2023版高考生物一轮总复习第5章第3节细胞呼吸的原理和应用课件

这是一份2023版高考生物一轮总复习第5章第3节细胞呼吸的原理和应用课件，共60页。PPT课件主要包含了考点一细胞呼吸，有氧呼吸，二氧化碳和水，大量ATP，2有氧呼吸过程，细胞质基质，线粒体基质，线粒体内膜，葡萄糖和水，无氧呼吸等内容，欢迎下载使用。
(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________________，释放能量，生成___________的过程。
①[H]是指 NADH(还原型辅酶Ⅰ)。
②有氧呼吸过程中，水的利用发生在第________阶段，水的产生发生在第_______阶段，氧的利用发生在第______阶段，CO2 的产生发生在第______阶段。因此，CO2 中的氧来自______________，生成物水中的氧来自________。③有氧呼吸过程中三个阶段都释放能量，释放能量最多的是第____阶段。能产生[H]的步骤有第________阶段，产生的[H]的作用是_________________________________。
与氧气结合形成水，并释放大量能量
(3)有氧呼吸总反应式(氧元素的来源与去向)。(4)放能：1 ml 葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870 kJ 的能量，释放的能量中有 977.28 kJ 左右的能量转移至 ATP 中，其余能量则以热能形式散失。
(1)概念：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________能量的过程。(2)场所：_______________。(3)过程。
①第一阶段(与有氧呼吸的第一阶段完全相同)。
2 丙酮酸＋4[H]＋少量能量
注：无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，形成少量ATP。(4) 放能：1 ml 葡萄糖释放 196.65 kJ( 生成乳酸) 或225.94 kJ(生成酒精) 能量，其中均有 61.08 kJ 左右的能量转移至 ATP 中。
(5)无氧呼吸的总反应式。①无氧呼吸的乳酸途径。
ⅰ.反应式：__________________________________。
ⅱ.实例：_________________________________________________________________________________________。
②无氧呼吸的酒精途径。
ⅰ.反应式：____________________________________。
ⅱ.实例：______________________________________
2C3H6O3(乳酸)＋少量能量
马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、动物和人剧烈运动时骨骼肌的肌细胞、哺乳动物成熟红细胞、乳酸菌等
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量
水稻根、苹果果实等植物器官的细胞、
____________。
3.比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同
(1)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(2)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，这类细胞与有氧呼吸有关的酶分布在细胞膜上。
(3)葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。(4)人体内产生的 CO2 只能是有氧呼吸的产物，因为人
体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无 CO2。
(5)无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储
4.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＝1∶6∶6。
(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 1∶3。
(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的 O2 摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生 CO2 摩尔数之和的比为 3∶4。
考点二 影响细胞呼吸的环境因素及其应用
(1)原理：细胞呼吸是一系列______反应，温度通过影响___________进而影响细胞呼吸速率。(2)曲线模型(如下图)。
2.O2 浓度(1)原理。
绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进行无氧呼吸，在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2 的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随 O2浓度的增加而增强。
(2)曲线模型(如下图)。
(1)原理：CO2 是细胞呼吸的产物，随着 CO2 浓度的增大，对细胞呼吸______作用增强。(2)曲线模型(如下图)。(3)应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加 CO2 浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4.含水量(1)原理：在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内含水量的增加而增大。当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物死亡。(2)曲线模型(如下图)。
(1)包扎伤口时，应选用透气的纱布等敷料，以防止厌
(2)皮肤受损较深或被锈钉扎伤后，最好能注射破伤风抗毒血清，以防止进行无氧呼吸的破伤风杆菌在伤口处大量繁殖。
