2025届高考生物一轮总复习必修1第三单元细胞的能量供应和利用第10讲细胞呼吸的原理课件

这是一份2025届高考生物一轮总复习必修1第三单元细胞的能量供应和利用第10讲细胞呼吸的原理课件，共60页。PPT课件主要包含了细胞质基质，线粒体基质，线粒体内膜，少量能量，大量能量，ATP，葡萄糖，氧化分解，大量ATP，酒精＋CO2等内容，欢迎下载使用。
【课标要求】　1.说明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。2.活动：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
考点一　细胞呼吸的方式和过程 1．有氧呼吸(1)有氧呼吸过程图解。
[易错提醒]　葡萄糖只有在细胞质基质中被分解为丙酮酸后，丙酮酸才能在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。
(2)有氧呼吸的总反应式： __________________________________________________。(3)与体外有机物燃烧相比，有氧呼吸具有的特点：①反应过程：温和。②能量释放：有机物中的能量_____释放。③能量转化：释放的能量一部分储存在_______中。
(4)有氧呼吸的概念：细胞在_________的参与下，通过多种_________的催化作用，把_________等有机物彻底__________，产生二氧化碳和水，释放能量，生成______________的过程。
2．无氧呼吸(1)发生场所：全过程是在____________中进行的。(2)无氧呼吸的类型和过程。
[易错提醒]　①无氧呼吸产生的少量ATP只来自第一阶段，第二阶段不产生ATP；②第一阶段产生的[H]用于第二阶段还原丙酮酸产生乳酸或酒精和CO2；③葡萄糖中的能量大部分储存在乳酸或酒精中。
(3)能量转化。①都只在第一阶段释放_____量能量，生成______量ATP。②葡萄糖分子中大部分能量存留在_______________中。(4)无氧呼吸的总反应式。①酒精发酵：___________________________________________。②乳酸发酵： _______________________________________________。(5)无氧呼吸的概念：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，释放少量能量的过程。[易错提醒]　细胞呼吸的实质是细胞内的有机物氧化分解并释放能量。
[教材命题点思考]1．线粒体是细胞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？______________________________________________________________提示：(1)线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积。(2)线粒体的内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
2．无氧呼吸对生物体都有害吗？______________________________________________________________提示：不是所有的无氧呼吸都对生物体有害。有的生物只能进行无氧呼吸，通过无氧呼吸获得生命活动所需的能量。进行有氧呼吸的生物也可以进行短时间的无氧呼吸，但长时间进行无氧呼吸会对机体造成危害。
3．1 ml葡萄糖有氧呼吸能释放约2 870 kJ的能量，而1 ml葡萄糖分解成乳酸只释放约196.65 kJ的能量，其中只有约61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在进行无氧呼吸过程中葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖彻底氧化分解释放能量的主要去向是什么？______________________________________________________________提示：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要转移到乳酸或酒精中储存起来，葡萄糖彻底氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失了。
[情境命题点思考]4．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，现以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(除步骤二中加入物质不同外，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？______________________________________________________________(2)请预测两组实验的结果，并简述判断理由(实验结果中要写出具体的颜色变化)。______________________________________________________________提示：(1)差速离心法。(2)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。
1．细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路分析
2．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．判断细胞呼吸方式的三大依据(以葡萄糖为呼吸底物) (1)
(2)    (3)
考向1　细胞呼吸的方式和过程1．(2022·高考全国卷甲)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是(　　)A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATPB．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
解析：有氧呼吸的全过程分为三个阶段，分别在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜上进行，这三个阶段都能释放能量，产生ATP，A项正确；在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段的反应，则线粒体内膜上的酶可以催化前两个阶段产生的[H]与氧结合形成水，B项正确；丙酮酸分解成CO2和[H]属于有氧呼吸第二阶段，在线粒体基质中进行，这一阶段不需要O2直接参与，C项错误；线粒体为半自主性细胞器，含有DNA和核糖体，故线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D项正确。
2．(2023·高考全国卷乙)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸B．a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
解析：在无氧环境中植物幼苗进行无氧呼吸，根据CO2的产生与否可判断在时间a之前只进行产乳酸的无氧呼吸，在时间a之后逐渐由产乳酸的无氧呼吸转为产酒精和CO2的无氧呼吸，A项、B项正确；产酒精和产乳酸的无氧呼吸都只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，且二者第一阶段完全相同，所以产生的ATP一样多，C项错误；酒精跨膜运输的方式是自由扩散，不消耗ATP，D项正确。
