2027届高三生物学一轮复习课件 ： 细胞呼吸的原理和应用

该高中生物学高考复习课件聚焦“细胞呼吸的原理和应用”核心考点，依据高考评价体系梳理了有氧/无氧呼吸过程、实验探究、影响因素及应用等考查维度，通过近五年真题分析明确实验设计（占35%）和过程分析（占40%）的高频考点，归纳选择、填空等常考题型。 课件亮点在于“真题精讲+方法提炼+素养培育”，如以2023浙江选考酵母菌实验题为例，剖析自变量控制与对照原则，培养科学思维和探究实践素养。提炼呼吸方式判断（液滴移动法）、呼吸熵计算等技巧，助力学生掌握答题逻辑，教师可据此高效组织复习，提升备考针对性。

细胞呼吸的原理和应用 第3课时 第3单元 细胞的能量供应和利用 木每老师 >>>2027届高三生物学一轮复习必修1 1 提出问题 作出假设 设计实验 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么? 自变量: 因变量: 无关变量: 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 如何控制有氧和无氧条件？ 酒精、CO2，如何进行检测呢？ 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 2 实验过程 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 自变量的设置：甲组：通气 乙组：封口放置一段时间 甲组： 乙组： 因变量的检测 CO2产生速率 是否产生酒精 观察澄清石灰水变浑浊程度 观察溴麝香草酚蓝溶液变黄(蓝→绿→黄)的时间 一段时间后从取A、B中取样，加入酸性重铬酸钾(橙色)， A、B连接澄清石灰水 A、B连接溴麝香草酚蓝溶液 观察是否有灰绿色出现 3 溴麝香草酚蓝溶液 CO2使石灰水变浑浊 重铬酸钾变成灰绿色 提出问题 作出假设 设计实验 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么? 自变量: 因变量: 无关变量: 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 如何控制有氧和无氧条件？ 反应物的量、反应时间、培养液pH、培养温度、酵母菌的活性等 酒精、CO2，如何进行检测呢？ 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 5 实验过程 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 无关变量的控制： 甲组： 乙组： A、B瓶中均加入：新鲜的食用酵母菌（10g）+5%葡萄糖溶液（240ml) 两组实验装置均放置在25-35℃的环境中培养8-10h 甲组通入的空气经NaOH溶液排除其中的CO2 适当延长酵母菌的培养时间以耗尽溶液中的葡萄糖后再进行酒精的检测 6 实验分析 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 甲、乙两组哪一组是对照处理？ 甲组： 乙组： 设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。 7 (2023浙江1月选考,16,2分)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，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 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 Ｃ 2.(2021广东,9,2分)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(图2)。下列叙述正确的是(　　) A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成 B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO2 C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布 D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 D 02 科学方法——实验设计遵循的原则 科学性原则 单一变量原则 平行重复原则 对照原则 比如：选材，酵母菌是兼性厌氧菌，便于用来研究细胞呼吸方式 除自变量外，实验组和对照组的无关变量要保持相同且适宜 为避免实验结果的偶然性，实验多次重复取平均结果 空白对照 自身对照 相互对照 条件对照 探究H2O2在不同条件下的分解（常温组） 观察洋葱外表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原 探究温度或pH对酶活性的影响（不同温度或pH组均为实验） 实验组(C18O2) 对比(相互对照) 实验组(H218O) 02 科学方法——实验设计遵循的原则 相互对照 第一组实验：用35S标记的噬菌体（跟踪噬菌体的_____）侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，离心，检测沉淀物（大肠杆菌）和上清液（病毒颗粒）的放射性。 第二组实验：用32P标记的噬菌体（跟踪噬菌体的_________）侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，离心，检测沉淀物（大肠杆菌）和上清液(病毒颗粒)的放射性。 DNA 蛋白质 02 科学方法——实验设计遵循的原则 相互对照 02 科学方法——实验设计遵循的原则 条件对照 例1：“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验 　　 甲组：饲喂甲状腺激素（实验组） 　　 乙组：对蝌蚪不做任何处理（空白对照组） 　　 丙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组） 例2：艾弗里“证明DNA是遗传物质的实验中” 　　 甲组：R型活细菌＋S型细菌的DNA混合培养（实验组） 　　 乙组：R型或细菌＋S型细菌的DNA和DNA酶混合培养（条件对照组） 甲组 乙组 （1）若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸 （2）若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子只进行了无氧呼吸。 （3）若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子中既存在有氧呼吸又存在无氧呼吸 （4）若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子进行了以脂肪为底物的有氧呼吸。 