2027届高考生物人教版一轮复习课件 第9讲 细胞呼吸的方式和过程

该高中生物学高考复习课件聚焦细胞呼吸的原理和应用，覆盖探究酵母菌呼吸方式、呼吸过程及影响因素三大核心考点，依据高考评价体系分析2023-2025年安徽卷、甘肃卷等真题分布，明确选择与非选择并重的考查形式，梳理出综合分析、实验探究等常考方向。 课件亮点在于“真题情境+实验建模+素养提升”，以2024湖南卷缢蛏氨基酸与呼吸关系题为例，通过液滴移动法分析呼吸方式、呼吸熵计算等技巧，培养科学思维与探究能力。设易错点分析如“线粒体不能直接分解葡萄糖”，助力学生掌握答题逻辑，教师可据此精准复习，提升备考效率。

第 09 讲 细胞呼吸的原理和应用 高 三 生 物 一 轮 复 习 1 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 探究酵母菌细胞呼吸的方式 √选择题 非选择题 安徽卷T4,2分 \ 浙江1月卷T16,2分 细胞呼吸的方式与过程 √选择题 √ 非选择题 甘肃卷T3,2分 河南卷T4,3分 贵州卷T17，12分 天津卷T1,2分 细胞呼吸的影响因素及其应用 √选择题 非选择题 河北卷T1,3分 全国甲卷T2,6分 重庆卷T10,2分 2 考情分析 1．从命题题型和内容上看，试题以选择题为主，也会在非选择题中出现。主要从以下几方面考查：细胞呼吸的过程、呼吸方式的判断、细胞呼吸原理的应用等。 2．从命题思路上看，从以下几个方面进行考查 (1)结合课本其他基础实验考查课本内实验基础知识； (2)常结合细胞代谢（物质运输、光合作用）考查综合分析能力。 复习目标 1.基于细胞呼吸过程中物质与能量的变化，形成物质与能量观。(生命观念) 2．通过分析细胞呼吸产生CO2的曲线模型，理解影响细胞呼吸的因素。(科学思维) 3．通过探究细胞呼吸方式的实验，提高对生物学问题进行初步探究的能力。(科学探究) 4．结合细胞呼吸的原理，解释生产和生活中相关实例蕴含的生物学原理。(社会责任) 3 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌电镜照片 酵母菌是一类单细胞真菌，真核生物，有细胞壁，在有氧和无氧条件下都能生存，是兼性厌氧菌，属于异养生物。 代谢类型 同化类型 异化类型 自养型 异养型 需氧型 厌氧型 兼性厌氧型 呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果得出结论 表达与交流 酵母菌是否在有氧和无氧条件下都能进行呼吸作用？ 不同条件下产生的CO2是否一样多 ？ 实验组 组A：有氧呼吸组 组B：无氧呼吸组 （对比实验） 如何控制有氧和无氧的条件？ 怎样鉴定有无酒精产生？ 怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？ 实验思路： 酵母菌 CO2 酒精和CO2 有氧 无氧 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 自变量 有氧/无氧条件 通气/密封 因变量 产生CO2多少/是否产生酒精 如何检测？ 蓝→绿→黄 CO2的检测 酒精的检测 橙色 → 灰绿色 重铬酸钾溶液在酸性条件（浓硫酸）下与酒精发生反应 无关变量 影响实验结果的可变因素 如：温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性、pH等 橙色→灰绿色 葡萄糖也能与重铬酸钾发生颜色反应，因此应该将酵母菌培养时间延长，以耗尽溶液中的葡萄糖 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1. CO2使澄清石灰水变浑浊。 2. 溴麝香草酚蓝溶液 蓝 → 绿 → 黄 实验过程： 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 甲组： 实验结果： 观察项目 有氧组 无氧组 澄清石灰水 酸性重铬酸钾溶液 溴麝香草酚蓝溶液 浑浊程度高 浑浊程度低 蓝→绿→黄时间短 蓝→绿→黄时间长 无颜色变化 橙色→灰绿色 有氧 无氧 1. 酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸; 2. 在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2； 3. 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2。 实验结论： 1. 有氧呼吸实验装置中，第一个锥形瓶10％的NaOH溶液的目的是？ 2. 无氧呼吸装置中，B瓶封口一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶目的是？ 3. 加入瓶中的葡萄糖溶液需加热并冷却的目的分别是？ 4. 呼吸方式或呼吸强度不同，如何比较产生CO2的多少？ 吸收通入空气中的CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。 消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。 根据澄清石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液颜色的变化时间长短进行比较CO2的产生量 【思考讨论】 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 加热以杀死其他微生物及除去溶解氧；冷却是为了防止高温杀死酵母菌。 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 4. 在探究酵母菌呼吸方式的实验中，哪一组属于对照组？哪一组属于实验组？ A组：有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生CO2 B组：无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2 实验组 对比实验 设置两个或两个以上的实验组，通过对实验结果的比较分析，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，也叫作相互对照实验。 【思考1】有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液 气泵 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的 石灰水 澄清的 石灰水 【思考2】还有的同学认为，在无氧呼吸实验装置中不能保证装置内的O2已经被完全消耗完，以致可能对实验结果有干扰。你能不能避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 酵母菌培养液 澄清的石灰水 石蜡油或 植物油密封 二、细胞呼吸 ——有氧呼吸和无氧呼吸 依据是否需要氧气 指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放 ，生成 的过程。 氧 酶 彻底氧化分解 二氧化碳和水 大量能量 大量ATP 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过 ，产生 ，释放 ，生成少量ATP的过程。 不完全分解 少量能量 CO2和酒精或乳酸 有氧呼吸 无氧呼吸 二、细胞呼吸 知识点1  有氧呼吸 有氧呼吸的主要场所：线粒体 嵴 外膜 内膜 基质 DNA 核糖体 1. 线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构特点？ ①线粒体内膜向内折叠形成嵴，大大增加了线粒体的内膜表面积 ②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 二、细胞呼吸 知识点1  有氧呼吸 第一阶段 场所：细胞质基质——葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶1 2C3H4O3 +4 [H] + 少量能量 第二阶段 第三阶段 场所：线粒体基质——丙酮酸彻底分解 酶2 6CO2 +20 [H] +少量能量 2C3H4O3 +6H2O 场所：线粒体内膜——[H]的氧化 酶3 12H2O + 大量能量 24[H] + 6O2 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 [H]：指NADH，还原型辅酶Ⅰ ①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分 储存在ATP中。 ②反应式中间不能用等号，要用箭头！③反应条件“酶”不能省去。 注意： ④葡萄糖是有氧呼吸最常用的物质，但不是唯一物质，如脂肪、糖原等 糖酵解 三羧酸循环 电子传递链与氧化磷酸化 思考: 与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？ 区别： 有氧呼吸过程温和； 有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放； 有氧呼吸释放的部分能量储存在ATP中。 意义：可使有机物中的能量逐步转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用； 能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定 共同：有氧呼吸和有机物体外燃烧的本质一致，都是有机物氧化分解释放能量的过程。 二、细胞呼吸 知识点1  有氧呼吸 思考: 为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？ ①线粒体膜上没有葡萄糖载体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。 思考: 化学式前后的水分子能否抵消？如若不能，请说明理由？ 不能 ①反应物的水是在线粒体基质中参与反应的，而产物中的水在线粒体内膜中产生； ②反应物中水在有氧呼吸第二阶段被消耗，而产物水在有氧呼吸第三阶段产生。 二、细胞呼吸 知识点1  有氧呼吸 二、细胞呼吸 知识点2  无氧呼吸 第一阶段 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶1 2C3H4O3 + 4 [H] + 少量能量 第二阶段 丙酮酸不彻底分解 2C3H4O3+4[H] 2C3H6O3（乳酸） 2C2H5OH（酒精） +2CO2 酶4 酶5 C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2 +少量能量 例：人、高等动物、乳酸菌、植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等） 例：大多数植物、酵母菌、苹果果实 无氧呼吸的场所：细胞质基质 ★葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 二、细胞呼吸 知识点2  无氧呼吸 【思考1】病毒的呼吸方式是有氧呼吸还是无氧呼吸？ 【思考2】不同生物无氧呼吸的产物不同，直接原因是？根本原因是？ 【思考3】常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞： 病毒不能进行细胞呼吸！其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。 催化反应的酶不同 控制酶合成的基因不同 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 种皮致密，氧气难以渗入，待胚根突破种皮后，才换为有氧呼吸为主； 癌细胞代谢旺盛，即便氧气充足也优先进行无氧呼吸（瓦博格效应）。 （1）为生物体提供能量； （2）生物体代谢的枢纽。 