考向2　细胞呼吸方式的判断与计算3．某同学在做“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验时，将完全相同的甲、乙、丙、丁四瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液(葡萄糖足够用)，分别通入不同浓度的O2维持相同时间，测得实验结果见下表。下列分析正确的是(　　)
A.甲瓶中酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率B．乙瓶中酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率C．丙瓶中酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗的葡萄糖的2倍D．丁瓶中酵母菌只进行有氧呼吸，未进行无氧呼吸
解析：甲瓶中酵母菌细胞呼吸产生酒精的量与产生CO2的量相等，因此酵母菌只进行无氧呼吸，A项错误；乙瓶中酵母菌产生酒精的量为6.5 ml，产生CO2的量为12.5 ml，说明酵母菌有氧呼吸产生CO2的量为6 ml，因此酵母菌的有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率，B项错误；
丙瓶中酵母菌无氧呼吸产生酒精的量为 6 ml，产生CO2的量为15 ml，因此有氧呼吸产生的CO2是9 ml，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比是(9÷6)∶(6÷2)＝1∶2，即无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗的葡萄糖的2倍，C项错误；丁瓶中酵母菌产生酒精的量为0，说明细胞不进行无氧呼吸，只进行有氧呼吸，D项正确。
4．(2024·汕头高三期末)马拉松运动员在从慢跑到极限冲刺的过程中，依次会经历有氧阶段、混氧阶段和无氧阶段。下图所示为人体运动强度和血液中乳酸含量与O2消耗速率的关系，下列相关叙述正确的是(　　)
A．若a强度下的运动属于马拉松运动员的有氧阶段，此时体内也有无氧呼吸发生B．冲刺阶段的供能方式是以碳水化合物和脂肪为底物，通过无氧呼吸供给的C．只有大于c运动强度后，肌肉细胞O2的消耗量才会与CO2的产生量相等D．若运动强度长时间超过c，大量乳酸可直接通过肾脏排出体外
解析：a运动强度下乳酸含量是血液中乳酸的正常值，说明机体内存在一定的无氧呼吸，由于乳酸含量较少，因此a运动强度下的运动属于马拉松运动员的有氧阶段，A项正确；冲刺阶段时，供能方式仍然是以有氧呼吸消耗葡萄糖为主，B项错误；由于人体细胞无氧呼吸不产生CO2，只有有氧呼吸才产生CO2，因此任何时刻肌肉细胞O2的消耗量都会与CO2的产生量相等，C项错误；若运动强度长时间超过c，大量乳酸和碳酸氢钠反应生成乳酸钠，乳酸钠通过肾脏排出体外，D项错误。
考点二　探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．基础实验(1)实验原理。
2．探究实验(1)细胞呼吸速率的测定。①实验装置。
②实验原理。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，刻度管内的液滴_________。___________________________即表示有氧呼吸速率。③误差的校正。为排除温度、气压等无关变量的干扰，可设置对照装置。对照装置与上述装置相比，不同点是用______________的种子代替萌发的小麦种子，其余均相同。
单位时间内液滴左移的体积
(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，如下图所示(以发芽种子为例)。
③误差校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用煮熟的种子代替发芽种子，其余均相同。
考向1　教材实验综合考查1．(2023·浙江1月选考)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　)A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
解析：在探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，有无O2是实验的自变量，酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度皆属于无关变量，A项、B项错误；可用酒精和CO2的生成量作为实验因变量的检测指标，C项正确；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多，D项错误。
2．(2022·重庆选择考)从图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是(　　)
注：箭头表示气流方向。A．⑤→⑧→⑦和⑥→③B．⑧→①→③和②→③C．⑤→⑧→③和④→⑦D．⑧→⑤→③和⑥→⑦
解析：探究酵母菌细胞能进行有氧呼吸时(有CO2生成)，为防止空气中的CO2影响实验结果，空气通往酵母菌培养液前需先通过NaOH溶液，以除去其中的CO2，将该气体通入酵母菌培养液，再用澄清石灰水对酵母菌培养液中的CO2产生情况进行检测，酵母菌培养液中的通气管应“长进短出”；探究酵母菌细胞能进行无氧呼吸时(也有CO2生成)，将酵母菌培养液直接与澄清石灰水相连，可用装置②设置无氧条件(装置②应封口放置一段时间，使酵母菌消耗完瓶中的O2；⑥中培养液过多，易溢出，排除)，再与③相连，检测CO2产生情况，B项符合题意。
考向2　探究实验综合分析3．(2024·惠州高三期中)下图表示为探究酵母菌细胞呼吸类型而设计的实验装置，酵母菌以葡萄糖为能源物质(不考虑物理因素对实验的影响)。下列有关实验装置和结果的分析，错误的是(　　)
A．如果装置甲中液滴左移，装置乙中液滴右移，说明酵母菌既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸B．如果装置甲中液滴左移，装置乙中液滴不移，说明酵母菌只进行有氧呼吸C．如果装置甲中液滴不移，装置乙中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸D．实验中，装置甲中的液滴先不移后向左移，装置乙中的液滴先右移后不移
解析：装置甲中的液滴左移，表示有O2的消耗；装置乙中的液滴右移，说明呼吸作用释放的CO2量多于消耗的O2量，可知酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，A项正确。装置甲中的液滴左移，说明酵母菌进行了有氧呼吸；装置乙中的液滴不移，说明酵母菌进行呼吸作用的O2消耗量等于CO2产生量，即酵母菌只进行有氧呼吸，B项正确。
若装置甲中液滴不移，说明酵母菌不进行有氧呼吸；装置乙中液滴右移，说明呼吸作用释放了CO2，则酵母菌只进行无氧呼吸，C项正确。实验中，装置甲中的液滴先不移，说明酵母菌不进行有氧呼吸，则液滴不会再移动；装置乙中的液滴先右移，说明酵母菌进行无氧呼吸，最后反应停止，液滴将保持不动，D项错误。
4．(2024·茂名高三检测)下面三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用方式及其产物，下列有关分析错误的是(　　)  A．甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量B．乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸C．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生了CO2D．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验
