氧化分解供能的物质不只有糖类 D．种子萌发过程中所需的能量直接来源于有机物的氧化分解 D 主要进行无氧呼吸 在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的进入量，种子以有氧呼吸为主。 真题精炼 04 细胞呼吸呼吸方式的判断 及速率测定 39 一、细胞呼吸方式的判定（以真核生物为例） 依据一：根据反应物和产物来判断 ①消耗O2： 一定存在有氧呼吸 ④不消耗O2，不释放CO2： ③产物中有酒精或乳酸： 一定存在无氧呼吸 为产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡 ②产物中有H2O： 一定存在有氧呼吸 考点四 细胞呼吸方式的判定及速率测定 一、细胞呼吸方式的判定（以真核生物为例） 依据二：根据物质量的关系来判断 ①CO2释放量= O2吸收量： 只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸 或有氧呼吸+乳酸发酵 ③CO2释放量<O2消耗量： 可能存在脂质的氧化分解 ②CO2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 ④酒精产生量=CO2释放量： 只进行产酒精的无氧呼吸 ⑤酒精产生量<CO2释放量： 既有进行有氧呼吸，又进行产酒精的无氧呼吸 考点四 细胞呼吸方式的判定及速率测定 一、细胞呼吸方式的判定（以真核生物为例） 依据三：根据反应场所来判断 ①若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行： ②若部分过程在线粒体中进行： 只进行无氧呼吸 一定有有氧呼吸 ①若只有二氧化碳和水产生，则为 ； ②若有乳酸或酒精产生，则为 。 注意：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸作用在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式的判断应是根据产物判断： 有氧呼吸 无氧呼吸 考点四 细胞呼吸方式的判定及速率测定 （2025.日照模拟）高强度间歇运动（HIIT）作为有氧运动与无氧运动有机融合的训练模式，在减脂成效方面与中等强度持续运动（MICT）持平。在运动后的恢复期，HIIT呼吸熵（单位时间内细胞呼吸CO2释放量与O2吸收量的比值）比MICT低。下列说法错误的是（　　） A．HIIT和MICT两种运动模式的呼吸熵值均为1 B．以葡萄糖为底物的有氧呼吸，在线粒体中消耗和产生水 C．以葡萄糖为底物的无氧呼吸，大部分能量仍在有机物中 D．运动后的恢复期HIIT的减脂效果比MICT减脂效果更佳 A 真题精炼 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2+ 12H2O +能量 酶 有机物消耗速率 O2吸收速率 CO2释放速率 ①测定装置(以萌发种子为例) 通常用 C02 产生速率或 02 消耗速率来表示(单位时间产生量或吸收量) ②细胞呼吸速率 注意：如果待测生物是植株，需要对装置进行遮光，防止植物进行光合作用而干扰呼吸速率的测定。 二 、细胞呼吸速率的测定 考点四 细胞呼吸方式的判定及速率测定 三 、液滴移动法探究细胞的呼吸方式 2.装置2中着色液滴移动的距离代表 。 实验原理 1.装置1中加入NaOH溶液的目的是 ，根据着色液滴移动的距离可测出 的体积。 吸收二氧化碳 呼吸作用消耗的氧气 呼吸作用消耗的氧气和释放的二氧化碳的体积的差值。 考点四 细胞呼吸方式的判定及速率测定 装置一 装置二 结果 液滴左移 液滴不动 液滴左移 液滴右移 液滴不动 液滴右移 液滴不动 液滴不动 只进行有氧呼吸或有氧+产乳酸的无氧 只进行产酒精的无氧呼吸 既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧 只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡 若装置1和装置2的着色液滴分别向左移动x mm和向右移动 y mm，则该生物的呼吸熵(CO2/O2)= . (X+Y) / X 考点四 细胞呼吸方式的判定及速率测定 实验误差的校正 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，应设置空白对照组，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 对照组与上述实验组的数据根据“同向相减, 反向相加”的原则进行校正。 拓展延伸 47 $