(3)提倡慢跑等有氧运动，因为剧烈运动会导致肌细胞进行无氧呼吸而产生大量的乳酸，引起身体肌肉的酸胀。
(4)为防止植物根系呼吸不畅，需要及时给作物松土，
(5)利用微生物的有氧呼吸或无氧呼吸，生产各种发酵
(6)利用麦芽、葡萄、粮食和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。
(7)储藏果实、蔬菜时，用降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗，延长保质期。
考点三 细胞呼吸类型的测定方法1.种子萌发时呼吸速率的测定(1)实验装置。
①装置甲中 NaOH 溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的 CO2，红墨水滴移动的距离代表生物材料有氧呼吸吸收O2 的量。
②装置乙中红墨水滴移动的距离代表生物材料无氧呼
吸产生 CO2 的量。
(3)实验结果与结论。
物理误差的校正，为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，设置如图所示的装置。(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外，其余均与装置甲或乙相同)
2.判断细胞呼吸方式的依据
【基础测评】1.易错诊断(1)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成
(2)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供。
)(3)无氧呼吸不需要 O2 的参与，该过程最终有[H]的积
(4)皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗
(5)种子萌发过程中氧气不足时可同时进行有氧呼吸
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2.图甲是细胞呼吸示意图，图乙是某细胞器结构示意
图。下列说法中正确的是(甲
A.①②④阶段均放出少量能量
B.水参与第④阶段的反应，该过程发生在图乙中的 b
C.人体细胞分解等量的葡萄糖，③阶段释放 CO2 的量
D.①⑤分别发生在图乙中的 a、c 处答案：B
3.有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的 O2 时，其产生的酒精和 CO2 的物质的量如下图所示。
据图中信息推断，错误的是(
A.当 O2 浓度为 a 时，酵母菌没有有氧呼吸，只有无氧
B.当 O2 浓度为 b 和 d 时，酵母菌细胞呼吸的过程有所
D.a、b、c、d 不同氧浓度下，细胞都能产生[H]和 ATP答案：C
4.某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的细胞呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为 1 mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入 25 ℃水浴中，10 min 后关闭软管夹，随后每隔 5 min 记录一次毛细管中液滴移动的位置，
结果如下表所示。下列分析正确的是(
A.图中 X 为 NaOH 溶液，软管夹关闭后液滴将向右移
B. 在 20～30 min 内氧气的平均吸收速率为 6.5 mm3/
C.如将 X 换成清水，并向试管充入 N2 ，可测定果蝇
D.增设的对照实验只需将装置中的 X 换成清水，并将
该装置置于相同的环境中
5.甲、乙两个生物兴趣小组分别利用图Ⅰ、图Ⅱ装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了实验。下列相关叙述中错误
A.图Ⅰ所示的实验可以验证酵母菌通过无氧呼吸释放的能量大部分变成了热能
B.图Ⅱ所示的实验可以探究酵母菌是否进行有氧呼吸C.应设置一组对照实验与Ⅱ形成对照，以排除外界环
D.如果将Ⅱ中的 NaOH 溶液换成清水，则可探究酵母
菌吸收 O2 和释放 CO2 的体积差
考向 1 细胞呼吸的方式及过程[典例 1](2021 年全国卷Ⅰ)某同学将酵母菌接种在马
铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是(A.该菌在有氧条件下能够繁殖B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生 CO2
解析：酵母菌有细胞核，是真菌生物，其代谢类型是异氧兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A 不符合题意。酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还原性氢，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇，并生成二氧化碳，B 符合题意，C 不符合题意。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成 CO2，D 不符合题意。
【考向集训】1.(2020 年山东高考模拟)线粒体中的[H]与氧气结合的过程需要细胞色素 c 的参与。细胞接受凋亡信号后，线粒体中的细胞色素 c 可转移到细胞质基质中，并与 Apaf-1 蛋
白结合引起细胞凋亡。下列说法错误的是(
A.有氧呼吸过程产生[H]的场所为细胞质基质和线粒体基质B.细胞色素 c 参与有氧呼吸第三阶段的反应C.细胞色素 c 功能丧失的细胞将无法合成 ATPD.若细胞中 Apaf-1 蛋白功能丧失，细胞色素 c 将不会引起该细胞凋亡
解析：有氧呼吸第一、二阶段产生[H]，场所为细胞质基质和线粒体基质，A 正确。细胞色素 c 参与[H]与氧气的结合过程，该过程发生在有氧呼吸第三阶段，B 正确。细胞色素 c 功能丧失影响有氧呼吸第三阶段，但是有氧呼吸前两个阶段也可产生 ATP，C 错误。细胞色素 c 可以与Apaf-1 蛋白结合，Apaf­1 蛋白功能丧失不能与细胞色素 c结合，无法引起细胞凋亡，D 正确。
2.(2021 年河北衡水中学高三第一次联考) 细胞内的ATP 合酶被称为世界上最小的发动机，主要由突出于膜外ATP 合酶时，可使 ADP 与 Pi 结合形成 ATP，如图所示。
的 F1和嵌入膜内的 F0 两部分构成，当 H＋顺浓度梯度通过
