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(共17张PPT)
第1部分 分子与细胞
专题5　细胞呼吸
考点1　细胞呼吸的方式
一、细胞呼吸
实质 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成CO2或其他产物,同时释放能量,并生成ATP
过程
方式 有氧呼吸 无氧呼吸
比 较 化学 反应 式 C6H12O6+6H2O+6O2 12H2O+6CO2+能量 (1)酒精发酵,如酵母菌等:C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量
(2)乳酸发酵,如乳酸菌等:C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量
场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质
能量 变化 大部分以热能形式散失,
少部分储存在ATP中 大部分存留在不彻底氧化产物(酒精或乳酸)中,少部分释放,释放的能量
大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中
意义 (1)为生物体提供能量; (2)有氧呼吸第二阶段把糖类、蛋白质和脂肪等物质代谢联系起来,是生物体代谢的枢纽 易混易错 (1)哺乳动物成熟红细胞无线粒体,只进行无氧呼吸。线粒体内膜向内折
叠成嵴,增大了膜面积,为有氧呼吸有关的酶提供了更多附着位点。需氧型原核生物
虽无线粒体,但细胞内含与有氧呼吸有关的酶,故可进行有氧呼吸。
(2)葡萄糖不能进入线粒体,需在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸进入线粒体被分
解。
(3)产酒精与产乳酸的无氧呼吸仅在第一阶段产生ATP,且产生ATP的数量相同,两者在
第二阶段消耗[H]的数量相同。
知识拓展 (1)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”。这种现象的意义在于能够产生大量中间产物,为合成DNA
和蛋白质提供原料,从而有利于癌细胞的增殖。
(2)细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应,它们可以概括为糖酵解、三
羧酸循环以及呼吸电子传递和氧化磷酸化三个阶段。正是这些复杂的化学反应使得
有机物中的能量逐步释放,令有氧呼吸过程变得温和。一些试题的情境会在此基础上
进行适度地拓展,具体如下:
①糖酵解:指葡萄糖在酶的作用下生成NADH、丙酮酸和少量能量的过程,该过程的场
所是细胞质基质。糖酵解是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段,二者完全相同。
场所 原核生物:细胞质基质 真核生物:线粒体基质
内容 在酶的催化下,丙酮酸首先转化为乙酰辅酶A(乙酰CoA),乙酰辅酶A与草酰乙酸反应形成柠檬酸,柠檬酸经过一系列反应重新生成草酰乙酸,释放CO2、NADH和能量的过程 意义 三羧酸循环除了能为生物体提供能量,还是生物体代谢的枢纽:三羧酸循环的中间产物通过参与不同的代谢途径可转化为甘油、氨基酸等物质,这些物质可进一步参与蛋白质、糖类和脂质的合成 ③呼吸电子传递和氧化磷酸化(具体内容见后面题型)
②三羧酸循环:又称为柠檬酸循环、TCA循环,属于有氧呼吸的第二阶段。
小表达 动物吸入18O标记的18O2后,　　　 (填“能”或“不能”)在其呼出的CO2中
检测到18O,请说出理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　 。
能
18O2中的18O可经有氧呼吸第三阶段转移至H218O中,再经有氧呼吸第二阶段转移至C18O2中
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
实验 原理 实验 装置
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
实验 现象 (1)澄清石灰水浑浊程度高,且变化速度快; (2)若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液,结果由蓝→绿→黄,且变黄时间短、速度快; (3)向酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾溶液,无变化 (1)澄清石灰水浑浊程度低,且变化速度慢;
(2)若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液,结果由蓝→绿→黄,且变黄时间长、速度慢;
