【备战2023高考】生物考点全复习——第11讲《细胞呼吸的方式和过程》复习课件（新教材新高考）

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第11讲 细胞呼吸的方式和过程
1.活动：探究酵母菌的呼吸方式。2.说明细胞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。
考点一　探究酵母菌细胞呼吸的方式
考点二　细胞呼吸的方式和过程
主要考点 必备知识
探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）酵母菌是单细胞真菌, 在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型真菌（真核生物）。
（3）酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。
（2）CO2的检测方法:CO2使澄清石灰水变浑浊、 CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（两者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。
重铬酸钾可以检测有无酒精存在。想一想，这一原理在日常生活中可以有什么用处？
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产生的多少的装置如图所示。
(3)检测酒精的产生： 从A、B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。
4.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)在有氧条件下产生大量CO2，在无氧条件下进行细胞呼吸产生____________。
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，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。 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来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，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。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。
将B瓶先反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶
考向　探究酵母菌的呼吸方式1.甲、乙两组同学拟用下面装置探究细胞在有氧和无氧条件下CO2的产生量，为此展开了如下讨论。你认为其中最不合理的观点是( )A.图中A用以除去充入的CO2，以所充气体中是否含氧作为自变量而不是是否充气B.若图中B是酵母菌培养液，因其在不同条件下繁殖速度不同影响实验，可换成　苹果小块C.图中C若是溴麝香草酚蓝溶液，可用变色所用的时间比较CO2的产生量D.若在有氧、无氧条件下产生等量的CO2，说明在两种条件下底物的消耗量相等
解析：在有氧呼吸的过程中，每消耗1 ml的葡萄糖就会消耗6 ml O2，同时产生6 ml CO2，在无氧呼吸过程中，每消耗1 ml的葡萄糖，
会产生2 ml CO2，若在有氧、无氧条件下产生等量的CO2，说明无氧条件下底物的消耗量多于有氧条件下底物的消耗量，D错误。
2.为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。下列有关分析错误的是( )A.t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降B.t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快C.若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所　需时间会缩短D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾　溶液后变成灰绿色
解析：在t1→t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率基本相同，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；图示所给温度是最适温度此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。
1.源于必修1 P91：由于 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。2.源于必修1 P92“科学方法”：对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有： (填序号)。①探究酵母菌细胞呼吸的方式；②鲁宾和卡门的同位素标记法实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验；④比较过氧化氢在不同条件下的分解。
葡萄糖也能与酸性重铬酸钾
1.细胞呼吸：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，释放出能量并生成ATP的过程。
注意：呼吸作用与物质的燃烧相比，都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
3.酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸
科学家根据大量实验结果得出结论：细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
[H]指的是氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成还原型辅酶Ⅰ（NADH）
第一阶段：1分子葡萄糖分解形成2分子丙酮酸，同时产生少量的[H]和少量ATP。
第二阶段：丙酮酸和水彻底分解成CO2 和大量[H]，同时产生少量的ATP 。
第三阶段：前两阶段产生的[H]与氧气结合形成水，产生大量能量。
注意：同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的；这些能量有相当一部分储存在ATP中。 有氧呼吸产生的大部分能量都以热能的形式散失，用于维持人的体温。只有少部分的能量977.28KJ储存在ATP中，有氧呼吸的能量转换效率：约34%。
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。
思考： 有氧呼吸的第几个阶段能够形成ATP？在哪里形成ATP？ 第几个阶段产生[H]？哪里消耗[H]？ 第几个阶段消耗O2？第几个阶段产生CO2？ 如果用18O标记H2O，能否在CO2中发现18O？ 葡萄糖能否进入线粒体中氧化分解？进入线粒体的是哪种物质？ 线粒体是否是进行有氧呼吸的必备结构？
除酵母菌以外，还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般地说，无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。
葡 萄 糖(C6H12O6)
2C2H5OH酒精 + CO2
第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。
两个阶段都在细胞质基质中完成
大部分能量存留在酒精或乳酸中。
例：高等植物、酵母菌、苹果果实
2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量
例：乳酸菌、玉米胚、甜菜块根
无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。无氧呼吸分解葡萄糖释放的总能量少，而且能量转换效率也只有31%。
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。
无氧呼吸的意义：高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵；产生乳酸的叫做乳酸发酵。
思考： 无氧呼吸的第几个阶段能够形成ATP？在哪里形成ATP？ 第几个阶段产生[H]？哪里消耗[H]？ 无氧呼吸的第一阶段是否和有氧呼吸的第一阶段完全相同？ 葡萄糖经过无氧呼吸，大部分的能量到哪里去？ 无氧呼吸和有氧呼吸，哪种呼吸方式效率高？
注意：呼吸作用的底物主要是葡萄糖，但也可能是其他有机物，如：脂肪等。一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下，随着发酵产物（如酒精）的增多，营养物质的减少以及pH发生变化等的影响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终就会停止。 人与鸟类和哺乳类维持体温的能量来源都是细胞呼吸。在这些生物的细胞呼吸过程中，葡萄糖等分子中稳定的化学能释放出来：除一部分储存在ATP中外，其余的则转化成热能，可以直接用于提升体温；ATP水解释放出的能量，除了维持各项生命活动外，有一部分也能转化成热能，用于提升体温。而维持体温的相对稳定，还需复杂的调节机制。
细胞质基质、 线粒体(主要)
② 都分解有机物、释放能量
