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2025版高考生物一轮总复习教案必修1第三单元细胞的能量供应和利用第二讲细胞呼吸考点一细胞呼吸的类型及过程
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这是一份2025版高考生物一轮总复习教案必修1第三单元细胞的能量供应和利用第二讲细胞呼吸考点一细胞呼吸的类型及过程，共6页。
考点一 细胞呼吸的类型及过程
必备知识·夯实基础
知|识|巩|固
1．呼吸作用的实质及类型
2．有氧呼吸
(1)概念：是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。
(2)过程
(3)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路。
(4)放能：1 ml葡萄糖释放的能量中有977.28 kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。
3．无氧呼吸
(1)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。
(2)场所：全过程是在细胞质基质中进行的。
(3)过程
(4)放能：1 ml葡萄糖释放196.65kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量，其中均有61．08 kJ左右转移至ATP中。
提醒：①人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
②不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
③细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。
思|维|辨|析
易错整合，判断正误。
(1)原核细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸。( × )
(2)葡萄糖进入线粒体氧化分解。( × )
(3)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。( × )
(4)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。( √ )
(5)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。( √ )
延|伸|探|究
有氧运动是指人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼，比如慢跑、骑自行车等。在有氧运动时，体内积存的糖分会被氧化而消耗，同时脂肪也会加快“燃烧”，是健康的减肥方法，并且能增加心肺功能。无氧运动是肌肉在缺氧的状态下高速剧烈的运动，例如，举重、百米冲刺、摔跤等。无氧运动过后能增大肌肉和脂肪的比率，增加肌肉新陈代谢率，提高身体免疫力。两种运动过程中有氧呼吸和无氧呼吸的供能比例不同。
1．有氧呼吸与有机物在体外燃烧有什么不同？对生物体有何意义？
提示：(1)与体外燃烧相比，有氧呼吸过程温和，能量经过一系列的化学反应逐级释放；有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失。(2)对生物体的意义：使有机物中的能量逐步转移到ATP中，逐步缓慢释放能量，保证有机物中的能量得到最充分的利用，而且有利于维持细胞的相对稳定状态。
2．“百米冲刺”后运动员感觉肌肉酸胀乏力的原因是什么？
提示：在无氧运动中，肌细胞因氧气不足，要靠乳酸发酵来获取能量，因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。
3．无氧呼吸过程中能量的去路有哪些？
提示：(1)大部分储存在酒精或乳酸中。(2)释放的能量中大部分以热能形式散失。(3)释放的能量中少部分储存在ATP中。
4．若分解底物均为葡萄糖，则无氧运动中肌肉细胞CO2产生量大于O2消耗量，是否正确？为什么？
提示：不正确，由于人体细胞无氧呼吸不产生CO2，只有有氧呼吸才能产生CO2，因此肌肉细胞O2的消耗量都会与CO2的产生量相等。
剖析难点·考点突破
重|难|精|讲
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。
精|准|命|题
考向一 考查细胞呼吸的过程
》例1 (2022·全国甲卷)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( C )
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．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： 有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
〔变式训练1〕 (2024·重庆市期末)研究发现，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”。葡萄糖在癌细胞中的代谢途径如图所示，下列说法错误的是( C )
A．过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与
B．过程③不能生成ATP
C．在癌细胞呼吸作用过程中有少量葡萄糖在线粒体中被利用
D．“瓦堡效应”导致癌细胞既不产生CO2也不吸收O2
解析： 葡萄糖进入癌细胞的方式属于主动运输，所以过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与，A正确；无氧呼吸第二阶段不产生ATP，B正确；线粒体不能直接利用葡萄糖，葡萄糖被利用的场所是细胞质基质，C错误；“瓦堡效应”是指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的现象，说明癌细胞进行的是无氧呼吸，由图可知癌细胞进行产生乳酸的无氧呼吸，故D正确。
考向二 结合细胞类型的判断，考查科学思维
》例2 (2024·湖南长沙联考)细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是( D )
A．若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸
B．若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
C．根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式
D．若测得CO2产生量为15 ml，酒精的产生量为6 ml，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸
解析：若测得酵母菌的呼吸熵为1，说明酵母菌呼吸产生的CO2和消耗的O2体积相等，可说明酵母菌只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A正确；若测得酵母菌的呼吸熵大于1，说明酵母菌呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B正确；CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生CO2，所以不能根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄来确定酵母菌的呼吸方式，C正确；根据有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq \(――→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式：C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量，当无氧呼吸产生酒精的量是6 ml时，无氧呼吸产生CO2的量为6 ml，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是3 ml，细胞呼吸中CO2总产生量为15 ml，说明有氧呼吸产生CO2量为9 ml，根据有氧呼吸方程式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖为1．5 ml，可推测有1.5÷(1.5＋3)＝1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，D错误。
判断细胞呼吸方式的三大依据
(以葡萄糖为呼吸底物)
〔变式训练2〕 (2024·广东省深圳市龙岗区高三四校联考)甜瓜是一种耐淹性较强的品种。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1所示；图2为甜瓜幼苗细胞中部分代谢途径。下列说法正确的是( A )
A．水淹前后，甜瓜幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精和CO2
B．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的线粒体基质中
C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程在甜瓜幼苗细胞中均能发生且都能产生少量ATP
D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，叶的无氧呼吸强度更高
解析：水淹一段时间后酶a和酶b活性增加，但酶a活性远远大于酶b活性，甜瓜幼苗无氧呼吸生成的最主要代谢产物为酒精和CO2而非乳酸，A正确；酶a和酶b均用于催化无氧呼吸第二阶段，发生在细胞质基质中，即酶a和酶b存在部位是细胞质基质，B错误；Ⅱ、Ⅲ过程表示无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，C错误；水淹时间越长，植物体内积累的酒精会对甜瓜幼苗的叶片细胞和根部都产生严重的伤害，甚至会导致植物死亡，叶的无氧呼吸强度可能会降低，D错误。故选A。课标要求
核心素养
说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
1．基于细胞呼吸过程中物质与能量的变化，形成物质与能量观。(生命观念)
2．通过细胞呼吸产生CO2的曲线模型分析，理解影响细胞呼吸的因素。(科学思维)
3．通过探究细胞呼吸方式的实验，形成对生物学问题进行初步探究的能力。(科学探究)
项目
反应过程
第一阶段(与有氧呼吸第一阶段完全相同)
C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量
第二阶段
产生酒精
2C3H4O3＋4[H]eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2
产生乳酸
2C3H4O3＋4[H]eq \(――→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)
总反应式
酒精发酵
C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量
乳酸发酵
C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量
考点一 细胞呼吸的类型及过程
必备知识·夯实基础
知|识|巩|固
1．呼吸作用的实质及类型
2．有氧呼吸
(1)概念：是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。
(2)过程
(3)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路。
(4)放能：1 ml葡萄糖释放的能量中有977.28 kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。
3．无氧呼吸
(1)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。
(2)场所：全过程是在细胞质基质中进行的。
(3)过程
(4)放能：1 ml葡萄糖释放196.65kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量，其中均有61．08 kJ左右转移至ATP中。
提醒：①人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
②不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
③细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。
思|维|辨|析
易错整合，判断正误。
(1)原核细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸。( × )
(2)葡萄糖进入线粒体氧化分解。( × )
(3)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。( × )
(4)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。( √ )
(5)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。( √ )
延|伸|探|究
有氧运动是指人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼，比如慢跑、骑自行车等。在有氧运动时，体内积存的糖分会被氧化而消耗，同时脂肪也会加快“燃烧”，是健康的减肥方法，并且能增加心肺功能。无氧运动是肌肉在缺氧的状态下高速剧烈的运动，例如，举重、百米冲刺、摔跤等。无氧运动过后能增大肌肉和脂肪的比率，增加肌肉新陈代谢率，提高身体免疫力。两种运动过程中有氧呼吸和无氧呼吸的供能比例不同。
1．有氧呼吸与有机物在体外燃烧有什么不同？对生物体有何意义？
提示：(1)与体外燃烧相比，有氧呼吸过程温和，能量经过一系列的化学反应逐级释放；有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失。(2)对生物体的意义：使有机物中的能量逐步转移到ATP中，逐步缓慢释放能量，保证有机物中的能量得到最充分的利用，而且有利于维持细胞的相对稳定状态。
2．“百米冲刺”后运动员感觉肌肉酸胀乏力的原因是什么？
提示：在无氧运动中，肌细胞因氧气不足，要靠乳酸发酵来获取能量，因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。
3．无氧呼吸过程中能量的去路有哪些？
提示：(1)大部分储存在酒精或乳酸中。(2)释放的能量中大部分以热能形式散失。(3)释放的能量中少部分储存在ATP中。