D.H＋通过 ATP 合酶的运输动力是膜两侧的浓度差
无该酶的分布，C 错误。题干中 H＋顺浓度梯度通过 ATP
A.细胞内的 ATP 都是通过图示过程合成的B.图示过程可以发生在无氧呼吸的第二阶段C.ATP 合酶大量分布在线粒体内膜和叶绿体内膜
解析：细胞内 ATP 的合成除了图示过程外，还可发生在细胞质基质和线粒体基质中，A 错误。无氧呼吸的第二阶段不释放能量，不能合成 ATP，B 错误。ATP 合酶分布在细胞中合成 ATP 的场所，叶绿体内膜不合成 ATP，所以
合酶，属于被动运输，其运输动力是膜两侧的浓度差，D正确。
3. 图一表示萌发小麦种子在不同的氧浓度下 O2 吸收速率和 CO2 生成速率的变化情况，图二为测定萌发小麦种子呼吸方式的装置。测定过程中其他环境条件适宜，请据图回答问题：
(1)图一中，当 O2 浓度达到对应于曲线上的______点的值时，萌发小麦种子不再进行无氧呼吸；有氧呼吸过程中，产生 CO2 的场所是________________(填具体场所)。(2)图一中________点最适于储存水果蔬菜。相对低温条件也利于储存果实，主要原因是_____________________________________________________________________。
(3)图一中 Q 点进行细胞呼吸的总反应式为_________
_________________________________________________。
(4)若呼吸底物均为葡萄糖，图二装置甲中的红色液滴左移，装置乙中的红色液滴不动，则萌发小麦种子的呼吸方式为______________。
(5)为校正图二装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置中应如何设计？________________________________________________。
解析：(1)由分析可知，图一中 P 点时两曲线重合，萌发小麦种子不再进行无氧呼吸；有氧呼吸第二阶段产生CO2，场所是线粒体基质。(2)图一中 R 点时 CO2 的释放量最低，呼吸作用最弱，有机物的分解量最少，最适于储存水果蔬菜。低温降低了细胞呼吸相关酶的活性，可以减少有机物消耗，也利于储存果实。(3)图一中 Q 点时只进行
无氧呼吸，总反应式为 C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2 ＋
少量能量。(4)图二装置甲中的红色液滴左移，说明进行
有氧呼吸，装置乙中的红色液滴不动，说明不进行无氧呼吸，此时萌发小麦种子的呼吸方式为只进行有氧呼吸。(5)为校正图二装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，可以将萌发小麦种子换成等量煮熟的小麦种子。答案：(1)P　线粒体基质　(2)R　低温降低了细胞呼吸
相关酶的活性，减少有机物消耗 (3)C6H12O6
(5)将萌发小麦种子换
考向 2 细胞呼吸的应用[典例 2](2021 年湖南高考)下列有关细胞呼吸原理应
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用 40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气B.农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作
D.柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降
低呼吸速率，起到保鲜作用
解析：南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用 40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A 正确。种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库储
藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B 错误。油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中 C、H 含量高，O 含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C 正确。柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是保存新鲜水果的适宜条件，D 正确。
【考向集训】4.(2021 年西城区高三期中)若超市里的盒装酸奶出现
盒盖鼓胀就不能购买。下列叙述正确的是(
A.酸奶的制作原理是利用微生物的无氧呼吸B.盒盖鼓胀的原因是乳酸菌有氧呼吸产生 CO2C.微生物发酵使酸奶的营养物质不易被人体吸收D.适当提高温度可以延长酸奶的保质期
解析：酸奶是利用乳酸菌的无氧呼吸制作的，A 正确。乳酸菌是厌氧细菌，只进行无氧呼吸，产生乳酸，B 错误。微生物发酵使酸奶的营养物质更容易被人体吸收，C 错误。适当降低温度可以降低酶的活性，延长酸奶的保质期，D错误。
5.(2021 年陕西榆林模拟)下列有关细胞呼吸原理的应
A.种在湖边的玉米，长期被水淹，生长不好，其原因是根细胞有氧呼吸受阻B.植物不能长期忍受无氧呼吸，其主要原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用C. 人体成熟红细胞只能以无氧呼吸的方式分解葡萄糖，产生乳酸，而获取能量D.人剧烈运动后，会感到肌肉酸痛，是由肌细胞无氧呼吸产生的乳酸积累导致的
解析：大多数植物无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，
考向 3 细胞呼吸的影响因素[典例 3]如图表示 O2 浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧
呼吸速率的影响，下列叙述不正确的是(
A.与 A 点相比，B 点时与有氧呼吸相关酶的活性较低B.与 B 点相比，限制 C 点有氧呼吸速率的因素有氧浓
C.由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度位于 30 ℃和
D.氧浓度不变，A 点时适当提高温度，细胞有氧呼吸
