5.3 细胞呼吸的原理和应用 课件（45张1个视频）-2025-2026学年上学期高一生物（人教版）必修1

细胞的能量供应和利用
第5章
第3节 细胞呼吸的原理和应用
本节聚焦
探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧呼吸和无氧呼吸的过程、特点
细胞呼吸原理的应用
2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对自身有什么意义？
酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
1.都是培养酵母菌，为什么有的通气有的需要密封？
思考：
问题探讨
发酵生产葡萄酒的车间
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
一、细胞呼吸的方式
细胞内
+ 有机物
+ 水
CO2
能 量
呼吸作用（本质）
O2
O2
呼吸（现象）
呼吸器官
血液循环
血液循环
呼吸器官
CO2
气体运输
+
呼吸 ≠ 细胞呼吸 ≠ 呼吸运动
实验原理：
一种_______的真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖等方式产生后代；
在有氧和无氧条件下都能生存，属于___________。
兼性厌氧菌
单细胞
酵母菌
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌
制作馒头
酿酒
蒸馒头之前，我们要先发面。先用温水把干酵母粉化开，加入面团中，几个小时后面团会逐渐膨大，用手抠开里面，会发现面团里面有许多孔隙。你知道这些孔隙是怎么形成的吗？
工业生产中，利用麦芽、葡萄糖、粮食和酵母菌以及发酵罐等酿制啤酒。在酿制的早期需要向发酵罐中通入氧气，而后期必须隔绝氧气，以产生酒精，同时发酵装置需要定期放排出气体。结合上述对氧气条件的控制，你能得到什么启发吗？
酵母菌细胞呼吸可产生CO2
酵母菌细胞呼吸可产生酒精
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题：酵母菌什么条件下产生CO2？什么条件下产生酒精？
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
作出假设：
①通入澄清的石灰水
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
酸性重铬酸钾溶液：
橙色→灰绿色
无氧
CO2+酒精
产生
CO2
有氧
产生
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧(通气)
无氧(密闭)
影响实验结果的可变因素(相同且适宜)
CO2的检测
酒精的检测：
设计实验：
②溴麝香草酚蓝溶液
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
设计实验：
有氧呼吸装置：
10%NaOH目的：
去除空气中CO2 ，保证检测出的CO2是酵母菌呼吸作用的产物。
A培养瓶中加入煮沸后冷却的葡萄糖溶液，目的是：
煮沸：排除杂菌对实验结果的干扰。冷却：避免因温度过高杀死酵母菌。
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
设计实验：
无氧呼吸装置：
思考：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。为什么？
让锥形瓶中的O2耗尽，确保石灰水浑浊是酵母菌呼吸产CO2引起的
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验方法步骤
① 称取等量的两份食用酵母菌（10g）
② 配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；煮沸冷却后使用
③ 搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；
④ 培养25-35℃环境中培养
（酵母菌生长的最适温度，保证
酵母菌高活性）、观察
、检测、记录。
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
结果与分析
有氧装置澄清石灰水变浑浊程度大，出现时间快
无氧装置澄清石灰水变浑浊程度小，出现时间慢
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
刚加入重铬酸钾 一段时间以后
A：有氧条件下酵母菌培养液； B：无氧条件下酵母菌培养液
A
B
A
B
有氧装置中A瓶的酵母菌溶液没有颜色变化；
无氧装置A瓶的酵母菌溶液由橙色变为灰绿色。
取酵母菌培养液滤液进行检测；时间延长耗尽葡萄糖
结果与分析
1.酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸;
2.在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2
3.在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验结论
科学探究的一般过程：
讨论：本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
对比实验（相互对照实验）
　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，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。
实验组
实验组
科学方法
×
×
(1) 配置酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母(　　)
×
(2) 如果产生的气体使澄清石灰水变浑浊，则酵母菌进行有氧呼吸(　　)
(3) 橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色（ ）
(4)在有氧和无氧条件下的实验分别是对照组和实验组(　　)
随堂检测
×
主要场所
双层膜（外膜、内膜）
内膜向内折叠形成嵴，
线粒体基质（DNA、RNA 、核糖体、内有呼吸作用有关的酶）
外膜
内膜
嵴
核糖体
DNA
线粒体基质
(1)结构
有氧呼吸的主要场所，提供细胞生命活动所需能量，是细胞的“动力车间”
(2)功能
二、有氧呼吸
第一阶段：
C6H12O6
少量
能量
少量ATP
热能形式散失
2丙酮酸
酶
少量[H]
①
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
场所：细胞质基质
丙酮酸
+[H] +少量能量
线粒体
细胞质基质
[H] 还原型辅酶Ⅰ
二、有氧呼吸
线粒体
少量
能量
少量ATP
热能形式散失
丙酮酸彻底分解
酶
CO2 +[H]+少量能量
场所：线粒体基质
丙酮酸
+H2O
C6H12O6
2丙酮酸
酶
少量[H]
细胞质基质
①
6CO2
大量[H]
②
酶
6H2O
第二阶段：
少量
能量
少量ATP
热能形式散失
二、有氧呼吸
第三阶段：
场所：线粒体内膜
酶
H2O +大量能量
[H] + 6O2
大量
能量
大量ATP
热能形式散失
12H2O
6O2
酶
③
线粒体
6CO2
能
少量ATP
热能形式散失
