新教材备战高考生物一轮复习全考点精讲课堂 第06讲 细胞呼吸的原理和应用（课件）

这是一份新教材备战高考生物一轮复习全考点精讲课堂 第06讲 细胞呼吸的原理和应用（课件），共44页。PPT课件主要包含了细胞的能量供应和利用，需要通过化学反应实现，章节知识体系，ATP中化学能，有机物中化学能，热能散失，各种生命活动所需能量，光合作用，呼吸作用，ATP的利用等内容，欢迎下载使用。
ATP的主要来源——细胞呼吸
直接能源物质：细胞的能量“通货”——ATP
ATP 与ADP的相互转化
能量之源——光与光合作用
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
高效性专一性作用条件温和
第3课时 细胞呼吸的原理和应用
第五单元 细胞的能量供应和利用
学会探究酵母菌的细胞呼吸方式的方法。
根据细胞呼吸原理，指导生产和生活。
通过归纳和概括，阐明有氧呼吸和无氧呼吸的概念，能以物质和能量观，说出细胞呼吸过程中物质和能量的变化。进而理解生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
一、细胞呼吸的方式(根据是否需要氧气参与)
（2）主要场所：线粒体
线粒体适于进行有氧呼吸的结构特点？
注：原核生物没有线粒体，但有些原核生物能进行有氧呼吸。如蓝藻、硝化细菌
1、有氧呼吸（绝大多数生物细胞呼吸的主要形式）
（1）概念 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。
真核细胞若没有线粒体，则只能进行无氧呼吸
（3）过程(以葡萄糖为例)
注：[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)的简化表示，它是由氧化型辅酶Ⅰ(NAD十)转化而来。
C、H、O三种原子的转移路径？
C：葡萄糖→丙酮酸→CO2
H：葡萄糖和H2O→[H]→H2O
O：葡萄糖和H2O→CO2， O2→H2O
1 C6H12O6(葡萄糖)→2 C3H4O3(丙酮酸)＋4 [H]
2 C3H4O3(丙酮酸)＋6 H2O→6 CO2＋20 [H]
24 [H]＋6 O2→12 H2O
（5）有氧呼吸的能量利用特点（同有机物在生物体外的燃烧相比）
①在温和的条件下进行的； ②有机物中的能量是逐步释放的； ③释放的能量中有一部分储存在ATP中。
与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
在细胞内，1ml葡萄糖彻底氧化分解可释放2870kJ的能量，可使977.28KJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
可使有机物中的能量逐步转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用；
能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
1、填表：有氧呼吸三个阶段的产物和反应物
2、构建有氧呼吸过程模式图
3、下图为真核细胞内葡萄糖彻底氧化分解的基本过程，其中A、B、C等代表物质或能量，①②③④表过程或场所，请据图回答下列问题：
（1）图中A是 ，C是 ，E是 。（2）过程④发生在 ，过程③发生在 。能产生[H]的过程是 （填序号）， [H]被利用的过程是 （填序号）。（3）产物中氢来自 物质；若给细胞供应18O2，经过较长一段时间后，含有18O的物质是 （填字母）。
线粒体是双层膜，外膜与真核细胞的细胞膜相似，内膜与需氧细菌的细胞膜相似
线粒体基因组与细菌基因组相似
5、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)。
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)。
第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝变绿再变黄，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。
6、下面是探究细胞呼吸场所的经典实验。科学家研磨肝脏组织，调节pH，离心获取细胞质基质（A组）、线粒体（B组）和细胞匀浆（C组）分别加入等量葡萄糖，适宜条件下进行实验。每隔一定时间检测葡萄糖的含量，结果如图所示，请回答：
（1）该实验的自变量是 。 （2）据图分析： _________不能利用葡萄糖，推测可能的原因___________。
呼吸场所（是否加入细胞质基质或线粒体） 
线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体
①根据结果分析，O2消耗的场所是________。 ②推测____组有气体产生，该气体用_______________溶液检测，最终结果呈黄色。
（3）为进一步探究线粒体在葡萄糖氧化分解中的作用，科学家进一步改变检测指标，将检测葡萄糖含量改为检测耗氧量相对值，得到实验结果如图：
（1）概念 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物不完全分解，释放少量能量的过程。
（3）无氧呼吸的反应式及实例
微生物的无氧呼吸也叫发酵
动物、马铃薯块茎、乳酸菌等
注：产生乳酸的无氧呼吸没有生成CO2。
1、填表：无氧呼吸的产物和反应物
2、无氧呼吸不消耗氧气，是否有[H]积累？
3、葡萄糖在无氧呼吸中能量有哪些去向？
6、同一细胞无氧呼吸产物可以不同吗？
4、不同生物无氧呼吸产物可以不同的原因？
5、同一生物不同部位无氧呼吸产物可以不同的原因？
根本原因：基因的选择性表达