解析：当氧浓度为 60%时，有氧呼吸的速率在 30 ℃时比 20 ℃时的大，说明与A 点相比，B 点时与有氧呼吸相关酶的活性较低，A 正确。当氧浓度为 20%时，C 点升高温度，有氧呼吸速率会增大，所以温度影响有氧呼吸速率；当温度为 15 ℃时增加氧浓度，有氧呼吸速率也会增大，所以氧浓度也会影响有氧呼吸速率，B 正确。分析题图可知，在 20 ℃、30 ℃、35 ℃三个温度条件下，30 ℃条件下氧气充足时有氧呼吸速率最高，说明有氧呼吸的最适温度在
20 ℃～35 ℃之间，而不是位于 30 ℃和 35 ℃ 之间，C 错误。从图中可以看出，30 ℃可能最接近酶的最适温度，如果酶的最适温度是 31 ℃，则适当升高温度会提高有氧呼吸速率，D 正确。
【考向集训】6.(2021 年山东德州高三期中)某兴趣小组探究了温度对小麦种子呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正
A.ab 段，线粒体内葡萄糖分解速率随温度升高而加快B.bc 段，反应速率下降的原因是酶的活性降低C.b 点时，氧与葡萄糖中的碳结合生成的二氧化碳最多D.ac 段，细胞呼吸释放的能量暂时贮存在 ATP 中
解析：葡萄糖分解只发生在细胞质基质中，不能发生在线粒体中，A 错误。bc 段，与细胞呼吸有关的酶发生热变性的速率加快，空间结构改变，酶活性降低，因而细胞呼吸的反应速率下降，B 正确。b 点时氧与[H]结合生成的水最多，C 错误。细胞呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，D 错误。
7.(2020 年山东日照质检)如图表示某高等植物的非绿色器官的细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述正确的是
A.当氧气浓度为 b 时，该器官进行有氧呼吸和无氧呼吸B.当氧气浓度为 a 时，该器官有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖不相等C.曲线Ⅲ中该器官细胞呼吸发生的场所是线粒体D.曲线Ⅰ也可以表示酵母菌的细胞呼吸与氧浓度的关系
解析：当氧气浓度为 b 时，该器官只进行有氧呼吸，A 错误。曲线Ⅲ表示有氧呼吸，场所应是细胞质基质和线粒体，C 错误。曲线Ⅰ只能表示酵母菌的无氧呼吸与 O2 浓度的关系，D 错误。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌是一种单细胞真菌，属于兼性厌氧菌，因此
便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
(2)CO2 可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混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)橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇(酒精)发
生化学反应，变成灰绿色。
2.探究酵母菌细胞呼吸方式(1)变量的分析和控制。
(3)实验结果和结论。
[典例](2021 年广东高考)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含 5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼
吸(如图)。下列叙述正确的是(甲
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了
C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产
解析：检测乙醇生成，应取甲瓶中的滤液 2 mL 注入试管中，再向试管中加入 0.5 mL 溶有 0.1 g 重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A 错误。CO2 可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B 错误。健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C 错误。乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量一定，因此实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D 正确。答案：D
【举一反三】1.(2019 年山东青岛模拟)甲、乙两个生物兴趣小组分别利用图Ⅰ、图Ⅱ装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了实验。
下列相关叙述中，错误的是(Ⅰ
A.图Ⅰ所示的实验可以验证酵母菌通过无氧呼吸释放
的能量大部分都变成了热能
B.图Ⅱ所示的实验可以探究酵母菌是否进行有氧呼吸C.应设置一组对照实验与图Ⅱ形成对照，以排除外界
D.装置Ⅰ中酵母菌通过细胞呼吸释放的能量可以转变
解析：图Ⅰ只能测出酵母菌无氧呼吸释放了热能，不能测出酵母菌无氧呼吸释放多少能量，故无法验证无氧呼吸释放的能量大部分都变成了热能，A 错误。图Ⅱ装置中NaOH 溶液吸收CO2，液滴的移动与否反映O2 的消耗与否，可用于探究酵母菌是否进行有氧呼吸，B 正确。为排除外界环境因素的干扰，应再设置一组实验，用等量的煮沸杀死的酵母菌培养液代替图Ⅱ中的酵母菌培养液，其他条件相同，C 正确。酵母菌细胞呼吸释放的能量部分用于合成ATP，部分以热能形式散失，从而使装置Ⅰ中温度升高，通过温度计可测量出来，D 正确。
2.如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的装置。下列说法
A.若要探究酵母菌的有氧呼吸，则应选择装置 a、b、cB.在有氧或无氧的条件下，酵母菌细胞呼吸都会产生CO2
C.b 瓶中的溶液也可以换成溴麝香草酚蓝溶液，遇 CO2
的颜色变化为由黄变绿再变蓝
D.检测 d 瓶中的产物可用酸性的重铬酸钾溶液，现象
解析：若要探究酵母菌的有氧呼吸，应选择装置 a、b、c，其中 c 锥形瓶中的 10% NaOH 溶液用于吸收空气中的CO2，b 锥形瓶中的澄清石灰水用于检测有氧呼吸产生的CO2，A 正确。酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