2027届高三生物人教版一轮复习课件细胞呼吸的原理及应用

细胞呼吸的原理和应用 一轮复习 判断正误： 1. 细胞有氧呼吸、无氧呼吸利用的底物一定是葡萄糖。（ ） 2. 硝化细菌没有线粒体，不能进行有氧呼吸。（ ） 3. 有氧呼吸总反应式中的“能量”可直接写为“ATP”。 （ ） 4. 有氧呼吸可概括分为三个阶段，每个阶段的化学反应都有相同种类的酶催化。（ ） 5. 有机物中的能量在有氧呼吸过程中是逐步缓慢释放的，有机物中的能量全部转移到 ATP中。（ ） 6. 细菌、真菌、马铃薯块茎和苹果果实的细胞只能进行无氧呼吸。（ ） 7. 动物骨骼肌的肌细胞可通过无氧呼吸产生酒精和 CO₂ 或乳酸。（ ） 8. 线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，所以所有真核细胞都能进行有氧呼吸。（ ） 回顾并完成学案中的相关概念 2 赤峰宁城县苹果色泽红润、糖分高。果农采收后需要贮藏保鲜。 储存时最害怕出现的问题是？怎么才能储存更长时间？ 目前宁城县果蔬经济林面积达到25万亩，居内蒙古自治区首位，每年产出的产品包括富硒苹果、酵素苹果等。遇到苹果行情低迷或市场饱和时，就会有大量未出售的苹果，这些未销售苹果如何储存，成为很多种植户和经销商头疼的问题。 要解释苹果贮藏现象，我们先要搞懂细胞呼吸完整过程，接下来我们结合资料，逐步构建细胞呼吸的过程模型。首先来回顾细胞呼吸的概念。 3 【资料1】 苹果打蜡能有效降低水分流失和微生物的侵害，但不适当的打蜡会影响果实的气体交换，产生乙醇等物质，影响品质和口感。 思考：苹果果实在打蜡前后，细胞呼吸有何变化？ 任务一：小组合作，利用文字、箭头等，构建果肉细胞打蜡后细胞呼吸过程图示。（注意场所、条件、物质能量变化） 有氧呼吸被抑制，进行无氧呼吸 ① 天然果蜡（苹果自带） 苹果在生长过程中，会自然形成一层保护膜。 作用：防止水分流失，抵御细菌，延长保存时间 这种蜡完全无害，可以直接吃 ② 人工食用蜡（允许使用） 部分苹果（尤其进口或长途运输）会打上一层食用蜡。 4 如果要对细胞呼吸过程中的物质变化（C、H、O）进行探究，可以用什么方法？ C6H12O6 + 6H2O +6O2 酶 6 CO2 + 12H2O +能量 C6H12O6 酶 2 C2H5OH + 2CO2 +能量 C6H12O6 酶 2 C3H6O3 +能量 同位素标记法 小程序＋反应式（CHO变化） 5 【资料2】 ①在政府的政策扶持下，目前已建成气调库、冷冻库、缓冲库、设备库等共计22间。与机械冷库相比，气调库通过设备调节库内O2、CO2、湿度、温度等，能更有效的延长苹果保鲜期。 ②利用苹果、葡萄、粮食、酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。 ③水果蔬菜、粮食等农产品的储存条件如表1所示。 任务二： 请根据以上资料，分析O2浓度、CO2浓度、水分和温度怎样影响细胞呼吸？为什么会产生这样的影响？并用坐标曲线图分别表示它们对细胞呼吸的影响。 种类 条件 O2含量 温度 水分 粮食 低氧 低温 干燥 水果蔬菜 低氧 低温 适宜湿度 表1 粮食、水果蔬菜储存条件 ① O 2 ​ 浓度较低时，随升高，无氧呼吸受抑制，有氧呼吸增强；浓度继续升高，有氧呼吸达到最大值后不再增加。低氧（2%~4%）时总呼吸最弱；氧过低，无氧呼吸产生酒精伤害果实；氧过高，有氧呼吸消耗大量有机物。 ② CO 2 ​ 浓度升高，可以抑制细胞呼吸相关酶的活性，减弱细胞呼吸，减少有机物消耗；但浓度过高会造成果实中毒，损伤细胞。 ③苹果：湿度过低→果实失水，失重率升高，皱缩；湿度过高，真菌大量繁殖，果实腐烂。故需要适宜高湿度，兼顾减少失水、抑制真菌。 种子：种子储存需要低湿度（干燥），降低自由水含量，减弱细胞呼吸，抑制微生物生长，防止霉变。 ④温度影响呼吸酶的活性。一定范围内，升温呼吸增强；超过最适温度酶失活，呼吸下降。不是越低越好：低温减弱呼吸；温度过低会冻伤果实，破坏细胞结构，造成冻害。 7 项目 O2浓度 CO2浓度 水 温度 机理             曲线               5 O2（%） 1.0 0.5 P R 10 15 20 C Q T O CO2释放量 R点对应O2浓度下，CO2释放量最低，呼吸速率最低。 QAC：无氧呼吸速率 OPT：有氧呼吸速率 QPT：呼吸速率 两种呼吸作用 同时进行 思考：A点的含义？R点的含义？ A点对应O2浓度下，有氧呼吸与无氧呼吸的CO2释放量相等。 A 【资料3】低温胁迫对细胞呼吸的影响 有氧呼吸电子传递途径有两种。NADH释放的电子经复合体I、辅酶Q、复合体III、细胞色素C、复合体IV等传递给O2的过程称为细胞色素途径。