5.3.1 细胞呼吸的原理和应用（课件）-2026-2027学年高一生物同步优质精讲课件（人教版必修1）

§ 5~1 人为控制的对实验现象进行处理的因素叫做自变量；随着自变量改变而变化的量叫做因变量；除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫做无关变量 无关变量的要求：相同且适宜或等量且适量，以排出无关变量对实验结果的干扰 对照实验：除自变量外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫做对照实验；对照实验一般设置对照组和实验组，空白对照组不做任何特殊处理 实验遵循的4大原则：对照原则、单一变量原则、平行重复试验原则、科学性原则 对照原则目的：排除无关变量对实验结果的干扰 单一变量目的：保证实验组的结果不同是由某个特定自变量引起的 平行重复目的：通过重复实验并对结果取平均值，以减小误差，避免偶然性 5.3 细胞呼吸 第五章 细胞的能量供应和利用 重难点 1 细胞呼吸的方式和过程 2 细胞呼吸方式的判断及相关计算 3 探究酵母菌细胞呼吸的方式 4 细胞呼吸的影响因素及其应用 什么是细胞呼吸？P90 类型？ 1. 主要场所：______ 线粒体 线粒体内膜 线粒体外膜 线粒体基质 一、有氧呼吸 嵴 没有线粒体可以进行有氧呼吸吗？ 分布有氧呼吸的酶 C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量 2. 总反应式 有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段被利用？产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成？ ① ② ③ 有氧呼吸： P93黑体 细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把 等有机物彻底氧化分解，产生 ，释放 ，生成大量ATP的过程。 葡萄糖 二氧化碳和水 能量 温和 逐步释放 3.过程 葡萄糖C6H12O6 丙酮酸C3H4O3 C6H12O6 2丙酮酸 酶 4[H] 能 ATP 热 线粒体 细胞质基质 ① 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 +4[H] +能量 场所：细胞质基质 2C3H4O3 （少量） （1）第一阶段： 线粒体 6CO2 能 ATP 热 20[H] ② 丙酮酸水解 酶 6CO2 +20[H]+ 能量 场所：线粒体基质 2C3H4O3 +6H2O （少量） C6H12O6 2丙酮酸 酶 4[H] 能 ATP 热 细胞质基质 ① 酶 6H2O （2）第二阶段： 12H2O 6O2 酶 能 ATP 热 细胞质基质 ③ [H]的氧化 酶 12H2O + 能量 场所：线粒体内膜 24[H] + 6O2 （大量） 线粒体 6CO2 能 ATP 热 20[H] ② C6H12O6 2丙酮酸 酶 4[H] 能 ATP 热 ① 酶 6H2O （3）第三阶段： 细胞质基质 C6H12O6 2丙酮酸(C3H4O3)+4[H] 线粒体基质 2丙酮酸(C3H4O3)+6H2O 6CO2+20[H] 线粒体内膜 24[H]+6O2 H2O 总结：有氧呼吸的场所？ 细胞质基质、线粒体 （细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜） 9 1、有氧呼吸中葡萄糖、水、氧气分别在第几阶段被利用？产物中的CO2和水在第几阶段形成？第几阶段产能？哪个阶段合成的ATP最多？ 2、水既是反应物，又是生成物，可以约分吗？ 3、密闭容器中，只进行有氧呼吸，气体压强如何变化？ 4、线粒体可以直接利用葡萄糖吗？ 5、细胞呼吸产生的[H]是什么物质？P93页“相关信息” 6、有氧呼吸能量变化？能量转化效率？ 有氧呼吸总反应式： 03 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 标出氧元素的来源和去路 一 二 三 二 三 一二三 三 气体压强不变 No No 有机物中稳定的化学能 → 热能散失（大部分）+ATP中活跃的化学能 有氧呼吸的过程只发生在线粒体内 没有线粒体的真核细胞不能有氧呼吸 细菌没有线粒体，细菌都不能有氧呼吸 有氧呼吸CO2中的氧原子来自O2(全来自葡萄糖) 有氧呼吸释放的能量大部分用于合成ATP 有氧呼吸只在第二阶段产生[H] 有氧呼吸过程有[H]的积累 与线粒体外膜比较，线粒体内膜的蛋白质种类和数量更多 概念辨析 √ √ 识图 发生场所： (一)_________(二)_________ (三)__________ 物质名称： ①__________ ②__________ 发生场所： ①__________ ②__________ 细胞质基质 线粒体基质和线粒体内膜 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 H2O O2 发生场所： ①__________ ②__________ ③__________ 物质名称： 甲__________乙__________ 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 丙酮酸 [H]（NADH） 1 ．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是(　　) A．葡萄糖→丙酮酸→水 B．葡萄糖→丙酮酸→氧 C．葡萄糖→氧→水 D．葡萄糖→丙酮酸→CO2 D 变式训练.关于同位素标记法研究动物体细胞有氧呼吸的过程，下列叙述错误的是(　　) A. 