2027届高三生物人教版一轮复习知识清单细胞呼吸

该高中生物学高考复习知识清单系统梳理了细胞呼吸专题，涵盖概念、类型、过程、影响因素及实验探究，构建从基础原理到实践应用的完整知识体系，包含有氧呼吸、无氧呼吸的过程图解与对比分析。 清单通过表格对比有氧与无氧呼吸的场所、物质能量变化，标注O元素来源去路和能量流向图，实验部分强调变量控制与结果分析，培养科学思维和探究实践素养。设易错点警示如“水稻烂根因酒精毒害”，关联高考真题及解题思路，助力学生自主复习，辅助教师精准教学。

第3节 细胞呼吸 一、细胞呼吸 1.概念:有机物(糖类、脂肪、蛋白质)在细胞内经过一系列的氧化分解,生成CO2或其他产物,释放能量并生成ATP的过程。 2.实质:分解有机物释放能量的过程。 3.类型:可分为有氧呼吸和无氧呼吸。 4.真核生物与原核生物的呼吸方式 ①真核生物都能进行有氧呼吸和无氧呼吸,只有哺乳动物成熟红细胞、蛔虫体细胞因无线粒体,只能进行无氧呼吸。 ②硝化细菌、根瘤菌这类原核生物没有线粒体,但却含有全套的与有氧呼吸有关的酶,分布于细胞质与细胞膜上,属需氧型生物,进行有氧呼吸;乳酸菌、产甲烷杆菌、破伤风杆菌这类原核生物,属厌氧型生物,只能进行无氧呼吸。 二、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CO2和H2O,释放能量,生成大量ATP的过程。 2.场所:线粒体(主要)、细胞质基质 ( 酶 )3.过程:(观察O元素的来源去路) ( 酶 )第一阶段 细胞质基质 C6H12O6 2丙酮酸C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 ( 酶 )第二阶段 线粒体基质 2丙酮酸(C3H4O3) + 6H2O 6CO2 + 20[H] + 少量能量 第三阶段 线粒体内膜 24[H] + 6O2 12H2O + 大量能量 ( 酶 )4.总反应式: C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 (画出O元素来源去路) 5.能量释放:1mol葡萄糖彻底氧化分解释放2870kJ的能量,其中977.28kJ储存在ATP(32mol)中,其余则以热能形式散失。能量转化效率34.05%。(画出能量流向图) 与有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸过程温和;有机物中的能量是逐步释放的;有相当一部分能量储存在ATP中。 6.意义:大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径。也是细胞代谢的枢纽。 三、无氧呼吸 1.概念:细胞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。 2.场所:细胞质基质 3.过程:第一阶段与有氧呼吸相同,第二阶段在不同酶催化下产物不同,且没有能量产生。 ( 酶 )4.过程: ( 酶 )第一阶段 细胞质基质 C6H12O6 2丙酮酸C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 ( 酶 )第二阶段 细胞质基质 2丙酮酸C3H4O3 + 4[H] 2乙醇C2H5OH + 2CO2 细胞质基质 2丙酮酸C3H4O3 + 4[H] 2乳酸C3H6O3 (无能量产生) ( 酶 )5.总反应式: 植物、酵母菌缺氧时 C6H12O6 2乙醇C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 ( 酶 )人或高等动物剧烈运动时、高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚)、乳酸菌缺氧时 C6H12O6 2乳酸C3H6O3 + 少量能量 6.能量释放:葡萄糖经过无氧呼吸只释放了少量能量,绝大部分储存在酒精或乳酸中。1mol葡萄糖生成酒精释放的能量为225.94kJ,生成乳酸释放的能量为196.65kJ,其中只有61.08kJ的能量转移到ATP中(2mol),近69%的能量都以热能的形式散失。(画出能量流向图)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 注意:①水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。 ②不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因在于催化反应的酶不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同。 ③如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸,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。 ④细胞呼吸产生[H]的过程实际上是指氧化型辅酶 (NAD+)转化成还原型辅酶 (NADH)。 ⑤无氧呼吸不用于高等动植物体和人体,而用于微生物时则叫发酵。发酵与无氧呼吸的共同点是H+和e的最终受体都不是氧,且呼吸底物只是部分被氧化,最终形成的产物有酒精、乳酸。