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Ⅱ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　　 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　　　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．[多选](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，下列说法正确的是(　 ) 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水溶液变黄的物质 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．根瘤菌侵入植物细胞后，在细胞内迅速增殖，随后分化为固氮能力很强但不能繁殖的类菌体。研究发现，类菌体中固氮酶活性和有氧呼吸强度易受游离O2浓度的影响(如图)。类菌体周围存在大量的豆血红蛋白，豆血红蛋白通过结合和 释放O2，维持类菌体中相对稳定的游离O2浓度。下列有关说法正确的是(　 ) A．根瘤菌纯培养时，细胞由于固氮酶的活性低导致缺乏能量而死亡 B．豆血红蛋白合成后需在根瘤菌的内质网、高尔基体中进行加工 C．图中A点可表示空气中游离O2浓度，B点可表示类菌体中游离O2浓度 D．大量豆血红蛋白既能为细胞呼吸持续提供O2，又能避免游离O2对固氮酶的抑制 1 / 11 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