解析：甲装置中有温度计，可用于探究呼吸作用是否产生热量，A项正确；乙装置中NaOH溶液可吸收种子呼吸作用产生的CO2，有色液滴左移的距离代表呼吸作用消耗的O2量，因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行了有氧呼吸，但该装置无法证明种子萌发是否有无氧呼吸进行，B项错误；丙装置中澄清的石灰水可用来检测CO2，因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生了CO2，C项正确；
种子未进行消毒处理，附着在种子表面的微生物进行的呼吸作用会对实验结果产生干扰，实验过程中的其他无关变量也会影响实验结果，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D项正确。
创设情境　长句特训[事实概述类]1．中耕是指作物生长期中，去除植株之间的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
2．假设从培养基中得到了能高效降解某种有机物X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供__________________和______________________________________。提示：合成其他物质的原料　能量
3．酵母菌细胞内丙酮酸在__________________(填场所)被消耗。从能量转化角度分析，丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同？_______________________________________________________________。提示：细胞质基质和线粒体基质　细胞质基质中分解丙酮酸不释放能量、不合成ATP，但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP
[原因分析类]4．粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大的现象，其原因是__________________________________________________。提示：种子在有氧呼吸过程中产生了水5．同一植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，其内部原因最可能是_______________________________________________。提示：同一植株的底部叶片衰老，酶活性降低
6．某同学做了如下实验：取A、B两支试管，在A试管中加入煮熟的蚕豆子叶，B试管中加入发芽的蚕豆子叶。在两试管中分别加入亚甲蓝溶液(注：亚甲蓝氧化态为蓝色，接受氢后为无色)，一段时间后倒出溶液，两试管中的子叶都呈蓝色。然后在两试管中加水淹没子叶、抽气、在水面上覆盖适量石蜡油，37 ℃保温一段时间后，发现A试管中的子叶不变色，B试管中子叶的蓝色变浅。请思考分析：(1)B试管中子叶蓝色变浅的原因是_______________________________。(2)A试管中子叶不变色的原因是___________________________，实验中设置A试管的目的是_______________________________________________。提示：(1)B试管中子叶在无氧呼吸过程中产生的氢能使甲烯蓝还原(2)A试管中子叶细胞的酶失活，不进行细胞呼吸　形成对照
高考真题体验1．(2021·高考全国卷甲)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酒精D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
解析：酵母菌是异养兼性厌氧微生物，有、无O2时均能氧化葡萄糖产生丙酮酸，无氧呼吸的产物有CO2和酒精，有氧呼吸的产物有CO2和水，有氧呼吸释放的能量更多，有利于其繁殖，B项符合题意。
2．(2021·广东选择考改编)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料酒精的原料。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(　　)
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测酒精生成B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2C．酵母菌若进行无氧呼吸，不需要酶催化D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高酒精最大产量
解析：检测无氧呼吸的产物——酒精应从甲瓶中取出发酵液，滴加到试管中，再往试管中滴加酸性重铬酸钾溶液，而不是在甲瓶中直接加入酸性重铬酸钾溶液，A项错误；溴麝香草酚蓝溶液遇到CO2时的颜色变化为由蓝变绿再变黄，B项错误；无氧呼吸也需在酶的催化下完成，C项错误；甲瓶添加的纤维素水解液是定量的，增加酵母菌的数量只能提高酒精的生成速率，不能提高酒精的最大产量，D项正确。
3．(2022·北京等级考)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内(　　)A．消耗的ATP不变B．无氧呼吸增强C．所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多D．骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
解析：由题图可知，集训后受训者血浆中的乳酸浓度显著高于集训前，结合骨骼肌细胞无氧呼吸产生乳酸以及题干信息中机体摄氧量无明显变化可知，集训后骨骼肌细胞有氧呼吸速率不变，依然为主要的供能方式，无氧呼吸增强，机体消耗的ATP增多，由于无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分依然留存在产物乳酸中，因此骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少，B项符合题意。
4．(2022·河北选择考)关于呼吸作用的叙述，正确的是(　　)A．酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体B．种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量C．有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中D．长时间通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
解析：酵母菌进行无氧呼吸产生CO2，CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，A项错误；种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解，为新器官的发育提供原料(如产物水可参与细胞内的生物化学反应)和能量，B项正确；有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，C项错误；长时间通气培养时酵母菌进行有氧呼吸(葡萄糖已耗尽)，不产生酒精，酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色，D项错误。
5．(2023·山东等级考)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　)A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
解析：题干中“玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累”，说明H＋进入液泡是消耗能量的主动运输，为逆浓度梯度转运，可推知液泡内的H＋浓度较细胞质基质中的高，液泡内pH低于细胞质基质，A项错误；玉米根细胞进行有氧呼吸或进行产酒精的无氧呼吸均有CO2产生，B项正确；