新课标2023版高考生物一轮总复习第三单元细胞的能量供应和利用第2讲细胞呼吸的原理和应用课件

这是一份新课标2023版高考生物一轮总复习第三单元细胞的能量供应和利用第2讲细胞呼吸的原理和应用课件，共49页。PPT课件主要包含了二氧化碳和水，大量ATP，ATP，细胞质基质，酒精＋CO2，答案A，酒精和CO2等内容，欢迎下载使用。
1．呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。( )2．探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，需设置有氧和无氧两种条件，这两个实验，一个是实验组，一个是对照组。( )3．O2参与有氧呼吸第三阶段，与[H]结合形成水，同时释放出大量能量。( )4．有氧呼吸的场所是线粒体，无氧呼吸在细胞质基质中进行。( )5．无氧呼吸第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。( )
系统学习(一)　细胞呼吸的方式和过程(释疑点)　　　　　　基础知识·全面掌握1．有氧呼吸(1)概念：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_____________，释放能量，生成_________的过程。
(2)图解有氧呼吸过程
①总反应式：____________________________________________。②能量转化：少量能量转移至______中，大部分能量则以热能形式散失。③与有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸是在______的条件下进行的；有机物中的能量是逐步释放的；一部分能量储存在_____中。(3)放能：1 ml葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870 kJ的能量，有977.28 kJ左右的能量储存在ATP中。
2．无氧呼吸的类型和过程(1)场所：全过程是在___________中进行的。(2)过程(3)放能：1 ml葡萄糖分解释放196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量，其中均有61.08 kJ的能量储存在_____中。
3．细胞呼吸原理的应用(1)选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的____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，防止_____中毒，烂根死亡。
————————■链教材资料·发展科学思维■——————————1．(必修1 P94“相关信息”思考)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸怎样被再度利用？提示：人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。2．(必修1 P94正文中楷体字发掘)细胞呼吸是否只是为生命活动提供能量？举例说明。提示：不是。细胞呼吸还是生物体代谢的枢纽，蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。如细胞呼吸过程中的丙酮酸等中间产物，可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质。
　　　　　　重难盲点·讲练疏通———————微点释解(一) 细胞呼吸的过程分析—————————1．整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2．透析细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路3.判断有氧呼吸中各元素的去向反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段被利用。产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成。
[对点练习]1．下图表示生物的物质代谢示意图。下列对图示的解释，正确的是(　 )A．在人体内，①过程发生的场所是内环境中B．在人的细胞质基质中含有③④过程所需的各种酶C．在酵母菌的细胞质基质中含有③⑥过程所需的各种酶D．在生物细胞内发生的③过程称为无氧呼吸
解析：①过程是淀粉水解，发生在消化道内，不属于内环境，A错误；④过程属于有氧呼吸的二、三阶段，是在线粒体内进行的，B错误；酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸的产物是酒精和CO2，即③⑥过程，故其含有③⑥过程所需的各种酶，C正确；③过程是有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段，所以在生物细胞内发生的③过程不能说是无氧呼吸，D错误。答案：C　
2．金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天，其肌细胞和其他组织细胞中无氧呼吸的产物不同。如图表示金鱼在缺氧状态下，细胞中部分代谢途径，下列相关叙述正确的是 (　 )A．过程②不需要O2的参与，产生的物质X是丙酮酸B．过程①②③⑤均有能量释放，用于合成ATPC．过程③⑤无氧呼吸产物不同是因为细胞内反应的场所不同D．若给肌细胞提供18O标记的O2，不会在CO2中检测到18O解析：过程③⑤是无氧呼吸第二阶段，不产生ATP，两过程反应场所均是细胞质基质，B、C错误；有氧条件下，肌细胞也可以进行有氧呼吸，若给肌细胞提供18O标记的O2，则产生的水含有18O，含有18O的水参与有氧呼吸的第二阶段，产生的CO2中能检测到18O，D错误。
———————微点释解(二) 细胞呼吸类型的判断和有关计算————1．细胞呼吸中各物质间量的比例关系(1)反应式
(2)相关物质间量的比例关系①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
2．推断细胞呼吸的类型
[典例]　(2020·全国卷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[解析]　有氧呼吸过程中，吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，而无氧呼吸不消耗O2，但可能产生CO2，若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的数目相等，D错误。[答案]　D
[规律方法]　判断细胞呼吸方式的三大依据