4．若分解底物均为葡萄糖，则无氧运动中肌肉细胞CO2产生量大于O2消耗量，是否正确？为什么？
提示：不正确，由于人体细胞无氧呼吸不产生CO2，只有有氧呼吸才能产生CO2，因此肌肉细胞O2的消耗量都会与CO2的产生量相等。
剖析难点·考点突破
重|难|精|讲
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。
精|准|命|题
考向一 考查细胞呼吸的过程
》例1 (2022·全国甲卷)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( C )
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．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： 有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
〔变式训练1〕 (2024·重庆市期末)研究发现，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”。葡萄糖在癌细胞中的代谢途径如图所示，下列说法错误的是( C )
A．过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与
B．过程③不能生成ATP
C．在癌细胞呼吸作用过程中有少量葡萄糖在线粒体中被利用
D．“瓦堡效应”导致癌细胞既不产生CO2也不吸收O2
解析： 葡萄糖进入癌细胞的方式属于主动运输，所以过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与，A正确；无氧呼吸第二阶段不产生ATP，B正确；线粒体不能直接利用葡萄糖，葡萄糖被利用的场所是细胞质基质，C错误；“瓦堡效应”是指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的现象，说明癌细胞进行的是无氧呼吸，由图可知癌细胞进行产生乳酸的无氧呼吸，故D正确。
考向二 结合细胞类型的判断，考查科学思维
》例2 (2024·湖南长沙联考)细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是( D )
A．若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸
B．若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
C．根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式
D．若测得CO2产生量为15 ml，酒精的产生量为6 ml，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸
解析：若测得酵母菌的呼吸熵为1，说明酵母菌呼吸产生的CO2和消耗的O2体积相等，可说明酵母菌只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A正确；若测得酵母菌的呼吸熵大于1，说明酵母菌呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B正确；CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生CO2，所以不能根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄来确定酵母菌的呼吸方式，C正确；根据有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq \(――→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式：C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量，当无氧呼吸产生酒精的量是6 ml时，无氧呼吸产生CO2的量为6 ml，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是3 ml，细胞呼吸中CO2总产生量为15 ml，说明有氧呼吸产生CO2量为9 ml，根据有氧呼吸方程式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖为1．5 ml，可推测有1.5÷(1.5＋3)＝1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，D错误。
判断细胞呼吸方式的三大依据
(以葡萄糖为呼吸底物)
〔变式训练2〕 (2024·广东省深圳市龙岗区高三四校联考)甜瓜是一种耐淹性较强的品种。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1所示；图2为甜瓜幼苗细胞中部分代谢途径。下列说法正确的是( A )
A．水淹前后，甜瓜幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精和CO2
B．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的线粒体基质中
C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程在甜瓜幼苗细胞中均能发生且都能产生少量ATP
D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，叶的无氧呼吸强度更高
解析：水淹一段时间后酶a和酶b活性增加，但酶a活性远远大于酶b活性，甜瓜幼苗无氧呼吸生成的最主要代谢产物为酒精和CO2而非乳酸，A正确；酶a和酶b均用于催化无氧呼吸第二阶段，发生在细胞质基质中，即酶a和酶b存在部位是细胞质基质，B错误；Ⅱ、Ⅲ过程表示无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，C错误；水淹时间越长，植物体内积累的酒精会对甜瓜幼苗的叶片细胞和根部都产生严重的伤害，甚至会导致植物死亡，叶的无氧呼吸强度可能会降低，D错误。故选A。课标要求
核心素养
说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
1．基于细胞呼吸过程中物质与能量的变化，形成物质与能量观。(生命观念)
2．通过细胞呼吸产生CO2的曲线模型分析，理解影响细胞呼吸的因素。(科学思维)
3．通过探究细胞呼吸方式的实验，形成对生物学问题进行初步探究的能力。(科学探究)
项目
反应过程
第一阶段(与有氧呼吸第一阶段完全相同)
C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量
第二阶段
产生酒精
2C3H4O3＋4[H]eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2
产生乳酸
2C3H4O3＋4[H]eq \(――→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)
总反应式
酒精发酵
C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量
乳酸发酵
C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量
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