用18O标记葡萄糖，产物H2O中能检测到放射性 B. 用18O标记氧气，能检测到的产物有H218O和C18O2 C. 用14C标记葡萄糖，产物CO2中能检测到放射性 D. 用14C标记葡萄糖，在线粒体中能检测到放射性 A 2.在细胞有氧呼吸过程中，2,4­二硝基苯酚(DNP)能抑制ATP合成过程，但对水的生成没有影响。下列叙述正确的是(　 　) A．DNP作用于肌细胞时，线粒体内膜上散失的热能将增加 B．DNP主要在线粒体基质中发挥作用 C．DNP不会影响有氧呼吸的第一阶段 D．DNP能抑制人体血液中葡萄糖进入成熟红细胞，进而抑制细胞有氧呼吸过程 A C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 酶 酶 2C3H6O3 2丙酮酸+4[H] 酶 少量能量 第一阶段 (细胞质基质) 第二阶段 (细胞质基质) 过程 乳酸 酒精 二.无氧呼吸 无氧呼吸分为几个阶段？反应场所？产能情况？物质变化？ 二.无氧呼吸 酵母菌、绝大多数的植物细胞等 乳酸菌、所有动物细胞、马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等 1.请分别举例酒精发酵和乳酸发酵的代表生物？ 2.不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因和根本原因分别是？ 3.无氧呼吸底物葡萄糖中能量去向及释放的能量去向？（大部分、少部分） 4.细胞呼吸的意义有？（教材P94楷体小字） 直接原因是催化反应的酶不同，根本原因是控制酶合成的基因不同。 大部分留在酒精或乳酸中>热能>ATP中的活跃化学能 ①供能 ②代谢枢纽 C6H12O6 2C3H603（乳酸）+少量能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量 酶 乳酸发酵： 酒精发酵： 细胞呼吸原理的应用——P95 1、选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。 2、酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。 通过降低温度和氧气含量，减弱呼吸作用 避免肌肉细胞无氧呼吸产生大量乳酸 3、松土透气=中耕松土，①促进微生物有氧呼吸将有机物分解为无机盐。②促进根细胞有氧呼吸，主动运输吸收无机盐。稻田定期排水，避免根细胞无氧呼吸产生酒精对根系造成伤害。 4、较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时注射破伤风血清（抗体）。 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 产物 分解 程度 释放 能量 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 彻底分解 不彻底分解 第一阶段(葡萄糖丙酮酸)相同 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 大量（三个阶段均合成ATP，第三阶段最多） 少量（只有第一阶段合成ATP） 概念辨析 （1）人体细胞在有氧或无氧状态下均可产生CO2 （2）过保质期酸奶出现胀袋是乳酸菌无氧呼吸造成的 （3）和有氧呼吸相比，无氧呼吸的第二阶段释放的能量较少 （4）有机物通过无氧呼吸，以热能形式释放大部分能量，少部分能量用于ATP合成 （5）剧烈运动过程所需要的能量主要由无氧呼吸提供 （6）无氧呼吸过程有[H]积累 动物细胞无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2 乳酸发酵不产生CO2 无氧呼吸只在第一阶段释放能量，第二阶段没有能量释放 无氧呼吸大部分能量未释放，储存在乳酸或酒精中 主要来自有氧呼吸，虽同时进行无氧呼吸，但供能少 [H]与丙酮酸反应 典型练1将酵母菌培养液进行离心处理，把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3个试管中，并向这3个试管中同时滴加等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能通过细胞呼吸产生CO2 和H2O的试管是（ ） A 甲 B 丙 C 甲和乙 D 丙和乙 细胞质基质+葡萄糖+O2 细胞器+ 葡萄糖+O2 酵母+ 葡萄糖+O2 甲 乙 丙 B 练2.(2025·广东大湾区联考)鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天。其细胞呼吸过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) B A.鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物可以是乳酸或者酒精和CO2 B.鲫鱼细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失 C.骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与 D.图示两种细胞线粒体中与呼吸作用有关的酶不完全相同 大部分储存在乳酸或酒精中 影响因素 内因 遗传因素 外因 环境因素 阳生植物＞阴生植物 幼苗期＞成熟期 水生植物＞旱生植物 氧气 温度 CO2 H2O 三、影响呼吸作用的因素 酶的种类，数量 ① 低温保存蔬菜、水果。 ② 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物消耗，提高产量。 