低温胁迫会抑制复合体IV的活性，此时电子经复合体I、辅酶Q，交替氧化酶后传递给O2，该过程称为交替途径。具体过程如图所示： 任务三：小组合作完成 ①细胞色素途径中，__________释放的电子经过一系列复合体最终传递给________生成水，该过程发生在__________________（填具体场所） ②细胞色素途径中，电子传递的同时将H+泵到膜外侧，使膜外侧H+浓度________膜内侧，形成H+电化学势能。据图可知，ATP合成酶的作用是_____________________________。 NADH O2 线粒体内膜 高于 运输H+、催化ATP合成 11 ③交替氧化酶参与运输H+吗？ ④与细胞色素途径相比，交替途径合成的ATP更_________，原因是_______________直接将电子传递给O2，使复合物III、IV运输H+ ________，H+梯度势能____________所导致。 不参与 少 交替氧化酶 减少 降低 12 ⑤电子传递过程中能量转化情况是怎样的？并从能量转化角度分析，某些果蔬在特定的低温储藏时，产热会异常升高的原因。 NADH化学能 电化学势能 热能 ATP中活跃的化学能 低温胁迫下，交替途径增强，ATP合成减少，更大比例的能量以热能散失，产热增多。 ⑥结合资料3，从进化和适应的角度分析，低温胁迫下，植物细胞呼吸交替途径的改变有什么意义？ 臭菘的花序产热能力强，即使环境温度低于冰点，也能将温度调节在23°C左右。但其产热的分子机制开始时尚不清楚。 2024年2月6日，日本岩手大学在Plant Physiology上发表题为“Gene expression and metabolite levels converge in the  thermogenic spadix of skunk cabbage”的研究论文。 研究人员对花序发育的产热前、产热和产热后的三个发育阶段进行了全面的转录组和代谢组分析，揭示了臭菘自发热机制。值得注意的是，交替氧化酶基因从小花的产热前阶段到产热阶段始终保持较高水平。 从适应角度：产生热量，维持花序较高温度，避免低温冻伤细胞；保证花序在冰点环境正常发育、开花；利于吸引传粉昆虫，完成繁殖。 从进化角度：这是长期自然选择形成的适应性特征，让臭菘能在寒冷环境繁衍，拓宽生存的环境范围，提升物种生存竞争力。 14 【资料4】 苹果是典型的呼吸跃变型果实，即采摘后呼吸速率迅速上升，再迅速下降。呼吸跃变后果实进入衰老期，难以储存。科研人员测定了常温有氧条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率，变化趋势如下： 请分析气调库中除了控制O2和CO2的比例外，还要及时清除乙烯的原因。 乙烯是促进果实成熟的植物激素；由图可知，乙烯释放增加会诱导呼吸跃变，使呼吸速率快速上升，加速有机物消耗；呼吸跃变之后果实快速衰老，品质下降，难以长期储存。因此气调库需要及时清除乙烯，抑制呼吸跃变推迟果实衰老，延长苹果贮藏时间。 15 【资料5】 研究人员发现，果实呼吸跃变过程中，乙烯释放量增多，使细胞中乙醇脱氢酶基因表达显著增加，促进无氧呼吸生成乙醇。1-MCP是常见的保鲜剂，可阻断乙烯信号传导，抑制相关生理反应。 任务四： 请利用苹果果实、乙烯、1-MCP，设计实验验证：乙烯能促进果实无氧呼吸 （写出实验思路和预期实验结果） 实验思路： 取新鲜的、生理状况等相同的苹果果实若干份，均分为甲、乙、丙三组。 甲组不做处理，乙组施加适当的乙烯，丙组施加等量的乙烯并用1-MCP处理。 一段时间后，测量三组果实细胞中乙醇的含量。 乙醇含量——乙组＞丙组＞甲组 预期结果： 与中国农科院果树研究所、沈阳农业大学开展合作，建立无病毒良种母本园和采穗圃，构建起县、乡、合作社三级良种繁育体系，从自主选育抗寒品种“蒙富苹果”到引进耐低温新品种“新苹红”苹果，良种的不断更新也体现出宁城县在“科技兴果”战略上的创新与坚持。 科技兴果：同学们，刚才我们给果农提出了苹果采后的贮藏保鲜建议，解决的是苹果采摘之后怎么保存的问题。而宁城苹果产业园，还在做一件更前置的事 ——**品种选育**。他们和科研院所合作，培育像蒙富苹果这样抗寒的本土品种，引进耐低温的新苹红。 育种是从源头改良苹果：提高抗寒能力、改善果实的色泽和糖分，提升果实本身品质。 一条是产前，改良品种，提升先天品质； 一条是产后，利用细胞呼吸、植物激素的原理，做好气调贮藏保鲜。 **产前育种 + 产后保鲜，都是生物学知识在农业生产中的真实应用，共同实现科技兴果。 想一想：培育抗寒苹果品种，和臭菘花序低温产热，二者在进化角度有什么共同点？>（参考答案：都是为了形成对低温环境的适应性，人工培育可以更快的产生新的品种抵抗寒冷） 17 $