2026届高三生物人教版一轮复习课件第9讲 细胞呼吸的方式和过程

第9讲 细胞呼吸的方式和过程 大概念二 细胞的生存需要能量和营养物质 1 肺通气=呼吸运动 （呼吸的现象） 气体运输 细胞呼吸=呼吸作用 （呼吸的本质） 细胞内 + 糖 类 + 水 能 量 O2 O2 呼吸器官 血液循环 血液循环 呼吸器官 CO2 + CO2 【注意】呼吸≠呼吸作用 辨析细胞呼吸与呼吸 1.细胞呼吸： 指细胞内的有机物氧化分解，并释放能量的过程。也称呼吸作用。 呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 2.细胞呼吸的方式： ——有氧呼吸和无氧呼吸 依据是否需要氧气 2 有氧呼吸 是指细胞在 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 CO2和H2O 大量能量 大量ATP 1.有氧呼吸的概念： 外膜 内膜 嵴 基质 2.场所： 细胞质基质、线粒体(主要) 3.线粒体结构特点： 外膜： 内膜 线粒体基质: 线粒体 附着与有氧呼吸相关的酶 向内折叠形成嵴：增大内膜表面积 表面光滑 含有与有氧呼吸相关的酶，还含有少量DNA和RNA (还含有核糖体，可在线粒体DNA的控制下合成少量蛋白质) 3 4.有氧呼吸的过程： 热能（大部分） ATP（少部分） 细胞质基质 少量能量 线粒体基质 少量能量 线粒体内膜 大量能量 总反应式： 糖酵解 [H]：指NADH，还原型辅酶Ⅰ 三羧酸循环（柠檬酸循环） 氧化磷酸化 4 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 ，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 3.过程 ： 细胞质基质 2.场所： C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 总反应式 少量能量 不产能 酶1 2C3H4O3 +4[H] 2C3H6O3(乳酸) + 4[H] C6H12O6 2C3H4O3 (丙酮酸) 酶 物质变化： 产能情况： 第一阶段 物质变化： 产能情况： 第二阶段 酶2 2C3H4O3 +4[H] 2C2H5OH(酒精) +2CO2 酶1：乳酸脱氢酶 酶2：乙醇脱氢酶 5 无氧呼吸 4. 不同生物无氧呼吸产物类型及原因： 产物为乳酸 乳酸菌 所有动物细胞（人体骨骼肌细胞） 特殊：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚 产物为酒精+CO2 酵母菌 多数植物细胞（水稻根，甜菜果实） 多数微生物 口诀记忆：马吃甜玉米 直接原因： 根本原因： 酶（蛋白质）种类不同 基因不同或基因的选择性表达 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、蛔虫 ②主要进行无氧呼吸—— 种子萌发初期、癌细胞 5. 常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞： 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。 6 无氧呼吸 ②主要进行无氧呼吸—— 种子萌发初期、癌细胞 5. 常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞： 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。 种子埋在土壤里时，外界氧气很少，且自身储存的有机物（淀粉、脂肪等）需要先分解成小分子才能供能。无氧呼吸虽然产能量少，但胜在“快”——不需要氧气参与，只要有酶就能快速启动，把储存的养分转化成能量，供胚根突破种皮、胚芽伸长。 更关键的是，种子萌发初期的“能量需求”很特殊：只需要够“启动”生长就行，不需要大量能量支撑复杂代谢。就像手机没电时开“省电模式”，无氧呼吸就是种子的“省电模式”，用最少的能量先把生命活动“打着火”，等幼苗破土见了光，自然会切换到有氧呼吸。 癌细胞的无氧呼吸，是因为它们要疯狂分裂，需要大量的“原料”——不仅是能量，还有核苷酸、氨基酸等。有氧呼吸虽然产能量多，但代谢路径长，中间产物会被优先用来供能；而无氧呼吸的中间产物（如丙酮酸），可以直接被“截胡”用来合成DNA、蛋白质，支撑癌细胞分裂。 另外，肿瘤组织内部往往缺氧，无氧呼吸能让癌细胞在缺氧环境下照样分裂。更“狡猾”的是，无氧呼吸产生的乳酸会抑制免疫细胞的活性，相当于给自己加了层“保护罩”。 7 无氧呼吸 ②主要进行无氧呼吸—— 种子萌发初期、癌细胞 5. 常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞： 病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？ 病毒不能进行细胞呼吸。 它是特殊的生物体，其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。 8 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 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、需多种酶 无氧呼吸和有氧呼吸的比较 原核生物有氧呼吸的场所？ 细胞质基质、细胞膜 9 [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( ) √ 细胞呼吸的意义P94 ①为生物体提供能量； 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽 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 ②生物体代谢的枢纽。 