发酵工业上所说的发酵,并非完全是无氧的,如醋酸发酵就是需氧的。 四、有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系 1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 2.细胞呼吸中CO2、H2O、[H]和ATP的来源与去向 (方法:熟练识记8个方程式) 项目 产生 消耗 O2 无 有氧呼吸第三阶段消耗6个 CO2 有氧呼吸第二阶段产生6个 无氧呼吸酒精发酵第二阶段产生2个 无 H2O 有氧呼吸第三阶段产生12个 无氧呼吸:无 有氧呼吸第二阶段消耗6个 无氧呼吸:无 [H] 有氧呼吸第一阶段C6H12O6产生4个,第二阶段丙酮酸和H2O产生20个; 无氧呼吸第一阶段产生4个 有氧呼吸第三阶段全部与O2结合生成水; 无氧呼吸第二阶段消耗 ATP 有氧呼吸:三个阶段都产生,第三阶段最多 无氧呼吸:只在第一阶段产生 用于几乎各项生命活动(光合作用的暗反应所需ATP由光反应提供) 3. 细胞呼吸反应式中各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物) (1)有氧呼吸时:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6 (2)无氧呼吸时:C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2 4.判断细胞呼吸方式的三大依据 5.有氧呼吸与无氧呼吸比较 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 线粒体、细胞质基质 细胞质基质 条件 O2、酶和适宜的温度 酶和适宜的温度 物质变化 生成CO2和H2O 生成酒精+CO2或乳酸 能量变化 释放大量能量 释放少量能量 相同点 联系 第一阶段的反应完全相同,并且都在细胞质基质中进行 实质 分解有机物,释放能量,形成ATP,供生命活动利用 考点二 影响细胞呼吸的外界因素及其应用 五、影响细胞呼吸的因素及细胞呼吸原理的应用 1.内部因素 ①植物种类:阳生植物>阴生植物,水生植物>旱生植物 ②发育阶段:幼苗、开花期>成熟期 ③不同器官:生殖器官>营养器官 2.外部因素 (1)温度:温度主要通过影响呼吸酶的活性而影响呼吸作用。一般而言,在一定范围内,呼吸作用强度随着温度的升高而增强。 如冰箱中果实和蔬菜的保鲜;大棚蔬菜栽培时,夜间适当降温,抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,可达到提高产量的目的。 (2)氧气浓度:关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧气浓度之间的关系,可用下图表示。 ( CO 2 生成总量表示 细胞呼吸总强度 O 2 吸收量表示 有氧呼吸强度 无氧呼吸产生CO 2 量表示 无氧呼吸强度 ) ①当氧气浓度为0时,细胞只进行无氧呼吸,Q点对应的纵坐标大小表示无氧呼吸的强度。 ②当氧气浓度在0~10%之间时,有氧呼吸、无氧呼吸共存,随着氧气浓度增加,无氧呼吸强度减弱,有氧呼吸强度增强。(注意:一般的常规题就认为没有氧气就是无氧呼吸,有氧气就是只有有氧呼吸。只有在出现上述曲线或题目明确表示“低氧”时,才认为低氧情况下有无氧呼吸存在。) ③当氧气浓度大于或等于10%时,无氧呼吸消失,此后只进行有氧呼吸。但当氧气浓度达到一定值后,有氧呼吸强度不再随氧气浓度的增大而增强,其限制因素(外因)有:温度、水。(从有氧呼吸反应式的反应物和条件考虑) ④当氧气浓度为C时,细胞呼吸总强度最小,CO2生成总量最少,有机物消耗最少,在该氧气浓度下保存瓜果蔬菜效果最好,不要错误认为是无氧条件下最好。(注意题目中有氧呼吸与无氧呼吸的交叉点、C点、CO2生成总量的最低点这三点不一定在一条垂线上,此时CO2生成总量的最低点才是细胞呼吸强度最小的点,对应的O2浓度才是保存蔬菜最好的点,并不是有氧呼吸与无氧呼吸的交叉点对应的值。)此时有氧呼吸CO2释放量=无氧呼吸CO2释放量,有氧呼吸消耗的葡萄糖量=1/3无氧呼吸消耗葡萄糖量。 如选用透气消毒纱布或“创可贴”包扎伤口,抑制破伤风杆菌等厌氧菌的无氧呼吸(并非为了防止伤口细胞无氧呼吸);作物栽培中的中耕松土,通过改善氧气供应来促进根系的呼吸作用,利于矿质元素的吸收;提倡慢跑等有氧运动,防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸;稻田定期排水,避免根系无氧呼吸产生酒精导致酒精中毒,烂根死亡。 (3)水:在一定范围内,细胞的含水量越高,细胞呼吸作用越强。 储藏果实、蔬菜时,往往需要降低温度、降低氧气含量、保持适宜湿度等措施来减弱呼吸作用,减少有机物的消耗;种子和粮食要晒干后储存,保持低温低氧干燥的条件,抑制呼吸作用,减少有机物消耗,防止粮堆温度升高,微生物繁殖造成腐烂发霉。 (4)CO2:在一定范围内,环境中CO2浓度越高,细胞呼吸越弱。 如冬天密封窖藏大白菜或萝卜,食物细胞自身产生了高浓度CO2,抑制了细胞的呼吸。 其他应用:1.乳酸菌是一种厌氧细菌,可以使牛奶发酵而成酸牛奶或奶酪。