2024届高三生物复习第8讲　细胞呼吸的原理和应用课件PPT

这是一份2024届高三生物复习第8讲　细胞呼吸的原理和应用课件PPT，共48页。PPT课件主要包含了细胞质基质，葡萄糖，少量H，大量H，H2O，第Ⅲ阶段，ATP，28KJ，能量转换的效率，丙酮酸等内容，欢迎下载使用。

03 探究酵母菌细胞呼吸的方式
01 细胞呼吸的方式及过程
02 细胞呼吸的影响因素及应用
04 重温真题　经典再现
考点一 细胞呼吸的方式及过程
温故知新1.线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上有哪些特点与功能相适应2.有氧呼吸的过程（反应场所、物质变化、产能情况）3.写出有氧呼吸的总反应式，有氧呼吸过程的能量转换4.与有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸具有什么特点5.无氧呼吸的过程、场所、反应式6.无氧呼吸中葡萄糖中能量去向7.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
主要场所是线粒体，而原核细胞在细胞质基质和细胞膜上进行
(1)概念：是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
丙酮酸 H2O
产生ATP最多：三个阶段都有产生的物质：[H]产生于哪个阶段？较多的阶段？在哪一阶段被消耗？作用？
（4）有氧呼吸与体外燃烧相比的特点：
过程温和、能量逐步释放、并有一部分能量储存在ATP中。
葡萄糖中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能。
977.28/2870×100％=34％
ATP：977.28/30.54=32（ml）
P93这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到 ATP 中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
(1)概念:是指细胞在没有氧气的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物,释放少量能量,生成少量ATP的过程。
2C2H5OH+2CO2
1、无氧呼吸葡萄糖中的能量去向？2、最终有没有[H]的积累？
[H]与丙酮酸反应，转化成酒精和CO2或者乳酸
无氧呼吸中葡萄糖中能量大部分储存在酒精和乳酸中，少部分释放，而释放的能量大部分以热能形式散失，少部分生成ATP
实例：酵母菌、大多数高等植物
实例：①人和动物细胞③乳酸菌②某些植物器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚
（3）无氧呼吸的反应式
(4)不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因是： 根本原因是：
是控制酶合成的基因不同。
①为生物体提供能量 ②生物体代谢的枢纽（详见P94)）。
3.有氧呼吸和无氧呼吸的异同点:
名师解读①无氧呼吸只在第一阶段产生ATP和[H]。②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。③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。④无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中；而彻底氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失了。　　
1）有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。2）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。3）无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，还要消耗第一阶段产生的[H]。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，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。6）CO2不是判断有氧呼吸是否发生的标志
关于细胞呼吸的5点说明
1.有氧呼吸与无氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
2.细胞呼吸方式的判断(以真核生物为例)
1.在细胞呼吸过程中,若有CO2产生,则下列叙述正确的是(　 　)A.不一定进行有氧呼吸,但一定有水产生B.不一定进行无氧呼吸,但一定有能量释放C.不一定在生物膜上进行,但一定有酒精产生D.不一定在线粒体中进行,但一定有葡萄糖的消耗
2.(2019·郑州模拟)如图为人体细胞内葡萄糖代谢过程简图,①～③是生化反应过程,甲～丁代表相关物质。下列说法错误的是(　 　) A.①②③过程都伴有ATP的生成 B.甲、乙、丙、丁表示的物质各不相同 C.①②过程均有乙生成,但催化①②过程的酶不同 D.图示生理过程既能发生在真核生物的细胞中,也能发生在原核生物的细胞中
1.(多选)(2022·山东日照期末)北欧鲫鱼能够在冬季结冰的水下生活。北欧鲫鱼在缺氧时将乳酸转变为酒精(熔点为－114 ℃)，再将酒精经鱼鳃排到水中，大大提高在严酷环境中的存活率。其细胞呼吸过程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)A.过程①②③都发生在细胞质基质中，均能产生ATPB.该呼吸过程中，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失C.基因的表达差异使北欧鲫鱼肌细胞与其他细胞中催化呼吸作用的酶有所不同D.北欧鲫鱼的上述过程避免体内乳酸堆积，排出的酒精延缓周围水体结冰
【考向1】围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念
2．(2023·重庆市期末)研究发现，癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。葡萄糖在癌细胞中的代谢途径如图所示，下列说法错误的是 (　　)A．过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与B．过程③不能生成ATPC．在癌细胞呼吸作用过程中有少量葡萄糖在线粒体中被利用D．“瓦堡效应”导致癌细胞既不产生CO2也不吸收O2
3．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＝1∶2∶2(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