丙酮酸 葡萄糖 氨基酸 甘油 10 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 一定是产乳酸的无氧呼吸 1.看反应物和产物 消耗O2 产生H2O 产生酒精或乳酸 无CO2释放 C6H12O6 2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量 酶 2 C2H5OH（酒精） + 2CO2 + 少量能量 C6H12O6 酶 C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量 酶 11 探究细胞呼吸的方式 4 2.看物质量的关系 变化特点 细胞呼吸的方式 CO2释放量=O2消耗量 CO2释放量>O2消耗量 酒精量＝CO2量 酒精量＜CO2量 不消耗O2，释放CO2 CO2释放量＜O2消耗量 ①只进行有氧呼吸 ②有氧+产乳酸式的无氧呼吸 有氧呼吸+产酒气式的无氧呼吸 多余的CO2来自无氧呼吸 只进行无氧呼吸 有氧呼吸+产酒气式的无氧呼吸 多余的CO2来自有氧呼吸 只进行无氧呼吸产生酒精和CO2 存在脂肪等的氧化分解（H多O少） 12 1.根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式 探究细胞呼吸的方式 实验原理 ①装置一：NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的 ，着色液滴移动的距离代表 。 ②装置二：着色液滴移动的距离代表： CO2 细胞呼吸吸收O2的量 细胞呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。 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 只进行产生酒气式的无氧呼吸 进行有氧呼吸和产生酒气式的无氧呼吸 只进行有氧呼吸 或进行有氧呼吸+产乳酸式的无氧呼吸 无气体含量变化； 代表有氧呼吸 同一批发芽的种子，测其细胞呼吸的方式 当装置稳定后，看液滴的移动 2. 实验的注意事项和误差校正 探究细胞呼吸的方式 注意事项： ①若所放植物组织为绿色组织，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 ②为防止微生物呼吸对实验结果造成干扰，应将装置进行灭菌处理。 同一批发芽的种子，测其细胞呼吸的方式 当装置稳定后，看液滴的移动 2. 实验的注意事项和误差校正 探究细胞呼吸的方式 误差校正： 为使实验结果准确，防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，还应设置对照(装置三)。对照实验中将所测定的生物材料灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。 同一批发芽的种子，测其细胞呼吸的方式 当装置稳定后，看液滴的移动 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。 (1)在真核细胞中，ATP合成酶主要分布于____________________________(填生物膜名称)。 (2)分析此图可知H＋跨越该膜的运输方式是__________，判断依据是________________________________________。 (3)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________________________________________________________________________。 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链 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。 16 拓展：细胞呼吸和电子传递链 为什么有氧呼吸的第三阶段能合成大量ATP？ 17 拓展：细胞呼吸和电子传递链 18 有氧呼吸的第三阶段：NADH在酶的催化作用下释放电子和H＋，电子被镶嵌在内膜上的特殊蛋白质捕获 和传递，O2为最终的电子受体，生 成H2O。 请据图分析ATP生成的过程是什么？ 　 内膜上特殊蛋白质利用电子给予的能量将H＋泵出，构建H＋浓度梯度，H＋通过线粒体内膜上的ATP合酶顺浓度梯度进入线粒体基质，推动ATP合成。 拓展：细胞呼吸和电子传递 19 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。 拓展：细胞呼吸和电子传递 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 20 有氧呼吸的过程 3.有氧呼吸和体外燃烧都可以分解有机物、释放能量，从物质和能量的角度分析有什么异同？具有什么意义？课本P93 体外燃烧 有氧呼吸 物质变化 能量变化 能量释放特点 有机物→无机物 CO2+H2O 有机物→无机物 CO2+H2O 化学能→热能、光能 稳定的化学能→热能、 ATP中活跃的化学能 反应剧烈、 一次性释放能量 条件温和、 逐步释放能量 意义：保证有机物中的能量得到充分利用。 ①可使有机物中的能量逐步转移到ATP中； ②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。 21 无氧呼吸 1.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段的反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。) 　