4.有氧呼吸与无氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路 (1)有氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路
(2)无氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路无氧呼吸中的[H]和ATP都是在第 阶段产生的，场所是细胞质基质。其中[H]在第 阶段被全部消耗。
4.有氧呼吸与无氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
1)若不消耗O2，但产生CO2
3)若产生CO2的物质的量比消耗O2的物质的量多
2)若产生CO2的物质的量与消耗O2的物质的量相等
有氧呼吸和无氧呼吸共存
当CO2 /O2=_____有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多。
当________________有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多。
当_______________有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少。
1CO2 /O2>4/3
5.细胞呼吸方式的判断(以真核生物以例) (1)依据反应方程式
5.细胞呼吸方式的判断(以真核生物以例) (1)通过液滴移动法探究细胞呼吸的方式
1、若装置1液滴左移，装置2液滴不移动，则表明所测生物（ ）2、若装置1液滴不移，装置2液滴右移动，则表明所测生物（ ）3、若装置1液滴左移，装置2液滴右移动，则表明所测生物（ ）
只进行无氧呼吸--酒精途径
即进行有氧呼吸又进行无氧呼吸--酒精途径
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。
为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。 若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
植物组织细胞呼吸速率的测定与探究
植物细胞呼吸的指标：植物细胞呼吸吸收 O2，释放 CO2，CO2 被 NaOH 溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。根据单位时间 内液滴左移的体积即可计算呼吸速率。
整个装置必须黑暗处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测种子进行消毒处理
为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物 灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。
考向　细胞呼吸过程的综合分析
1.有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示，在氧浓度为a时(　 　)A．酵母菌只进行无氧呼吸B．2/3的葡萄糖用于无氧呼吸C．1/3的葡萄糖用于无氧呼吸D．酵母菌停止发酵
2.下列与细胞呼吸有关的叙述正确的是( )A.进行无氧呼吸的细胞不含线粒体B.破伤风杆菌的大量繁殖需要有氧呼吸提供能量C.人体无氧呼吸形成乙醇的过程发生在细胞质基质中D.糖类彻底氧化分解的产物可通过自由扩散运出细胞
解析:酵母菌细胞含有线粒体，但是在无氧条件下也可以进行无氧呼吸，A错误；破伤风杆菌是厌氧菌，其繁殖需要的能量来自于无氧呼吸，B错误；人体无氧呼吸产生乳酸，不产生乙醇，C错误；糖类彻底氧化分解的产物是二氧化碳和水，都可通过自由扩散运出细胞，D正确。
考向　细胞呼吸类型的判断和有关计算1.葡萄糖和脂肪是细胞呼吸常用的物质，葡萄糖中的氧含量远多于脂肪，科学研究中常用RQ(释放的CO2体积/消耗的O2体积)来推测生物的呼吸方式和用于呼吸的能源物质。下列叙述错误的是( )A.水淹时植物根细胞的RQ>1，该植物根细胞呼吸的产物可能有酒精B.若测得酵母菌在葡萄糖培养液中的RQ＝1，说明进行的是有氧呼吸C.若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，该植物种子可能富含脂肪D.人体在剧烈运动的时候，若呼吸底物只有葡萄糖，RQ会大于1
解析：水淹时，根细胞可进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，释放的CO2体积/消耗的O2体积会大于1，A正确；酵母菌既可以进行有氧呼吸，又可以进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，在葡萄糖培养液中RQ＝1，说明消耗的氧气与产生CO2一样多，则酵母菌进行的是有氧呼吸，B正确；由于相同质量的脂肪氧化分解时，消耗的氧气量大于产生的CO2的量，若呼吸底物为葡萄糖，则有氧呼吸消耗的氧气和产生的CO2一样多。所以若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，说明该植物种子可能富含脂肪，C正确；
人体在剧烈运动的时候，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，但无氧呼吸的产物是乳酸，若呼吸底物只有葡萄糖，则有氧呼吸消耗的氧气和产生的CO2一样多，故RQ＝1，D错误。
2.将苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓度的O2时，其O2的消耗量和CO2的产生量如下表所示(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列叙述错误的是( )
A.氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行B.氧浓度为c时，苹果产生酒精的速率为0.6 ml·min－1C.氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵D.表中5个氧浓度条件下，氧浓度为b时，较适宜苹果的储藏
解析：氧浓度为d时，有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生速率分别为1.2 ml·min－1和0.4 ml·min－1，消耗葡萄糖之比为1∶1，即有1/2的葡萄糖用于酒精发酵，C错误。
1.葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质(　　)2.真核细胞都进行有氧呼吸(　　)3.没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸(　　)4.有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程(　　)5.无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　)6.水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳(　　)
7.人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(　　）8.和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少(　　)9.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(　　)10.过保质期的酸奶常出现胀袋现象是由于乳酸菌无氧呼吸产生的气体造成的(　　)
11.有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解(　　)12.有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP(　　)13.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(　　)
14.有氧呼吸产生的能量全部储存在ATP中(　　) 15.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的反应，只发生在细胞有氧时(　　) 16.人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供(　　)17.无氧呼吸的终产物是丙酮酸(　　)18.无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累(　　)
1.(必修1 P93)有氧呼吸：指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把 ，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。2.请书写有氧呼吸和无氧呼吸的反应式（1）有氧呼吸： 。（2）产酒精的无氧呼吸： 。（3）产乳酸的无氧呼吸： 。
葡萄糖等有机物彻底氧化分解
3.源于必修1 P93“相关信息”：细胞呼吸过程中产生的[H]是_____________________的简化表示方法。4.源于必修1 P94“相关信息”：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在 中；而彻底氧化分解释放的能量主要以_____的形式散失了。5.源于必修1 P94“小字部分”：蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过 过程联系起来。