3．(2023·湖南长沙联考)细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是 (　　)A．若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸B．若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸C．根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式D．若测得CO2产生量为15 ml，酒精的产生量为6 ml，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸
【考向2】结合细胞呼吸类型的判断，考查科学思维
1．粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是________________。提示　种子有氧呼吸过程中产生了水。2．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_________________________________________________________________。提示　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。
3．为验证酵母菌细胞中线粒体对葡萄糖和丙酮酸的利用情况，现从酵母菌细胞中分离得到的具有活性的线粒体为实验材料进行如下实验(除下表所示不同外，其他条件相同且适宜)。(1)从酵母菌细胞中分离得到线粒体的常用方法是什么？提示　差速离心法。(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由(实验结果中要写出具体的颜色变化)。提示　第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝色变绿再变黄，第1组中由于葡萄糖不能进入线粒体被利用，所以无CO2生成，第2组丙酮酸可进入线粒体被利用，生成CO2。
4．某同学做了如下实验：取A、B两支试管。在A管中加入煮熟的蚕豆子叶，B管中加入发芽的蚕豆子叶。在两管中分别加入甲烯蓝溶液(注：甲烯蓝氧化态为蓝色，接受氢后为无色)，一段时间后倒出溶液，两管中的子叶都呈蓝色，然后，两管分别加水淹没子叶、抽气、在水面上覆盖适量石蜡油，37 ℃保温一段时间后，发现A管中的子叶不变色，B管中的子叶蓝色变浅。请思考分析：(1)B管中子叶蓝色变浅的原因是什么？提示　B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的[H]能使甲烯蓝还原(2)A管子叶为什么不变色？实验中设置A管的目的是什么？提示　A管中子叶细胞的酶失活，无呼吸作用。实验中设置A管目的是作对照。
怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？怎样鉴定有无酒精产生？
2.实验设计思路——对比实验
对比实验是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，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。对比实验不设对照组，均为实验组，是对照实验的一种特殊形式
考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)(2)检测CO2的产生，装置如图所示
使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物呼吸作用的干扰
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？
CD也可以换成溴麝香草酚蓝溶液
自A、B瓶中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支干净的试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
提醒　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。
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)酵母菌在有氧条件下产生CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
1．(2021·广东卷，9改编)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(下图)。下列叙述正确的是(　　)A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2C．甲瓶中葡萄糖浓度越大，产生的乙醇越多D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。(1)本实验的自变量是什么？石蜡(油)的作用是什么？空气泵进入乙的空气有什么要求？提示　自变量是氧气的有无。石蜡(油)的作用是将液体与空气隔绝。空气泵进入乙的空气应除去CO2。(2)实验的因变量是什么？检测的结果是什么？提示　实验的因变量是乙、丙中产生CO2的多少。检测的结果是甲中石灰水变浑浊快，丁中石灰水变浑浊慢。(3)实验的无关变量有哪些？提示　实验的无关变量有酵母菌活性和葡萄糖溶液浓度、温度等因素。
只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
[重点难点、透析】（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）
种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂肪。
防止温度、气压等物理因素对实验的影响
注意事项(1)如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。(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进行消毒处理。(3)为减小气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将发芽的种子煮熟)，其他条件均不变。(4)呼吸底物与着色液移动的关系（装置一）脂肪有氧呼吸时，产生的CO2量小于消耗的O2量，着色液移动更明显。
考点三 细胞呼吸的影响因素及应用
2.外部因素：温度、、、水
1.温度对细胞呼吸的影响:(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)应用:①保鲜:低温下贮藏水果、蔬菜、粮食，减少有机物消耗②提高产量:温室中栽培蔬菜时,夜间适当 温度,可降低细胞呼吸,减少有机物的消耗,提高蔬菜的产量。
2.氧气浓度对细胞呼吸的影响:(1)原理:O2是 所必需的,且O2对无氧呼吸过程有 (填“促进”或“抑制”)作用,对有氧呼吸过程有 (填“促进”或“抑制”)作用。
(2)应用:①选用透气消毒纱布包扎伤口,抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的 呼吸。②作物栽培中的中耕松土,保证根的正常细胞呼吸。③提倡慢跑,防止肌细胞无氧呼吸产生 。④稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生 ,防止酒精中毒,烂根死亡。