由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时， 的过程就被抑制， 的合成也会受影响。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, 就要转化成 来实现循环利用。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制 的进行。 细胞呼吸第一阶段 ATP 细胞呼吸第一阶段 NADH NAD＋ 22 光能 ATP中化学能 有机物中化学能 ATP中化学能 热能 散失 各种生命活动 所需能量 光合作用 呼吸作用 ATP的利用 细胞内的生物化学反应 酶 实质上 催化 23 场所： 细胞质基质 物质变化： 产能情况： 少量能量 场所： 线粒体基质 物质变化： 产能情况： 少量能量 酶 2C3H4O3 +6H2O 6CO2 +20[H] +4[H] C6H12O6 2丙酮酸 （C3H4O3） 酶 场所： 线粒体内膜 物质变化： 产能情况： 大量能量 24[H] +6O2 12H2O 酶 24 第10讲 细胞呼吸的影响因素及其应用 大概念二 细胞的生存需要能量和营养物质 25 探究酵母菌细胞呼吸的方式 课本p90 酵母菌是一种单细胞真菌， 在有氧和无氧环境下都能生存，属于异养 兼性厌氧菌。 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生的物质分别是什么呢？ 26 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? 酒精 CO2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 无氧 产生 有氧 产生 自变量: 因变量: 无关变量: 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 有氧—— 无氧—— 反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性等 酒精、CO2 通气 密封 对比实验（p92）：指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，也叫相互对照实验。 对比实验不设对照组，均为实验组 本实验的实验组怎么设计？ 对照组怎么设计？ 对照组： ；实验组： 。 结果未知（本实验均为实验组） 结果已知 27 实验原理 CO2的检测 ①通入澄清的石灰水： 酒精的检测 酸性重铬酸钾溶液： 澄清→浑浊 蓝→绿→黄 橙色→灰绿色 探究酵母菌细胞呼吸的方式 澄清的石灰水 酸性重铬酸钾溶液 溴麝香草酚蓝溶液 ②使溴麝香草酚蓝溶液（BTB）： 28 实验步骤 C 质量分数为10%的NaOH溶液 D 澄清的 石灰水 气泵 E 任务一：运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置 C 质量分数为10%的NaOH溶液 A 酵母菌培养液 D 澄清的 石灰水 气泵 E B 酵母菌培养液 D 澄清的 石灰水 有氧呼吸装置 无氧呼吸装置 检测CO2的产生 吸收空气中的CO2 等量的新鲜的食用酵母菌（10g）+5%葡萄糖溶液（240ml) 让B中的酵母菌培养一段时间再连接D，目的是： 消耗完锥形瓶中的氧气。 A 酵母菌 培养液 B 酵母菌 培养液 B瓶应封口放置一段时间后，在连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？ 可以让酵母菌消耗完瓶中原有的氧气，创造无氧环境。 29 结果分析 探究酵母菌细胞呼吸的方式 由蓝变绿再变黄 （1）CO2的检测及结论 现象： 结论： 澄清石灰水都变浑浊，且有氧呼吸装置比无氧呼吸的更浑浊。 有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。 溴麝香草酚蓝溶液遇CO2的变色过程 30 结果分析 探究酵母菌细胞呼吸的方式 （2）酒精的检测及结论 有氧环境下的产物不能使橙色重铬酸钾溶液变色， 无氧环境下的产物能使橙色重铬酸钾溶液变成灰绿色。 结论： 有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。 结果： C 质量分数为10%的NaOH溶液 A 酵母菌培养液 D 澄清的 石灰水 气泵 E B 酵母菌培养液 D 澄清的 石灰水 葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。 因此应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 31 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？ 质量分数为10%NaOH溶液 酵母菌 培养液 澄清 石灰水 A 气泵 E C D 质量分数为10%NaOH溶液 澄清 石灰水 澄清 石灰水 D 气泵 E C 酵母菌 培养液 D A 批判性思维：实验装置的改进 验证空气中的CO2是否完全被吸收 检验有氧呼吸是否产生CO2 32 实验中的注意事项 ①配制酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入新鲜食用酵母菌，其目的是：杀死葡萄糖溶液中的微生物，排除其他微生物对实验结果的影响；除去溶液中的O2。 ②排尽反应瓶中原有空气，再连接检测装置。或先通入氮气排尽原有气体。有氧条件装置必须持续通入无菌空气，保证O2的充足。 ③由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 33 影响细胞呼吸的因素 ★2.环境因素： 1.