(3)向酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾溶液,变灰绿色
知识归纳 (1)本实验不能用澄清石灰水是否变浑浊和溴麝香草酚蓝溶液是否变黄作
为检测指标。
(2)由于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。
三、细胞呼吸方式的判断(多以葡萄糖为底物)
知识归纳 脂质、蛋白质等也可作为细胞呼吸的底物。当脂质作为底物时,因其
含C、H比例比较高,单位质量耗氧量高,吸收的O2量大于产生的CO2量。
考点2　细胞呼吸的影响因素及应用
项目 O2浓度 温度 水 CO2浓度
机理 O2是有氧呼吸所必
需的,且O2对无氧
呼吸有抑制作用 主要通过影响酶的
活性影响细胞呼吸
速率 在一定范围内,自
由水含量越高,细
胞呼吸速率越快 作为细胞呼吸的产
物,浓度过高会抑
制细胞呼吸
曲线
应用 (1)储藏:果蔬应置于低温、低氧、湿度适中的环境中,种子应置于低温、低氧、干燥的环境下。
(2)农业:大棚夜间降低温度,可降低植物细胞呼吸速率,利于有机物积累;中耕松土利于根部细胞进行有氧呼吸,为植物吸收无机盐提供能量;及时排涝可避免根部细胞缺氧,否则洪涝会导致细胞进行无氧呼吸,产生酒精或乳酸(少数植物)毒害细胞。
(3)工业及食品:制备发酵产品(如利用乳酸菌制作泡菜和酸奶等;利用酵母菌制作果酒等)。
(4)人体健康:有氧运动可避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸,乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力;用透气的创可贴或纱布包扎伤口可抑制厌氧菌(如破伤风芽孢杆菌)的繁殖
题型　呼吸电子传递和氧化磷酸化(新考向)
　　在有氧呼吸第三阶段,NADH在酶的催化下释放电子和H+,电子被镶嵌在线粒体内
膜上的一系列电子载体(蛋白质复合体)捕获和传递,最终与O2和H+结合生成了H2O,而
线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H+泵入内
膜和外膜的间隙,构建了跨膜的H+浓度梯度。最终,H+沿着线粒体内膜上ATP合酶内部
的通道流回线粒体基质,推动了ATP的合成。ATP合成过程中的磷酸化以电子传递为
基础,两者偶联发生。

　　情境化理解:有氧呼吸第三阶段的工作机制就像一个微小的“水力发电站”,线
粒体内膜类似于“水坝”将线粒体基质和膜间隙分隔开,膜间隙中的H+就像水坝中蓄
积的水。膜间隙中的H+沿着ATP合酶(类似水坝中的发电机)顺浓度梯度进入线粒体
基质中,推动ATP合酶合成ATP,从而将H+势能转化为ATP中的化学能。
知识链接 解偶联作用:2,4-二硝基苯酚(DNP)可解除电子传递和磷酸化的偶联过程,
使电子传递照常进行而不生成ATP。DNP的作用机制是将H+运回线粒体基质,破坏膜
间隙H+浓度梯度的形成,从而使电子传递产生的能量以热能的形式被释放出来。动物
褐色脂肪组织线粒体内膜存在解偶联蛋白,可以大量产热,在体温调节过程中起重要
作用。
典例 (2024西城一模,19节选)BAT(褐色脂肪组织)细胞含有大量线粒体,具有分解脂
肪和产热的功能,其数量及代谢异常与肥胖、衰老等现象相关。
(1)图1示有氧呼吸第三阶段,H+通过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ运至线粒体膜间隙,并顺浓度梯
度通过　　　　　 (细胞结构)上的ATP合酶,生成大量ATP。
(2)图2为BAT细胞在寒冷刺激下增加产热的机制:产热复合体提高线粒体中Ca2+浓度
→促进有氧呼吸第二阶段(三羧酸循环)→提高H+跨膜浓度梯度→　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 →　　 　 、产热增加。
UCP1将H+运至线
粒体基质,减小了膜两侧H+的跨膜浓度梯度　
线粒体内膜
ATP合成比例减少
解析 (1)图1示有氧呼吸第三阶段,据图1可知,在复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用下线粒
体膜间隙H+浓度逐渐提高,随后H+顺浓度梯度经过线粒体内膜上的ATP合酶,进入线粒体
基质,同时产生ATP。(2)据图2可知,线粒体膜间隙H+浓度增加后并没有经过ATP合酶,
而是经UCP1转运进入线粒体基质,该过程降低了线粒体内膜两侧的H+浓度差,但并没
有产生ATP,H+的电化学势能以热能形式散失。

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