2 4 6 8 10
如图：表示苹果储藏过程中，随着氧分压的变化，CO2释放量的曲线。
O点:Q点：OQ段：P点：
既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
随氧浓度的增加，无氧呼吸释放的CO2总量
总呼吸强度最弱，有机物的消耗最少
(2)图甲、乙都表示某种子CO2释放量和O2吸收量的变化。两图中只进行无氧呼吸、只进行有氧呼吸和两种呼吸方式共存的对应点或线段分别是___________。
提示　只进行无氧呼吸的是甲中O2浓度为a时、乙中A点；只进行有氧呼吸的是甲中O2浓度为d时、乙在C点之后(含C点)；两种呼吸方式共存的是甲中O2浓度为b、c时及乙中AC段(不含A、C点)
3.二氧化碳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, CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。
4.水对细胞呼吸的影响:(1)原理:①间接影响:许多生化反应需要在水中才能进行,_______含量升高,细胞呼吸加快。②直接影响:水是有氧呼吸的反应物之一。(2)应用:①抑制细胞呼吸:晒干的种子_______含量降低,细胞呼吸减慢,更有利于储存。②促进细胞呼吸:浸泡种子有利于种子的萌发。
提醒　储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同(1)蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。(2)种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。
2．[2020·全国卷Ⅰ，30(1)]中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有______。(答出2点即可)。提示　减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用3．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是_________________。提示　密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
1．(2023·湖北重点中学联考)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是(　　)A．呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱B．B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度C．为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点D．C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化
【考向1】结合影响细胞呼吸的因素，考查科学思维
2．(2023·山东泰安模拟)如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述错误的是(　　)A．从图甲可知细胞呼吸最适的温度为B点所对应的温度B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关酶的活性C．图乙中D～E段有氧呼吸逐渐减弱，E～F段有氧呼吸逐渐增强D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜
3．(2023·福建厦门期末)下列关于细胞呼吸原理的应用，叙述正确的是(　　)A．新鲜蔬菜应在零下低温、低氧、湿度适宜的环境中保存B．用透气的纱布包扎伤口可避免组织细胞缺氧死亡C．稻田定期排水可防止无氧呼吸产生的乳酸对细胞造成毒害D．温室中夜晚适当降低温度可提高蔬菜的产量
【考向2】围绕细胞呼吸原理在农业生产中的应用，考查生命观念
1.(2022·山东卷，4)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是(　　)A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B.与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C.正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
2.(多选)(2022·山东卷，16)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是(　　)A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多C.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
3．(2021·福建卷，7改编)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”(实验Ⅰ)和“培养液中酵母菌种群数量的变化”(实验Ⅱ)的叙述，正确的是(　　)A．实验Ⅰ、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析B．实验Ⅰ、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO2C．实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊D．实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室
4．(2020·山东卷，2)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是(　　)A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATPC．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
5．(2021·重庆卷，21)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如题图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题：(1)呼吸链受损会导致________(填“有氧”或“无氧”)呼吸异常，代谢物X是________________。(2)过程⑤中酶B的名称为___________，使用它的 原因是_______________________________________________________________________________________________________________。
催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害