必修1 第3单元 第2讲 第二课时 影响细胞呼吸的因素及应用（学生讲义）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅰ一轮总复习

第二课时　影响细胞呼吸的因素及应用 主题研习(一)　探究酵母菌细胞呼吸的方式及相关实验拓展(实验·探究型) 　　　　　　　　　　　　　　　　 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　　　　　　。 [思考探究] 1．装置乙中，为什么要将B瓶封口放置一段时间后，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶？ 2．葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色反应，在鉴定酒精时，如何避免葡萄糖对颜色反应的干扰？ 3．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鲁宾和卡门用同位素示踪的方法研究光合作用中氧气来源的实验； 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。 (一)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(以发芽种子分解葡萄糖为例)。 2．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 (二)种子萌发时呼吸速率的测定 1．实验装置[见(一)1.中装置一] 2．指标及原理 指标 细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示 原理 组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液左移。单位时间内着色液左移的距离即表示呼吸速率 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。 题点(一)　探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．(2023·浙江1月选考)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　 ) A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量 B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量 C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标 D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等 2．(2024·湘潭模拟)某中学教师在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的“有氧呼吸组”的实验装置设置时，尝试进行了如图所示的实验改进(阀门A适时打开，阀门B、C均打开)，下列叙述错误的是(　 ) A．可先关闭阀门A使1号注射器充分反应后再开始实验 B．实验开始时，2号和3号注射器的推进器均不移动 C．4号注射器内的溶液将会迅速由橙色变成灰绿色 D．2号注射器内酵母菌的线粒体基质会消耗水产生CO2 题点(二)　探究其他生物细胞呼吸的方式 3．(2024·洛阳一模)呼吸熵(RQ＝释放二氧化碳体积/消耗的氧气体积)可表示生物用于有氧呼吸的能源物质的不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。实验开始前，着色液滴均停留在初始位置，然后关闭活塞，在25 ℃下经20 min读出刻度管中着色液滴移动距离，设装置1和装置2的着色液滴分别向左移动x mm和y mm。下列说法错误的是(　 ) A．若测得x＝50 mm，y＝－50 mm，则该发芽种子的呼吸熵是2 B．若发芽种子仅进行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，则分解的有机物中可能有脂肪 C．若呼吸底物为葡萄糖，装置1液滴右移、装置2液滴左移 D．为保证数据的科学性，可增加放入灭活发芽种子的装置，其他条件不变 主题研习(二)　影响细胞呼吸的因素及应用(深化·提能型) 1．影响细胞呼吸的内部因素 影响因素 规律 举例 遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物的呼吸速率弱于水生植物，阴生植物的呼吸速率弱于阳生植物 生长发育 时期 同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同 幼苗期、开花期呼吸速率　　　成熟期 器官类型 同一植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官的呼吸速率　　　营养器官 2．影响细胞呼吸的外部因素及应用 影响因素及图示 原理 应用 温度 影响酶 的活性 低温下储藏水果、粮食，减少_______消耗；温室中增大昼夜温差，增加有机物积累 O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用 稻田定期排水，抑制________产生酒精，防止烂根死亡；进行中耕松土，保证作物根的正常有氧呼吸 CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会_____细胞呼吸 在水果、蔬菜保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗 水 水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率 粮食储藏要求干燥，减少________消耗；干种子萌发前进行浸泡处理 [例1]　如图甲、乙都表示单位时间内细胞呼吸强度与O2浓度的关系(呼吸底物为葡萄糖)。据图分析回答下列问题： (1)图甲所示细胞的呼吸方式最可能是_________，如果某生物的细胞呼吸强度不能用CO2释放量表示，原因可能是________________________。对于人体来说，安静状态时，______________(填细胞名称)的呼吸方式与图甲相类似。 (2)图乙中E点对应的CO2释放量来自_________(填呼吸方式)，当O2浓度达到e以后，CO2释放量不再继续增加的内因主要是________________________________。 (3)图乙中O2浓度为b时，细胞呼吸CO2释放量为O2吸收量的5倍，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗的葡萄糖量的______。图乙中EF区段CO2释放量急剧减少的原因是____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (4)图乙中无氧呼吸消失点对应的O2浓度是_____；O2调节到______浓度，更有利于蔬菜的储存。 听课随笔： |认|知|生|成| O2浓度影响细胞呼吸的“四点、三线”解读 模型图示 　　大多数植物细胞的无氧呼吸产生酒精和CO2，环境O2浓度对它们的呼吸强度有明显的影响。以单位时间内CO2的释放量为指标，可以构建O2浓度影响细胞呼吸的“四点、三线”模型，如图： 四点 ①A点：O2浓度为零，细胞只进行无氧呼吸； ②B点：有氧呼吸和无氧呼吸CO2释放量相等，无氧呼吸的强度是有氧呼吸的3倍(以消耗葡萄糖为指标)； ③C点：无氧呼吸停止，细胞只进行有氧呼吸； ④D点：细胞呼吸消耗有机物的速率较小，有利于种子、蔬菜和水果的储存 三线 ①在同一坐标系中画出细胞呼吸CO2释放总量、无氧呼吸CO2释放量和有氧呼吸CO2释放量(等于O2吸收量)三条曲线。 ②变化规律：随O2浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定 [例2]　将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图1所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，回答下列问题。 (1)种子萌发过程中在 ________时种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为 ________mg。 (2)种子萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为 ________mg·粒－1·d－1。 (3)若保持实验条件不变，120 h后萌发种子的干重变化趋势是 ________，原因是____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (4)种子萌发时的吸水过程和细胞呼吸可以分为几个阶段(如图2)，图中曲线1表示种子吸水过程的变化，曲线2表示CO2的释放变化，曲线3表示O2的吸收变化。在胚根长出前，CO2的释放量明显 ________(填“大于”“等于”或“小于”)O2的吸收量，胚根长出后，O2的消耗量则大大增加。这说明种子萌发初期的细胞呼吸方式主要是________。在胚根长出后，细胞呼吸速率迅速增加，因为胚根突破种皮后，______________________________，且线粒体以及与呼吸作用有关的酶已大量形成。 |认|知|生|成|　种子萌发过程中的相关变化 (1)物质变化：有机物质量减少，种类增加。 (2)呼吸方式和速率的变化：种子的呼吸作用是与种子的吸水过程紧密联系的，大致分为三个阶段。第一阶段种子通过吸胀作用吸水，呼吸作用迅速增强，此时主要是进行无氧呼吸；第二阶段吸水停滞，呼吸作用减弱；第三阶段，种子再次大量吸水，呼吸作用增强，胚根突破种皮，进入有氧呼吸阶段。 题点(一)　影响细胞呼吸的因素分析 1．(2023·全国乙卷)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用 释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(　 ) A．在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B．a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 2．(2023·山东高考改编)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法错误的是(　 ) A．甲曲线表示O2吸收量 B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸 C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加 D．O2浓度为a时较适合保存该器官，该浓度下细胞呼吸强度较小，消耗葡萄糖较慢 题点(二)　影响细胞呼吸的因素在生产生活中的应用 3．(2024年1月·安徽高考适应性演练)下列有关细胞呼吸及其原理应用的叙述，错误的是(　 ) A．乳酸发酵会产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的物质 B．酵母菌无氧呼吸会产生使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色的物质 C．黏土掺沙有利于农作物根细胞有氧呼吸，促进根系生长 D．地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，有利于贮藏 　　　　　　　　　　　　　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P95“思考·讨论”实践应用)细胞呼吸是细胞重要的生命活动，细胞呼吸的原理广泛应用于生产生活中，下列有关说法错误的是(　 ) A．种子晾干储存，降低自由水含量并减缓细胞呼吸 B．制作酸奶时，先通气后密封有利于乳酸菌快速增殖并发酵 C．用慢跑等有氧运动代替无氧运动可有效避免肌肉酸胀 D．水稻田间歇性换水，避免无氧呼吸产物对根产生毒害作用 2．(必修1 P95“正文”拓展应用)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的储藏期。下列叙述正确的是(　 ) A．密封主要是为了防止害虫或者细菌等微生物接触到梨，有利于保鲜 B．4 ℃冷藏时，低温使酚氧化酶永久失活，果肉褐变减缓 C．储藏时尽量保持干燥环境，有利于降低梨细胞内自由水的含量，减缓代谢 D．常温下，梨不耐储藏的原因主要是因为细胞代谢旺盛 (二)科学思维“融会通” 3．(必修1 P96“概念检测T2”拓展挖掘)结合O2浓度影响单位时间内O2吸收量和CO2释放量的曲线分析： (1)O2浓度为C时，AB＝BC，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖　　　(填“是”或“不是”)一样多，理由是_____________________________________________________。 (2)在保存蔬菜、水果时，应选择点对应的O2浓度，理由是_________________ ___________________________________________________________________________。 (3)低氧环境下，有机物消耗少的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．果实采收后放置一段时间会出现呼吸高峰，这是果实成熟的标志。下图为不同温度条件下果实呼吸速率与储藏时间的关系，下列叙述错误的是(　 ) A．图中涉及的自变量是储藏时间和温度 B．果实有氧呼吸的主要场所是线粒体 C．若想让果实尽快成熟，则采摘后应在20 ℃条件下储藏 D．若想延长果实的储藏时间，则采摘后应在6 ℃且无氧条件下储藏 2．(2024·天津二模)为研究低氧状态对青瓜根细胞呼吸的影响，某研究小组用A、B两个青瓜品种进行实验研究，图示结 果为一周后测得的根系中乙醇的含量。据图分析，下列说法正确的是(　 ) A．在低氧条件下A品种的根细胞只可能进行无氧呼吸 B．根细胞中丙酮酸分解为乙醇的过程也要产生ATP C．正常通气时青瓜根细胞产生的CO2来自线粒体和细胞质基质 D．低氧时B品种根细胞通过无氧呼吸产生的CO2比A品种多 3．(2024·重庆一模)某科学兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制氧气浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时二氧化碳产生速率(Ⅰ)、氧气消耗速率(Ⅱ)以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装置和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是(　 ) A．t1时刻，氧气浓度较高，无氧呼吸消失 B．如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等 C．若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1 D．若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合，则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等 学科网（北京）股份有限公司 $$