7、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，取出子叶放在滤纸上，一段时间后，发现A管中取的子叶不变色，B管中取出的子叶蓝色变深。根据上述实验现象，回答问题：(1)37℃保温一段时间后，B管子叶蓝色变浅的原因是____________________。(2)滤纸上B管子叶蓝色变深的原因是______________________________。(3)A管子叶37℃保温后不变色的原因是___________________________。(4)该实验设置A管的目的是___________。
子叶在无氧呼吸过程中产生的氢能使甲烯蓝还原
通过呼吸作用还原的甲烯蓝被氧化
子叶细胞的酶失活，无呼吸作用
8、有氧呼吸与无氧呼吸有哪些异同？请尝试设计简明的表格来比较。
9、请归纳细胞呼吸的概念。
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。
1、为生物体提供能量。
2、生物体代谢的枢纽。
蛋白质、糖类和脂质代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
1. 将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞溶胶和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如表所示的实验。(注：“+”表示加入了适量的相关物质，“-”表示未加入相关物质)
（1）会产生CO2和H2O的试管有      ，会产生酒精的试管有    ，不能产生ATP的试管是 。根据试管     的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。（均填试管编号） （2）有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4-二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在   的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解     （填“能”或“不能”）继续进行。
2.（2020·课标Ⅰ）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是 A. 若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸 B. 若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等 C. 若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放 D. 若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
规律方法：根据CO2、O2、酒精的数量关系判断呼吸方式①不消耗O2，不释放CO2：②不消耗O2，释放CO2：③O2吸收量＝CO2释放量：④CO2释放量>O2吸收量：⑤酒精量＝CO2量：⑥酒精量< CO2量：⑦有H2O生成一定有 ，有CO2生成的无氧呼吸一定不是 。
只进行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生乳酸的无氧呼吸
有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时进行
有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时进行；
只进行产生乳酸的无氧呼吸
3. DnalParsns和他的同事最先建立了分离线粒体内膜、外膜及其他组分的方法，如图所示，请分析实验，回答下列问题：
（1）低渗溶液中，线粒体外膜破裂，原理是 。
（2）在适宜条件下，图中各离心成分中可能产生二氧化碳的是 。
线粒体内膜及基质、线粒体基质
（3）线粒体内膜上的F0-F1颗粒物是ATP合成酶，其结构由突出于膜外的亲水头部和嵌入膜内 的尾部组成，其功能是在跨膜H+浓度梯度推动下合成ATP。
（4）为了研究ATP合成酶的各部分结构与合成ATP的关系，请在图示实验基础上和含有ADP、Pi等适宜条件下，完善下列实验设计方案：
含 F0 - F1颗粒的内膜小泡
三、细胞呼吸原理的应用(影响细胞呼吸的因素)
原理：氧气会抑制无氧呼吸，促进有氧呼吸
这些实例体现了哪种细胞呼吸原理的应用？
无氧呼吸原理的应用①②⑤
有氧呼吸原理的应用③④⑥
1、科研小组测得某种植株的非绿色器官在不同氧气浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化，如下图所示。
（1）选择植株的非绿色器官进行实验，目的是 。（2）P点时曲线1和曲线2的交点。P点的含义是 。（3）分析细胞呼吸方式：A点 ，AP段 ，P点 。（4）AB段有氧呼吸逐渐增强，而CO2释放量却下降，原因是 。（5）若在某个氧气浓度下，CO2释放量是O2吸收量的2倍，则此时有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的 倍。（6）A、B、P三点中，在 点氧气浓度下较适合保存该器官。
排除光合作用对O2吸收和CO2释放的影响
O2的吸收量与CO2释放量相等
无氧呼吸减弱的程度大于有氧呼吸增强的程度
呼吸作用在最适温度（25℃~35℃）时最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸作用降低甚至停止；低于最适温度，酶活性下降，呼吸作用受抑制。
2、右图表示两种动物呼吸作用耗氧量随环境温度变化的关系图解，下列有关叙述中不正确的是
A. 甲应为是变温动物，乙为恒温动物B. 甲、乙变化的原因都是温度影响酶活性C. 甲曲线表示的动物20℃代谢比10℃时强D. 乙曲线表示的动物在0℃时产热和散热保持平衡
3.（2018全国Ⅱ卷）有些作物的种子入库前需要经过风干处理，与风干前相比，下列说法错误的是 A.风干种子中有机物的消耗减慢 B.风干种子上微生物不易生长繁殖 C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高 D.风干种子中结合水与自由水的比值大