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽。 细胞呼吸的意义 二、细胞呼吸 热能 散失 能量 转移 ATP ADP Pi 能 量 细胞分裂 生长发育 主动运输 肌肉收缩 神经冲动的传导 细胞呼吸 能 量 有机物 CO2＋H2O 丙酮酸 葡萄糖 氨基酸 甘油 [2024湖南卷]缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关( ) √ 18 有氧呼吸与无氧呼吸的异同 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(196.65或225.94KJ/mol) 有机物彻底分解， 能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没完全释放 第一阶段(葡萄糖丙酮酸)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 19 二、细胞呼吸 知识点3  探究细胞呼吸的方式 一定存在有氧呼吸 一定存在有氧呼吸 一定存在无氧呼吸 一定存在产乳酸的无氧呼吸 根据反应物和产物 ① 消耗O2 ②产生H2O ③ 产生酒精或乳酸 ④ 无CO2释放 根据物质的量关系 ① CO2释放量= O2吸收量 ② CO2释放量>O2吸收量 ③ CO2释放量<O2消耗量 ④ 酒精量＝CO2量 ⑤酒精量＜CO2量 只进行有氧呼吸 有氧呼吸+酒精发酵 存在脂质氧化分解 只进行无氧呼吸 有氧呼吸+酒精发酵 或者+产乳酸的无氧呼吸 多出的CO2来自有氧呼吸 多出的CO2来自酒精发酵 (1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝ (2)无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝ 或C6H12O6∶C3H6O3＝ (3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝ (4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗氧气的物质的量与有氧呼吸和无氧呼吸 产生CO2的物质的量之和的比为 C6H12O6+6O2 + 6 H2O 6CO2+ 12H2O +能量 酶 有氧呼吸 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 无氧呼吸 细胞呼吸反应式中各物质间物质的量的比例关系 二、细胞呼吸 知识点3  探究细胞呼吸的方式 1∶6∶6 3∶1 3∶4 1∶2∶2 1∶2 二、细胞呼吸 知识点3  探究细胞呼吸的方式 根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式 吸收CO2 细胞呼吸消耗O2的体积 消耗O2和释放CO2的体积之差 二、细胞呼吸 知识点3  探究细胞呼吸的方式 误差校正： 装置三 煮沸的种子 实验材料若为绿色植物，则整个装置应该遮光处理，避免植物光合作用干扰呼吸速率的测定； 实验材料若为种子，则为防止微生物呼吸作用干扰试验结果，应对装置进行灭菌，种子进行消毒； 为防止气压、温度等物理因素对实验结果的影响，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活，其余条件相同。 二、细胞呼吸 知识点3  探究细胞呼吸的方式 实验现象-液滴移动 结　论 装置一 装置二 不动 不动 不动 右移 左移 右移 左移 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 只进行产生酒精的无氧呼吸 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸+产乳酸的无氧呼吸 无气体含量变化； 【经典例题】不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常通过呼吸熵（RQ ＝（释放的CO2的体积 / 消耗的O2体积）推测生物用于有氧呼吸的能源物质。下图是测定发芽种子呼吸熵的两个 装置，25 ℃下经20 min后装置一、二着色 液滴分别向左移动 x 和 y (mm)，请回答： (2)x 代表 ， y 代表的 。 细胞呼吸消耗氧气的体积 消耗氧气和释放二氧化碳的体积之差 (3)若测得x＝200 mm，y＝30 mm，则该发芽种子的呼吸熵是 。 0.85 (4)若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ，则应将该装置放于 条件下进行， 原因是 ，干扰呼吸作用产生的气体量的变化。 遮光 避免幼苗进行光合作用 (1)装置1中加入NaOH溶液的目的 是 。 吸收二氧化碳 【经典例题】不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常通过呼吸熵（RQ ＝（释放的CO2的体积 / 消耗的O2体积）推测生物用于有氧呼吸的能源物质。下图是测定发芽种子呼吸熵的两个 装置，25 ℃下经20 min后装置一、二着色 液滴分别向左移动 x 和 y (mm)，请回答： (6)按上述两装置正确操作，某同学发现开始的一段时间内装置1中的着色液滴向左移动，而装置2中的着色液滴位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是 ，理由是： 若发现装置1和装置2中的着色液滴均向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是 ，理由是： 葡萄糖 以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的O2量等于释放的CO2量。 脂肪 脂肪富含氢，在被氧化分解时吸收的O2量大于释放的CO2量。 