内部因素： 酶的种类和数量 温度 O2浓度、 水 CO2浓度、 不同植物呼吸速率不同（阳生植物 阴生植物）； 同一植物不同发育时期不同（幼苗期 成熟期） 同一植物不同器官呼吸速率不同（生殖器官 营养器官）； ＞ ＞ ＞ 34 影响细胞呼吸的因素 ①原理：温度通过影响 而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。 ②应用 ① 储存食品（冰箱） ②大棚栽培在夜间和阴天适当 温。 ③ 水和面发得快 零上低温 降 酶的活性 温 1 温度对细胞呼吸的影响 降低呼吸作用，减少有机物消耗 加快呼吸作用产生CO2 35 影响细胞呼吸的因素 2 CO2浓度对细胞呼吸的影响 ①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会_____ (填 “促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。 ②应用：在蔬菜和水果保鲜中，适当 CO2浓度，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 抑制 增加 36 ①直接影响——水是有氧呼吸的反应物，可直接参与反应。 ②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。 3 水对细胞呼吸的影响 影响细胞呼吸的因素 （1）原理： （2）应用： 粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的 含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时 的消耗。 自由水 有机物 37 影响细胞呼吸的因素 O 5 10 15 20 25 气体交换的相对值 O2浓度% O2吸收量 2.各点分析： ①Q点： ②P点： ③R点： ④A点： ⑤B点： 无氧呼吸CO2释放量 细胞呼吸CO2释放总量 Q A P B 不消耗O2，只产生CO2 ⇒只进行 呼吸。 消耗O2量=产生CO2量 ⇒只进行 呼吸 无氧 有氧 R 产生CO2_____ ⇒组织细胞呼吸______ 最少 此时有机物消耗最少，R点对应的O2浓度是储藏蔬菜、水果的最佳O2浓度。 最弱点 有氧呼吸释放的CO2量______无氧呼吸释放的CO2量，但二者消耗葡萄糖的速率_______。 等于 不相等 无氧呼吸终止点。 4 O2浓度对细胞呼吸的影响 =有氧呼吸CO2释放量 =有氧呼吸+无氧呼吸 38 【注意】影响细胞呼吸的因素并不是单一的。 若需要增大相关植物或器官的细胞呼吸强度，促进生长，可采取 、 、 等措施，例如种子萌发； 若需减小细胞呼吸强度，减小有机物的消耗，可以采取 、 、 等措施，例如储存种子。 供水 升温 增氧 干燥 低氧 低温 总结种子萌发和储存种子的条件有何不同？ ↓ 不是无氧，无氧可能促进细胞的无氧呼吸， 低氧既可以抑制有氧呼吸，又能抑制无氧呼吸 细胞呼吸原理的应用 选用透气的消毒“创可贴”： 抑制厌氧型细菌的繁殖。 酵母菌有氧呼吸：大量繁殖， 无氧呼吸：产生酒精。 增加氧气供应，促进细胞呼吸，以利于作物的生长。 降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，减少有机物的消耗。 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。 提倡慢跑等有氧运动，有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。 控制通气，可以生产各种酒 40 10 20 30 A B 气温(℃) 耗氧量 变温动物/蛙 恒温动物/鼠 蛙：气温↓→体温↓→呼吸酶活性↓→呼吸↓→耗氧量↓ 鼠：气温↓→散热↑→ 促进产热 —→呼吸↑→耗氧量↑ 例 下图表示蛙(变温动物)和小鼠(恒温动物)的呼吸速率与环境温度的关系，请判断A、B的动物名称。 【详尽分析】 神经调节、神经体液调节 (下丘脑、甲状腺、肾上腺、骨骼肌和肝脏、皮肤等) 正相关曲线 反相关曲线 【快速判断】 (甲状腺激素、肾上腺素) 呼吸酶活性不变 (因是恒温动物) A曲线 B曲线 41 拓展一：有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物) (1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝ 。 (2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝ 。 (3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为 。 （4）消耗等量的葡萄糖时需要的 <m></m> 和产生的 <m></m> 的物质的量，有氧呼吸需要的 <m></m> 有氧呼吸和无氧呼吸产生的 <m></m> 之和为_____________ C6H12O6 酶 2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2 C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 1∶6∶6 1∶2∶2 1∶3 </m> 42 教材规定实验中的“显色”归纳 支链淀粉含量比较多的食物，升糖指数更高，更容易被消化，更容易刺激血糖和胰岛素，也更容易让人长胖。包括：糯米、短米、白面与其他小麦做的一些面食、土豆等等。 直链淀粉比较多的食物，与支链淀粉相比，不那么容易被消化分解，不那么容易刺激血糖和胰岛素，不那么容易让人长胖。包括：长粒米、全麦、燕麦、藜麦、大麦、黑麦等等 43 C6H12O62C3H4O3＋4[H] 2C3H4O3＋6H2O6CO2＋20[H] 24[H]＋6O212H2O $