4.下列有关水与细胞呼吸关系的叙述，错误的是 A.种子萌发时，自由水比例变大促进细胞呼吸 B.细胞衰老时，水分减少影响新陈代谢的速率 C.酵母菌在有氧呼吸生成水的阶段有大量能量的释放 D.人成熟红细胞进行细胞呼吸时在线粒体中产生水
5.在密封的地窖中保存水果，可以保存较长时间，原因是 A. 温度恒定，水果抗病力强 B. 温度适宜，易保存水分 C. 阴暗无光，不易过快成熟 D. CO2含量增加，抑制呼吸作用
储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同 ①蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。 ②种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。
1.（2021·湖南高考真题）下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是 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用需要大量氧气 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
3.下列所述生产与生活中的做法，合理的是 A．做面包时加入酵母菌并维持密闭状态 B. 水稻田适时排水晒田以保证根系通气 C. 白天定时给栽培大棚通风以保证氧气供应 D. 用不透气的消毒材料包扎伤口以避免感染
2. 在温度、光照均适宜的条件下，将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析，合理的是 A．缺乏胚芽生长所必需的营养物质 B．不能通过光合作用合成有机物 C．呼吸作用产生的能量均以热能释放 D．呼吸作用的产物对其产生毒害作用
四、细胞呼吸的实验探究
1、测定细胞呼吸速率
（1）呼吸速率的表示方法
呼吸速率可以用 来表示。
单位时间内，O2吸收量、CO2释放或有机物分解量
（2）测定呼吸速率的实验装置
①装置中NaOH溶液的作用是 。②实验时，液滴移动的距离表示 。③测定前，种子是否要消毒？为什么？ 。 ④为排除环境因素对呼吸速率的影响，该如何需要设置对照实验？ 。 ⑤若要测定绿色植物的呼吸速率，需要在 进行，避免 作用影响实验结果。
用同种、等量、已消毒的死种子替代活种子，其他不变
微生物的呼吸作用会干扰种子呼吸速率的测定
2、细胞呼吸方式的探究
①实验自变量是 ，分别如何控制？ 。 ②装置甲实验时，让空气先经过NaOH溶液，目的是 ，这是控制实验的 变量。 ③如何反映酵母菌的细胞呼吸方式？ 。
有氧：往A瓶通入O2；
无氧：B瓶封口放置一段时间后，再连通装置；
检测产生CO2的多少(或快慢)
进行有氧呼吸和无氧呼吸
3、细胞呼吸底物的实验探究
在科学研究中常用呼吸熵(RQ=释放二氧化碳体积/消耗的氧体积)表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。
关闭活塞，在一定温度下经一段时间后，测出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x和y。假设发芽种子进行完全有氧呼吸，根据呼吸熵数值可以推测有氧呼吸分解的有机物中是否含有糖类以外还有其他有机物。
x和y分别表示什么量？
y表示：左移：O2吸收量－CO2释放量
右移：CO2释放量－O2吸收量
右图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置验证酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具： 保温桶（500mL）、温度计、活性干酵母、质量浓度0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
该实验用什么指标反映酵母菌在不同条件下细胞呼吸情况的不同？
温度变化→释放能量多少→细胞呼吸情况不同
（2）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是               ，这是控制实验的       变量。（3）某同学在A和B装置的基础上设置了C组装置，如下表，该装置与      装置形成对照，目的 。
排除无关变量对温度变化的干扰
（4）实验结果：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，装置A、B、C温度大小关系是：                    （用“”表示）（5）一段时间后，从B装置取酵母菌滤液，向其中滴加溶有重铬酸钾的浓硫酸，溶液会变成             色。导致重铬酸钾颜色发生变化的物质是        ，在细胞中产生场所是 。
2.某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计的如下实验装置。实验中，先向气球中加入10mL酵母菌培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20℃温水的烧杯中。再将整个装置置于20℃的恒温水浴中，记录实验开始30min后烧杯中液面变化量。试回答：
（1）实验的自变量是 ，因变量是 。（2）实验开始30 min后烧杯内液面没有发生变化，原因是 。如果要确认气球内酵母菌有没有进行无氧呼吸，可以检测发酵液中是否含有______。（3）为了消除各种环境因素的变化带来的实验误差，应设计一对照实验，对照实验装置与上述装置相比，不同之处是 。（4）若用上述实验装置探究酵母菌无氧呼吸的适宜温度，应作两处调整，分别是：① ；② 。检测的指标是 。
酵母菌只进行了有氧呼吸
加热煮沸后冷却的酵母菌（或不含酵母菌的）
取若干相同装置，并置于不同温度的恒温水浴锅