拓展：细胞呼吸和电子传递 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。 在真核细胞中，ATP合成酶主要分布于________________________(填生物膜名称)。 分析此图可知H＋跨越该膜的运输方式是__________，判断依据是________________________________________。 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_________________________________________________。 电化学梯度：是浓度梯度与电位梯度共同构成的跨膜电化学势能差，是生物细胞能量转换的核心机制。它由离子或分子在膜两侧的浓度差异（化学势）和电荷分布差异（电势）共同形成，驱动离子或分子从高势能区向低势能区移动。 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 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 拓展：细胞呼吸和电子传递 2. 细胞呼吸与电子传递：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。 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 三、细胞呼吸的影响因素及应用 不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。 同一植物的不同组织器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。 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。 1.内部因素： 遗传因素(决定酶的种类和数量) 三、细胞呼吸的影响因素及应用 2.外部因素： 温度：通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率，在一定范围内，呼吸强度随温度的升高而增强。细胞呼吸的最适温度一般在25～35℃之间。 应用： 零上低温、低氧、一定湿度贮存蔬菜水果，抑制有氧呼吸，减少有机物的消耗。 在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间和阴天适当降温，以降低细胞呼吸消耗的有机物，提高产量。 温水和面发得快。 恒温动物具有体温调节能力，体温不会随着外界温度变化而变化，因此，细胞呼吸速率不会呈现如图所示的变化。 ★零上低温是为了避免温度过低造成细胞损伤！ 0 温度 呼吸速率 三、细胞呼吸的影响因素及应用 2.外部因素： ② O2浓度：O2浓度是有氧呼吸必需的，且对无氧呼吸有抑制作用 A点： AC段： C点： P点： D点： E点： O2浓度为零，细胞只进行无氧呼吸 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，随着O2浓度升高，无氧呼吸速率减小，有氧呼吸速率增大 CO2释放量最少，细胞呼吸总体强度最弱，即有机物的消耗量最少 有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，但消耗的有机物未必是最少。 无氧呼吸停止，细胞只进行有氧呼吸 O 5 10 15 20 25 释放量 CO2 O2浓度% 有氧呼吸速率 无氧呼吸速率 细胞呼吸速率 A D P B C E 有氧呼吸速率最大，不再增加随O2浓度升高而变化，限制因素可能是底物的量或酶的量与酶的活性等。 直接影响呼吸速率和呼吸性质 三、细胞呼吸的影响因素及应用 2.外部因素： 应用： 储存水果、蔬菜、粮食时，为了减少有机物消耗，应控制在低氧条件（C点对应O2浓度）； 中耕松土促进植物根细胞的有氧呼吸，有利于矿质元素的吸收； 稻田定期排水，抑制无氧呼吸，防止植物酒精中毒，烂根死亡； 无氧发酵过程需要严格控制无氧环境，低氧储存粮食、水果和蔬菜； 包扎伤口时不要太紧，用透气纱布包扎，抑制厌氧型细菌厌氧呼吸造成感染； 提倡有氧运动，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸，使肌肉酸胀乏力。 ② O2浓度：O2浓度是有氧呼吸必需的，且对无氧呼吸有抑制作用 三、细胞呼吸的影响因素及应用 2.外部因素： ③ CO2浓度：CO2浓度呼吸作用的产物，积累过多会抑制呼吸作用的进行 应用：在蔬菜、水果、粮食的保鲜中，适当提高CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。 CO2浓度 呼吸速率 O 三、细胞呼吸的影响因素及应用 2.外部因素： ④水： 应用： 粮食在收仓之前要进行晾晒处理，使细胞的含水量降低，降低有机物的消耗。 干种子在萌发之前要浸泡处理，增加含水量，促进细胞呼吸。 直接影响——水是有氧呼吸的反应物，可直接参与反应。 间接影响——许多生化反应需在水中才能进行，自由水含量升高，细胞呼吸加快。 35 36 网络知识构建 细 胞 呼吸 实质 呼吸方式 细胞内有机物氧化分解、释放能量 有氧呼吸 无氧呼吸 总反应式 特点：需要O2、有机物彻底分解、放能多 总反应式 特点：不需要O2、有机物未彻底分解、放能少 实 验 探究酵母菌细胞的呼吸方式 实验材料 实验结果和结论 检测方法 过程 过程 影响因素 内部因素 外部因素 遗传特性 温度、O2浓度、CO2浓度、水分 应用 农业生产、果蔬储存、医疗等 实验设计 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 ①第一阶段场所：细胞质基质 ②第二阶段场所：线粒体基质 ③第三阶段场所：线粒体内膜 场所：细胞质基质 C6H12O6 2C3H603+少能 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少能 酶 物质鉴定法 液滴移动法 生长发育时期 器官类型 $