[对点练习]3．实验小组将等量的某植物种子分别放在不同O2浓度的密闭容器中，1小时后，测出容器中O2和CO2的变化情况如下表：据表分析以下叙述中，正确的是(　 )A．在O2浓度为0～3%时只进行无氧呼吸B．有氧呼吸的强度随O2浓度升高而增强C．在O2浓度为5%时，种子只进行有氧呼吸D．无氧呼吸的产物是乳酸和CO2
解析：O2浓度为0时，只进行无氧呼吸，O2浓度为1%～3%时，CO2的释放量大于O2的吸收量，细胞既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸，A错误；O2浓度为15%～25%时，随着O2浓度的上升，细胞呼吸强度不变，B错误；在O2浓度为5%时，CO2的释放量等于O2的吸收量，种子只进行有氧呼吸，C正确；该植物种子无氧呼吸的产物是酒精和CO2，D错误。答案：C　
4.如图为豌豆种子萌发时水分含量和呼吸的变化(呼吸熵RQ：生物体在同一时间内，释放CO2与吸收O2的体积之比或摩尔数之比)。下列相关分析正确的是(　 )A．0～12 h，种子通过胚根的吸胀作用迅速吸水B．0～24 h，种子主要进行有氧呼吸，RQ＝1C．A点时，种子无氧呼吸速率和有氧呼吸速率相等，RQ＝1D．48 h时，种子呼吸作用消耗的底物只有糖类
解析：干种子的细胞中没有大的液泡，所以0～12 h，种子通过胚根的吸胀作用迅速吸水，A正确；0～24 h，种子主要进行无氧呼吸，释放的CO2量多于吸收的O2量，所以RQ＞1，B错误；A点时，释放的CO2量等于吸收的O2量，所以种子不进行无氧呼吸，只进行有氧呼吸，C错误；48 h时，释放的CO2量少于吸收的O2量，所以种子呼吸作用消耗的底物不仅仅是糖类，D错误。答案： A　
系统学习(二)　模型建构法分析影响细胞呼吸的环境因素(强化点)
[典例]　如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是(　 )A．从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制
[解析]　甲图中B点温度下植物细胞呼吸相对速率最大，说明该温度下细胞呼吸最旺盛，A正确；随着O2浓度增大有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸，B错误；细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖，C正确；有氧呼吸需要酶的参与，温度会影响酶的活性，故有氧呼吸还可能受温度或呼吸酶数量限制，D正确。[答案]　B
[易错点拨]　影响细胞呼吸因素的四个注意点(1)完全无氧条件下，细胞呼吸强度并不为零，因为此时细胞可以进行无氧呼吸。(2)影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、增氧等措施；若需要降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。(3)储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果应在低温、低氧条件下储存，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时还应保持一定的湿度。(4)内部因素也会影响细胞呼吸强度，如生物的遗传特性、器官种类、生长发育时期等。　　　　
[针对训练]1．(2022·苏北四市联考)如图是在密闭容器中不同质量浓度的戊二醛(不影响溶液pH)对大水榕和香蕉草两种沉水植物呼吸作用影响的实验结果图(不考虑无氧呼吸)，下列有关分析正确的是(　 )A．该实验中各组应在温度相同且有光的条件下进行B．随着戊二醛质量浓度升高，两种沉水植物的呼吸速率在不断上升C．有氧呼吸前两个阶段产生的NADPH与氧气结合生成水D．实验过程中每一组密闭容器内水体pH逐渐减小
解析：为避免光合作用和其他无关因素对实验结果的干扰，该实验中各组应在温度相同且无光的条件下进行，A错误；随着戊二醛质量浓度的增大，溶解氧减少速率逐渐降低，说明两种沉水植物有氧呼吸的强度在不断减弱，B错误；在有氧呼吸过程中，氧气与有氧呼吸前两个阶段产生的NADH结合生成水，C错误；两种植物的细胞呼吸均产生CO2，CO2溶于水会使水体pH减小，D正确。答案：D　
2.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，下列叙述错误的是(　 )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O2浓度和温度C．由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度位于30 ℃和35 ℃之间D．O2浓度不变，a点时适当提高温度，细胞有氧呼吸速率可能增大
解析：当O2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O2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O2浓度，有氧呼吸速率也会增大，所以O2浓度也会影响有氧呼吸速率，B正确。在20 ℃、30 ℃、35 ℃三个温度条件下，30 ℃O2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，C错误。从图中可以看出，30 ℃时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。答案： C 　
系统学习(三)　探究酵母菌细胞呼吸的方式及相关实验拓展(实验探究) [基础实验]1．实验原理
2．实验步骤(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。注：澄清石灰水也可以换为溴麝香草酚蓝溶液
(3)检测酒精的产生3．实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生___________。
[拓展实验](一)根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式1．实验设计欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)。
2．实验结果预测和结论
　　(二)种子萌发时呼吸速率的测定1．实验装置2．指标及原理
3．物理误差的校正(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)为防止气压、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．实验拓展(呼吸底物与着色液移动的关系)脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，脂肪氧化分解时耗氧量高，产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生的CO2量小于消耗的O2量，着色液移动更明显。