大量[H]
②
C6H12O6
2丙酮酸
酶
少量[H]
①
酶
6H2O
细胞质基质
少量
能量
少量ATP
热能形式散失
二、有氧呼吸
有氧呼吸过程总结
细胞质基质
第一阶段
场所:
第二阶段
场所:
第三阶段
场所:
C6H12O6→2丙酮酸＋4[H]＋少量能量
酶
2丙酮酸＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量
酶
总反应式
二、有氧呼吸
C6H12O6
+ 6O2
+12H2O
+能量
+ 6H2O
6CO2
酶
线粒体基质
线粒体内膜
元素去向
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
2870kJ
977.28kJ
1892.72kJ
二、有氧呼吸
PART ONE
有氧呼吸是指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把 等有机物 氧化分解，产生 和
释放能量，产生大量 的过程。
定义：
氧
酶
葡萄糖
彻底
二氧化碳
水
ATP
×
×
(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(　　)
随堂检测
×
三、无氧呼吸
细胞质基质
第一阶段
C6H12O6
酶
2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）
第二阶段
酶
2C3H6O3（乳酸）
2丙酮酸
+ 4 [H]
2C2H5OH(酒精) + 2CO2
酶
2丙酮酸
+ 4 [H]
与有氧呼吸第一阶段相同
不释放能量
场所：
过程
少量ATP
热能形式散失
三、无氧呼吸
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 能量（少）
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸） + 能量（少）
①产生酒精
②产生乳酸
动物、乳酸菌、少部分植物(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等)
大多数植物（苹果果实、水稻根）、酵母菌
无氧呼吸的产物不同是由于酶不同
总反应式
三、无氧呼吸
细胞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，生成少量ATP的过程。
定义：
能量转化
1 mol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。
ATP
极少部分储存在ATP中
无氧呼吸分解有机物不彻底，释放的能量很少。
有机物中稳定的化学能
大部分储存在未完全分解的有机物(酒精或乳酸)中
释放少量的能量
大部分以热能的形式散失
总结
细胞呼吸：
①定义: 细胞呼吸是指 在 内经过一系列的 分解，
生成 或其他产物，释放 并生成 的过程。
有机物
细胞
氧化
二氧化碳
能量
ATP
细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。(细胞呼吸产生的中间产物丙酮酸，是蛋白质、糖类和脂质转化的媒介，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)
②意义：
丙酮酸
葡萄糖
氨基酸
甘油
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
场所
氧气参与
分解程度
产物
能量
ATP生成阶段
相同点
联系
实质
意义
线粒体（主）和细胞质基质
细胞质基质
需要
不需要
CO2、H2O
乳酸或酒精＋CO2
热能(主)＋储存在ATP中的化学能
乳酸/酒精中的化学能（主）
＋热能＋储存在ATP中的化学能
彻底氧化分解
不彻底氧化分解
第一、第二、第三阶段
第一阶段
第一阶段反应完全相同，都在细胞质基质中进行
反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量
为生物体的各项生命活动提供能量；生物体代谢枢纽；维持恒温和动物体温
×
×
(1) 细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(　　)
√
(2) 无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　)
(3) 人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸（ ）
(4)在有氧和无氧条件下，葡萄糖中能量的去向都是大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中(　　)
随堂检测
(5)细胞呼吸分解有机物释放的能量大部分以热能的形式散失，只有少部分用于合成ATP(　　)
×
√
四、细胞呼吸的应用
包扎伤口时，选用用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料
原因：伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。
土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。
四、细胞呼吸的应用
储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。
破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口里生存并大量繁殖。所以，皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易大量繁殖。
提倡有氧运动：原因之一避免肌细胞因氧气不足无氧呼吸产生大量乳酸，积累过多乳酸使肌肉酸痛。
五、影响细胞呼吸的因素
1.影响细胞呼吸的内因
遗传因素、酶的种类和数量
（1）遗传特性
不同生物，细胞呼吸速率不同。
如：阴生植物﹤阳生植物，旱生植物﹤水生植物
（2）生长发育时期
同一个体在不同发育时期，细胞呼吸速率不同。
如：老年人﹤青年人，幼苗、开花期>成熟期
（3）器官类型
同一个体的不同器官，细胞呼吸速率不同。
如：肝脏细胞﹥皮肤细胞，生殖器官>营养器官
呼吸速率：指单位时间内呼吸作用消耗的反应物的量或生成物的产生量。
(1)温度:
通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
温度
呼吸速率
①零上低温储存蔬菜和水果
②大棚夜间或阴雨天适当降低温度。为了降低呼吸作用消耗有机物的量，而增加农作物产量。
③温水和面发酵快。
五、影响细胞呼吸的因素
2.影响细胞呼吸的外因
(2)O2浓度:
O2是有氧呼吸所必需的，O2的有无决定细胞呼吸的类型，O2在一定范围内促进细胞呼吸速率，O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
五、影响细胞呼吸的因素
A
B
C
D
E
F
G
①中耕松土促进根呼吸
②无氧发酵控制无氧环境
③低氧储存粮食、蔬菜、水果
应用：
①O2浓度＝0时(A点)，只进行无氧呼吸
②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
③O2浓度≥10%时(G点：无氧呼吸消失的点)，只进行有氧呼吸。