温度 呼吸速率 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 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干种子萌发前要浸泡处理 水 细胞含水量 呼吸速率 温度 影响酶的活性 过高CO2抑制细胞呼吸 一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而加强 不消耗O2，只进行无氧呼吸。 B点： C点之后： 只进行有氧呼吸。 无氧呼吸消失。 A P C B 0 5 10 15 20 25 无氧呼吸产生CO2量 呼吸作用产生CO2总量 有氧呼吸产生CO2量 产生量 CO2 O2浓度% D A点： P点：CO2释放量最低 细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。 对应的O2浓度（D点：约5%），利于储藏和保存 O2浓度为0-10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 一定湿度，低氧，零上低温，高CO2 干燥，低氧，零上低温，高CO2 综合考虑上述影响细胞呼吸的外界因素，思考储存条件： a. 储存种子： b. 储存蔬果： 拓展：细胞呼吸相关专题 专题一：流程图判断相关物质 专题二：O2消耗与CO2生成之比相关计算 专题三：呼吸方式判断与液滴移动 1、体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，请据图回答问题： （1）图中A是_________，其产生的部位是______________。 （2）反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是_______，可在人体细胞中进行的是_______。 （3）苹果储藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中的_______过程。而马铃薯块茎储藏久了却没有酒味，其原因是马铃薯在无氧条件下进行了图中_______过程。 丙酮酸 细胞质基质 ② ①②④ ①③ ①④ 专题一：流程图判断相关物质 2、如图是动物细胞进行呼吸 作用过程的示意图,①~③代表 场所,甲~丙代表有关物质。下 列分析正确的是( ) A. ①、②、③分别是细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质 B. 甲、乙、丙分别表示NADH、丙酮酸和乳酸 C. 乙可进入线粒体, 乙需要与O2结合才能生成H2O D. 细胞呼吸时, ①②③处的反应均伴随着大量ATP的产生 C (1)有氧呼吸时：C6H12O6∶O2∶CO2＝_________； (2)无氧呼吸时：C6H12O6∶CO2∶酒精＝ _________， 或葡萄糖∶CO2∶乳酸＝___________； (3)消耗等量的C6H12O6时，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C6H12O6时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比值为_________； 1:6:6 3/4 1:2:2 1:0:2 1:3 专题二：O2消耗与CO2生成之比相关计算 可能有几种情况？ 可能有几种情况？ 为什么？ 专题三：呼吸方式判断 (以真核生物为例)、液滴移动 2.“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式 (1)探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)。 1、装置一中NaOH溶液的作用是？ 2、两装置中，着色液滴的移动分别代表什么？ 3、如何利用此实验确认细胞的呼吸方式？ 吸收细胞呼吸产生的CO2 有氧呼吸 吸收的O2量 细胞呼吸CO2的释放量-O2消耗量 =无氧呼吸释放的CO2量 (2)实验结果及结论 实验结果 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 是否有氧呼吸 是否有产酒精的无氧呼吸 (2)指标及原理 ①指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2的释放量或O2的吸收量来表示。 ②原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液滴左移。单位时间内着色液滴左移的距离即表示呼吸速率。 1.如果实验材料是绿色植物，实验条件该如何控制？ 2.如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子如何处理？ 3.如何防止气压、温度等物理因素所引起的误差？ 4.如果呼吸底物是脂肪，着色液滴的移动更大还是更小？ 3.种子萌发时呼吸速率的测定 (1)实验装置 遮光 消毒 灭活(如将发芽的种子煮熟) 产生的CO2量小于消耗的O2量，着色液滴移动更明显 练3.在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是(　　) 条件 a b c d CO2释放量 10 8 6 7 O2吸收量 0 3 4 7 A．a条件下，呼吸产物除CO2外还有乙醇或乳酸 B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸少 C．c条件下，种子消耗的葡萄糖最少 D．d条件下，产生的CO2来自细胞质基质和线粒体 B $