甲组 乙组 左移 不动 不动 右移 左移 右移 左移 左移 03 判断生物材料的呼吸方式并测定呼吸速率 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O +能量 酶 有机物消耗量 O2吸收量 CO2释放量 ①单位时间内红色液滴向左移动的距离代表单位时间内氧气的消耗量。 ③如何排除温度等非生物因素等对实验结果的干扰？ ②如果待测生物是植物的话，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。 03 判断生物材料的呼吸方式并测定呼吸速率 实验组 对照组 实验组中液滴的移动是由生物因素和非生物因素(如：温度、压强等)引起的。 对照组中液滴的移动只是由非生物因素引起的。 思考、实验组单位时间内液滴左移a，若对照组单位时间内液滴左移b或右移c。则由呼吸引起的液滴移动为____________。 a-b或a+c 03 判断生物材料的呼吸方式并测定呼吸速率 （1）若甲组液滴________，乙组液滴________，则果蝇幼虫进行了有氧呼吸 （2）若甲组液滴________，乙组液滴________，则果蝇幼虫未进行有氧呼吸。 （3）为什么不能测出无氧呼吸？ 左移 不动 不动 不动 03 判断生物材料的呼吸方式并测定呼吸速率 NaOH溶液 果蝇幼虫 NaOH溶液 灭活的果蝇幼虫 甲组 乙组 产乳酸，无法检测 C6H12O6 酶 2C3H4O3+4[H]+（少量）能量 2C3H4O3+6H2O 酶 6CO2+20[H]+（少量）能量 24[H]+6O2 酶 12H2O+（大量）能量 第一阶段：糖酵解 细胞质基质 第二阶段：三羧酸循环 线粒体基质 第三阶段：电子传递链与氧化磷酸化 线粒体内膜 04 有氧呼吸 有氧呼吸：是指在氧的参与下，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。 18 葡萄糖 丙酮酸 能量的投入 能量的产出 葡萄糖＋2ADP＋2Pi＋2NAD+ 10种酶 2丙酮酸＋2ATP＋2NADH ＋2H2O 04 有氧呼吸 第一个阶段（糖酵解）： 第二个阶段（三羧酸循环）： 三羧酸循环 第二阶段产生的[H]主要是NADH，还有少量FADH2 04 有氧呼吸 1.线粒体外膜分布着孔蛋白构成的通道蛋白，丙酮酸可以经此通道通过。而线粒体内膜由于蛋白质含量高导致通透性低，丙酮酸需通过与H+协同运输的方式由膜间隙进入线粒体基质，如图所示。下列叙述错误的是（ ） A.线粒体内膜的蛋白质/脂质的比值大于线粒体外膜 B.丙酮酸穿过线粒体外膜和内膜的方式均为协助扩散 C.H+通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙的方式为主动运输 D.加入蛋白质变性剂会改变线粒体内膜对H+的运输速率 B 04 有氧呼吸 2.(2025河南,4,3分)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( ) A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气 B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 04 有氧呼吸 B 3.（2025陕晋青宁,8,3分）丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是( ) A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加 B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变 C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率 D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高 04 有氧呼吸 D 4.（2025安徽,16,11分）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响,科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT,模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度。   回答下列问题。 (1) 有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。  (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现,在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时,E增多并累积[图2(a)];当加入F、G或H时,E也同样累积[图2(b)]。根据此结果,针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设: 。        说明:字母A~H表示一系列分子。 NADH([H]) 从A→H→A的环状代谢途径 04 有氧呼吸 第三个阶段（氧化磷酸化）：上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 线粒体 内膜 线粒体基质 e- e- e- NADH NAD+ FADH2 FAD+ O2 H2O e- H+ H+ H+ ADP+Pi ATP ATP合酶 04 有氧呼吸 电子传递 泵出H+ H+梯度 电位差 驱动ATP与ADP交换 H+回流 驱动ADP和Pi合成ATP 驱动丙酮酸和Pi进入 电子传递链 H+梯度 ATP合酶 ATP与ADP交换 5.（多选）（2025河北，14，3分）玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶,T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳,研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量,结果如图。下列分析正确的是( ) A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质 B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强 C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻 D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强 04 有氧呼吸 ACD 细胞呼吸的意义： 细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。 蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 6.(2024重庆,7,3分)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。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( ) 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] 04 有氧呼吸 D 7.科学家用超声波震碎了线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用尿素处理后，小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把F1小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能（如图1）。F0-F1粒后来被证实是线粒体内膜上催化ATP合成的蛋白质（如图2）。下列相关叙述，正确的是（  ）多选 BD A．实验证明F0-F1颗粒是线粒体基质内的酶 B．F0-F1颗粒中F0具有疏水性、F1具有亲水性 C．实验中[H]主要是NADPH D．图2中H+跨膜运输的方式为协助扩散 04 有氧呼吸 31 产乳酸：动物、马铃薯的块茎、甜菜的块根、玉米的胚、乳酸菌 05 无氧呼吸 产酒精：酵母菌、多数植物细胞 32 C6H12O6→2C3H6O3＋少量能量 酶 C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量 酶 总反应式： 无氧呼吸：是指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，释放少量能量的过程。 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 主要进行无氧呼吸—— 种子萌发初期、癌细胞 病毒不能进行细胞呼吸——特殊的生物体，所需ATP全部从宿主细胞中获得 05 无氧呼吸 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 C 05 无氧呼吸 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 线粒体（主）和细胞质基质 细胞质基质 氧气参与 需要 不需要 分解程度 彻底氧化分解 不彻底氧化分解 产物 CO2＋H2O 乳酸或酒精＋CO2 能量 热能（主）+储存在ATP中的化学能 乳酸/酒精中的化学能（主） ＋热能＋储存在ATP中的化学能 ATP生成阶段 一、二、三阶段都产生 第一阶段 相同点 ①糖酵解阶段的过程和场所完全相同 ②反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量 总结归纳： 透气的消毒纱布、松软的“创可贴”包扎伤口。 松土 透气 有氧呼吸增强 能量供应增加 主动运输吸收无机盐离子 防止厌氧微生物滋生。 破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。需要及时到医院注射破伤风抗体。 06 细胞呼吸原理的应用 零上低温、低氧、高CO2、一定湿度 储存水果、蔬菜 零上低温、低氧、高CO2、干燥 储存种子 无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠无氧呼吸来获取能量，会产生大量乳酸，引起肌肉酸胀乏力。 提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生乳酸。 利用酵母菌发酵可生产各种酒。发酵时，先给发酵罐通气，有利于酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖；之后密封发酵罐，酵母菌无氧呼吸产生酒精。 06 细胞呼吸原理的应用 07 影响细胞呼吸的因素及应用 遗传特性 发育时期 器官类型 O2 CO2 温度 水 内部因素 外部因素 ①不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物＜水生植物，阴生植物＜阳生植物 ②同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。 ③同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官＞营养器官。 无氧呼吸：C6H12O6 → C2H5OH+2CO2+能量 有氧呼吸：C6H12O6+6H2O+6O2 → 6CO2+12H2O+能量 C6H12O6 → C3H6O3+能量 酶 酶 酶 38 ① 低温下贮存蔬菜、水果。 ② 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。 07 影响细胞呼吸的因素及应用 温度 呼吸速率 应 用 温度 ① 地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。 ②在水果、蔬菜保鲜中， 增加CO2浓度（或充入N2）可抑制细胞呼吸， 减少有机物消耗 应 用 CO2浓度 CO2（%） 呼吸速率 ①粮食贮藏要求干燥， 减少有机物消耗； ②干种子萌发前进行浸泡处理 应 用 水 细胞含水量 呼吸速率 39 07 影响细胞呼吸的因素及应用 5 O2（%） 1.0 0.5 P R 10 15 20 D Q T O CO2释放量 O2浓度 QD:无氧呼吸 OPT:有氧呼吸 QPT:呼吸速率 ①R点的含义？ 思 考 该O2浓度下，呼吸速率最低，有机物消耗最少。 A ②B点的含义？ B 有氧呼吸CO2释放量与无氧呼吸CO2释放量相等 AB = BC 有氧呼吸速率与无氧呼吸速率是否相等？ C 40 07 影响细胞呼吸的因素及应用 无氧呼吸：C6H12O6 → C2H5OH+2CO2+能量 有氧呼吸：C6H12O6+6H2O+6O2 → 6CO2+12H2O+能量 酶 酶 ☆拓展：呼吸熵（RQ）（同一时间CO2产生量和O2消耗量的比值） V CO2 V O2 RQ= ①以葡萄糖为底物的情况下：绝大多数的植物、酵母菌等 若RQ=1， 若RQ=+∞， 若1<RQ<+∞， 说明只进行有呼吸 既有有氧呼吸，又有无氧呼吸 若R<1则说明什么？ 则只进行无氧呼吸 呼吸底物有可能含有油脂等非糖物质，油脂中的碳氢含量高，燃烧时耗氧量大 41 1.（2024·山东·改编）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。下列说法错误的是（　　） 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 C 07 影响细胞呼吸的因素 42 43 44 $