④O2浓度=5%时(C点)，有机物消耗最少，对应的O2浓度是储存水果和蔬菜的最佳浓度
五、影响细胞呼吸的因素
总呼吸作用
有氧呼吸
无氧呼吸
我们将三条曲线和横轴围成的面积表示出来，如下图所示，请说明三幅图的含义：
无氧呼吸总量
有氧呼吸总量
呼吸作用总量
(1)三种颜色区域面积之间有何等量关系？
D
D
D
无氧呼吸总量SMOD
有氧呼吸总量SOEF
E
F
呼吸作用总量SMOFE
E
F
+
=
(2)由上述等式能否找到三图中面积相等的两区域？
SMRC = S0RD
呼吸作用曲线中的面积问题
①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞
呼吸的进行。
②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼
吸，减少有机物的消耗。
①原理：水既是反应物，又是生成物。在一定范围内，细胞
呼吸随含水量的增加而加快，超过一定范围，细胞
呼吸会受到抑制。
②应用：种子浸泡，有利于萌发;种子晒干，有利于储藏。
(3)CO2浓度
五、影响细胞呼吸的因素
(4)水分
植物组织呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖为例）
(1)装置1中加入NaOH溶液的目的是 ，根据有色液滴移动的刻度可知 。
吸收二氧化碳
呼吸作用消耗的氧气的体积
(2)装置2有色液滴移动代表 。
细胞呼吸消耗的O2体积和释放CO2的体积的差值
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)
(3)实验结果预测和结论
实验现象
结 论
装置一液滴
装置二液滴
不动
不动
只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动
右移
只进行产生酒精的无氧呼吸
左移
右移
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移
不动
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
植物组织呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖为例）
(4)误差校正
植物组织呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖为例）
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。
对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。
.

若需消耗氧气或产物有水，则一定存在有氧呼吸
若产物中有酒精或乳酸，则一定有无氧呼吸
看反应物、产物
“三看法”判断细胞呼吸的类型（以葡萄糖为底物）
看物质的量的关系
不消耗O2，释放CO2 → 只进行产酒精的无氧呼吸
不消耗O2，不释放CO2 → 只进行产生乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡
CO2释放量 = O2的吸收量 → 只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产乳酸的无氧呼吸
CO2释放量 > O2的吸收量 → 既进行有氧呼吸，又进行产酒精的无氧呼吸
看反应场所
只在细胞质基质中——无氧呼吸；有线粒体参与——一定存在有有氧呼吸
.

有氧呼吸与产酒精的无氧呼吸的数量关系
若 ????????????????????=???????????， V有氧呼吸 = V无氧呼吸
?
(1)消耗等量葡萄糖，有氧呼吸与无氧呼吸CO2 产生量的比为3：1
(2)产生等量CO2 ，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量的比为1：3
(3) 有氧呼吸与无氧呼吸同时进行时
若 ?????????????????????
若 ????????????????????>???????????， V有氧呼吸 > V无氧呼吸
?
×
√
(1) 用透气消毒纱布包扎伤口，目的是保证伤口处细胞的有氧呼吸(　　)
×
(2) 无氧和零下低温环境有利于水果保鲜(　　)
(3) 及时排涝，能防止水稻根细胞受酒精毒害（ ）
(4)图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析中不正确的是?(　　)
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.曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
C.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
D.乙图中两条曲线的交点表示呼吸作用释放CO2和吸收O2的量相等
随堂检测
D
甲
乙
1.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，说法不正确的是( )
A.酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物
B.在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液
C.酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
D.酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
2.如图表示细胞呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是( )
A. ①、②和③分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质
B. ①和②中所含酶的种类相同
C. ②和③都能产生大量ATP
D. 甲、乙分别代表丙酮酸和[H]
B
D
随堂检测
3.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是 (　　)
A．葡萄糖→丙酮酸→水 B．葡萄糖→丙酮酸→O2
C．葡萄糖→O2→水 D．葡萄糖→丙酮酸→CO2
4. 贮藏苹果时既要保持其口感又要减少养分的消耗，下列最适宜的贮藏条件是( )
A．高CO2浓度、低O2浓度和零下低温
B．低CO2浓度、高O2浓度和零下低温
C．低O2浓度、高CO2浓度和零上低温
D．完全无O2、高CO2浓度和零上低温
随堂检测
D
C
5.下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化。下列叙述正确的是（ ）
A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用
B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸
C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸
D.保存该器官时，氧气浓度越低越好
随堂检测
C
6.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
随堂检测
D
小结
无氧呼吸