泡菜、酸菜、青贮饲料能够较长时间保存,也都是利用乳酸发酵积累的乳酸抑制了其他微生物活动的缘故。 2.醋酸杆菌是一种好氧细菌,在氧气充足和有酒精底物的条件下,大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。 3.谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌,在有氧条件下能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨酸,谷氨酸经过人们的进一步加工,就成为谷氨酸钠——味精。 4.发面做馒头或面包时,加入安琪酵母,且要保温原因是酵母菌有氧呼吸产生大量CO2。 5.酒精发酵初期发酵罐中要保留一部分空气原因是酵母菌有氧呼吸会释放较多能量有利于酵母菌大量繁殖。酒精发酵过程中要保持密封且要注意排气防止爆炸,原因是酵母菌无氧呼吸会产生酒精和CO2 考点三(实验) 探究酵母菌的呼吸方式 六、探究酵母菌的呼吸方式 【实验原理】酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。培养酵母菌作饲料添加剂时,要给培养装置通气或进行振荡,以利于酵母菌大量繁殖,原因是通气或振荡能提供足量氧气,酵母菌呼吸作用释放能量多,为细胞代谢和分裂提供了充足的动力。密封发酵时,酵母菌将有机物转化为酒精的同时,能为自己的生命活动提供少量能量。 【实验思路】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。 【实验变量】自变量:氧气的有无 因变量:CO2和酒精的生成情况 无关变量:反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性 【实验流程】 1.酵母菌培养液的配制:用煮沸并冷却的质量分数为5%的葡萄糖溶液培养酵母菌。煮沸的目的是杀死溶液中细菌,排出溶液中的O2 ;冷却是防止高温将酵母细胞杀死。 2.检测CO2的产生 装置1:NaOH溶液的作用:除去空气中的CO2,A瓶酵母菌进行的是有氧呼吸。 装置2:要将B瓶封口后放置一段时间,目的是耗尽B瓶中的O2,确保产物CO2均来自无氧呼吸。B瓶酵母菌进行的是无氧呼吸。 【实验现象】:CO2可使澄清的石灰水变浑浊,也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。 3.检测酒精的产生 从上述AB两瓶中各取2ml培养液的滤液(不能直接向AB瓶中加检验试剂),分别注入2支干净的试管中,向试管中滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液(质量分数95%~97%),轻轻振荡,观察颜色变化。由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 【实验现象】:橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下可与酒精发生化学反应,变成灰绿色。 【实验结论】在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。 七、植物细胞呼吸方式的探究 (1)实验装置及原理 欲确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图所示(以发芽种子为例) 本实验有光无光都能进行,因为发芽的种子还不能进行光合作用,若选植物幼苗作为实验材料,需避光进行实验。 装置1中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2,红色液滴移动的距离代表植物细胞有氧呼吸O2的消耗量。 装置2中红色液滴移动的距离代表植物细胞酒精发酵CO2的产生量。 装置1与2中的种子进行的呼吸方式及强度是相同的,但是1装置只能反映出有氧呼吸强度的大小,2装置只能反映出酒精发酵强度的大小。 装置3中放置煮熟的种子,用于测定气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差。 (2)实验结果预测和结论 实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动(无有氧呼吸) 不动(无酒精发酵) 种子已死亡或只有乳酸发酵 不动(无有氧呼吸) 右移(有酒精发酵) 只有酒精发酵 左移(有有氧呼吸) 右移(有酒精发酵) 同时有有氧呼吸和酒精发酵 左移(有有氧呼吸) 不动(无酒精发酵) 只有有氧呼吸或同时有氧呼吸与乳酸发酵 【练】参照上图,是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖),装置一、二中分别放入等量的发芽种子,装置三中为等量的煮熟种子。若装置一左移10 cm,装置二右移12 cm,装置三右移2 cm,则有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为( C ) A.6∶5 B.5∶6 C.2∶5 D.5∶2 画气体分析图。 ( 1 ) 学科网(北京)股份有限公司 $