[针对训练]1．如图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质)，下列有关实验装置和结果的分析，错误的是 (　 )A．通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸B．用水代替NaOH溶液设置装置2，通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸C．用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，装置2中液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸D．用水代替NaOH溶液设置装置2，装置2中液滴可能向左移
解析：烧杯中的NaOH溶液能吸收细胞呼吸产生的CO2，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸消耗O2的量，因此通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸，A正确。用水代替NaOH溶液设置装置2，由于水不吸收气体也不释放气体，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸释放的CO2量与消耗O2量的差值，如果液滴移动说明酵母菌进行了无氧呼吸，如果液滴不移动，说明酵母菌不进行无氧呼吸；如果装置1中液滴左移，说明有O2的消耗，可以推断出酵母菌进行了有氧呼吸，装置2中液滴右移，说明细胞呼吸释放的CO2量多于O2的消耗量，推断出酵母菌还进行了无氧呼吸；以葡萄糖作底物不可能出现O2的消耗量大于CO2的释放量的情况，所以装置2中液滴不可能向左移，B、C正确，D错误。答案： D 　
2．某研究小组想测量萌发的小麦种子、蚯蚓呼吸速率的差异，设计了以下实验装置。实验中分别以20粒萌发的种子和4条蚯蚓为材料，每隔5 min记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数，结果如下表所示。请分析回答下列问题：有色液滴移动的距离/mm
(1)装置图中的Y溶液是________，其作用是__________________。设置乙装置的目的是______________________________________________。(2)实验开始后保持注射器的活塞不移动，有色液滴将向________(填“左”或“右”)移动，以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率是_________。(3)另一组该实验装置每隔5 min测量时，将注射器活塞往________(填“上”或“下”)移动，待有色液滴回到实验开始时的位置停止，根据活塞移动距离可测出气体的变化量，其中以小麦为材料的结果如下表所示：分析数据可知该段时间小麦种子的有氧呼吸速率为______，在此过程中，有氧呼吸的强度越来越________。
解析： (1)装置图中的Y溶液是NaOH溶液，其作用是吸收实验过程中细胞呼吸产生的CO2；设置乙装置的目的是排除微生物及环境因素对实验的干扰(或对照作用)。(2)甲中是活的生物，呼吸旺盛，有氧呼吸过程消耗O2，产生CO2，CO2又被NaOH溶液吸收，导致装置甲内气压下降，所以实验开始后保持注射器的活塞不移动，连接甲、乙装置玻璃管中的有色液滴将向左移动，以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率是9 mm/10 min＝0.9 mm/min。(3)小麦种子在有氧条件下进行有氧呼吸，吸收O2，放出CO2，但CO2被NaOH溶液吸收，导致装置甲内气压下降，无氧时进行无氧呼吸，不消耗O2，但能放出CO2，而放出的CO2又被NaOH溶液吸收，装置内气压不变。综上所述，无论在有氧还是无氧的情况下，装置甲内的气压不会上升，所以注射器活塞应往下移动，才能使有色液滴回到实验开始时的位置。25 min内小麦种子的有氧呼吸速率为5.5 mL/25 min＝0.22 mL/min ；分析数据可知该段时间小麦种子消耗的O2越来越少，说明其有氧呼吸速率越来越弱。答案：(1)NaOH溶液　吸收实验过程中细胞呼吸产生的CO2　排除微生物及环境因素对实验的干扰(或对照作用)　(2)左　0.9 mm/min　(3)下　0.22 mL/min　弱
由特殊到一般——实验通法归纳　　对照实验与对比实验分析1．对照实验的类型及实验组、对照组的确认
2．对比实验及其特点(1)含义：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫作对比实验(也叫相互对照实验)。(2)举例：①探究酵母菌细胞呼吸类型；②噬菌体侵染细菌实验；③鲁宾和卡门利用同位素示踪法证明光合作用释放的O2来自水的实验。
[典例]　在探究实验的设计过程中，往往要进行对照实验，下列有关叙述中正确的是 (　 )A．只能设置两个实验组，互为对照实验B．在“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验中，产物不同，即酒精和CO2构成对照实验C．进行对照实验是为了探究某种因素与实验对象的关系D．只要实验现象明显，有无对照实验对实验结论没有影响[解析]　可以设置两个或两个以上的实验组，形成相互对照，A错误；酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都会产生CO2，B错误；有无对照实验，对实验结论是有影响的，D错误。[答案]　C
[易错点拨]明晰对照实验一般可包括实验组和对照组，实验组是接受实验变量处理的对象组，所处理的变量就是我们要研究的内容；对照组也称控制组，是不接受实验变量处理的对象组。　　　　
[针对训练]1．下列属于对比实验的正确组合是 (　 )①探究酵母菌细胞呼吸的方式　②鲁宾和卡门的同位素示踪法证明光合作用释放的O2来自水的实验　③观察植物细胞的质壁分离和复原　④比较过氧化氢在不同条件下的分解A．①② B．①②③ C．①③ D．①③④解析：在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，需要设置有氧和无氧两种条件，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响，①正确；通过用18O分别标记H2O和CO2进行二组实验，对比释放的O2是否被18O标记，②正确；植物细胞的质壁分离和复原实验属于自身对照实验，不属于对比实验，③错误；比较过氧化氢在不同条件下的分解实验属于对照实验，④错误。