第09讲 细胞呼吸②

第09讲 细胞呼吸② 考点三 探究酵母菌细胞呼吸的方式[实验] 考点四 细胞呼吸的影响因素及其应用 【核心要点1】内部因素 【核心要点2】外部因素 科学方法：对比实验 1.概念：设置两个或两个以上的 ， 通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响， 这样的实验叫作 实验，也叫 实验。 2.实例：①探究酵母菌细胞呼吸的方式。 ②鲁宾和卡门的同位素标记法实验。 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探究温度(pH)对酶活性的影响。 施加实验因素处理的， 且实验结果未知。 实验组 相互对照 对比 元素组成：同核酸、磷脂； 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 1.实验原理： 酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于 菌。 在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 ； 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 。 注：产物的检测与鉴定 大量的CO2和水 少量的CO2和酒精 产物 检测方法 CO2 酒精 澄清石灰水变混浊 溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件,变成灰绿色 兼性厌氧 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 2.实验设计思路： ①控制自变量： 。 有无氧气 有氧条件： ； 无氧条件： 。 用橡皮球(或气泵)充气 装有酵母菌培养液的锥形瓶密封放置一段时间 接橡皮球 (或气泵) 质量分数为10%的NaOH溶液 酵母菌培养液 澄清的石灰水 A 有氧呼吸装置图 酵母菌培养液 澄清的石灰水 B 无氧呼吸装置图 B瓶应封口 放置一段时间 通气体的管子要注意应该长进短出。 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 2.实验设计思路： ②控制无关变量： 。 ③检测因变量： 温度、酵母菌活性等条件保持相同且适宜 因变量 检测方法 澄清石灰水变混浊的程度 CO2产生的多少 溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短 是否有酒精产生 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生 化学反应，使溶液变成灰绿色。 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 思考 有氧呼吸装置中的质量分数为10%的NaOH溶液有什么作用？ 能吸收空气中的二氧化碳，排除空气中CO2对实验结果的干扰。 接橡皮球 (或气泵) 质量分数为10%的NaOH溶液 酵母菌培养液 澄清的石灰水 A 有氧呼吸装置图 思考 该装置一定能排除空气中CO2对实验结果的干扰吗？ 可以如何改进实验装置？ 在有氧呼吸装置中添加装有澄清石灰水的锥形瓶， 以检测进入酵母菌培养液中的气体没有CO2。 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 思考 无氧呼吸装置中B瓶放置一段时间后,才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接,其目的是？ 让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自无氧呼吸。 酵母菌培养液 澄清的石灰水 B 无氧呼吸装置图 B瓶应封口 放置一段时间 思考 该装置一定会是无氧的条件吗？ 可以如何改进实验装置？ 在酵母菌培养液的表层滴加适量的植物油或石蜡油，可以完全隔绝O2以提供严格的无氧环境。 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 3.进行实验： ①酵母菌培养液的配制： 取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份， 分别放入锥形瓶A(500mL)和锥形瓶B(500mL)中。 分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 3.进行实验： ②检测CO2的产生： a.通入澄清的石灰水：相同时间， 有氧装置澄清石灰水浑浊程度 ， 无氧装置澄清石灰水浑浊程度 。 b.通入溴麝香草酚蓝溶液： 由蓝→绿→黄所需的时间， 有氧呼吸比无氧呼吸所需时间 。 更大 更小 短 有氧条件 澄清石灰水 无氧条件 溴麝香草酚蓝溶液 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 3.进行实验： ③检测酒精的产生： 自A、B瓶中各取2mL ， 分别注入编号为1、2的两支干净的试管中 →分别滴加0.5mL溶有 0.1g 的浓硫酸溶液 →振荡并观察溶液的颜色变化。 重铬酸钾 酵母菌培养液的滤液 不变灰绿色 变灰绿色 注：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。 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 4.实验现象： 条件 澄清石灰水的 变化/出现变化的快慢 重铬酸钾的浓硫酸溶液 有氧 变浑浊程度 / . 无变化 无氧 变浑浊程度 / . 出现 色 高 快 低 慢 灰绿 探究酵母菌细胞呼吸的方式【P70】 03 5.实验结论： 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生的CO2多且快； 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 ，还产生少量CO2。 酒精 思考 该实验有没有对照组？ 没有。 该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照。 1.(2022·河北卷，4)关于细胞呼吸的叙述，正确的是(　　) A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体 B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量 C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中 D.通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色 考向 围绕探究酵母菌细胞呼吸的方式，考查科学探究【P70】 03 B CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，酵母菌无氧呼吸可产生少量CO2，×； 有机物经有氧呼吸氧化分解，可为新器官的发育提供原料和能量，√； 有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜，×； 通气培养时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，×； 【回归课本】细胞呼吸的概念（必修一.P94.思考·讨论） 03 2.(2025·广东东莞中学调研)某兴趣小组利用富含葡萄糖的培养液培养酵母菌，并利用如图两套装置探究酵母菌的呼吸方式。下列叙述正确的是(　　) A.培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾以便检测酒精的生成情况 B.仅根据装置一乙瓶溴麝香草酚蓝溶液是否变为黄色无法判断酵母菌的呼吸方式 C.装置二有色液滴不再移动，说明培养液中的酵母菌已经死亡 D.若装置二有色液滴左移，说明酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸 考向 围绕探究酵母菌细胞呼吸的方式，考查科学探究【P71】 03 B 葡萄糖也可与酸性重铬酸钾反应产生颜色变化，应等充分反应后再检测，×； 均能产生CO2，故无法通过溴麝香草酚蓝溶液是否变黄判断呼吸方式√； 也可能是培养液中的葡萄糖被完全消耗，酵母菌进入休眠状态，×； 右移，×； 细胞呼吸的影响因素及其应用【P71】 04 细胞呼吸强度（又称“呼吸速率”）： 指 内呼吸作用 或 。 单位时间 反应物的消耗量 生成物的产生量 思考 影响呼吸速率（细胞呼吸强度）的因素有哪些？ 内因 外因 细胞呼吸 的影响因素 注：一般以 、 、 为指标。 CO2的生成量 O2的消耗量 有机物的消耗量 细胞呼吸的影响因素及其应用【P71】 04 1.内部因素： 影响因素 规律 举例 遗传特性 不同 的植物细胞 呼吸速率不同。 ①旱生植物的呼吸速率 水生植物； ②阴生植物的呼吸速率 阳生植物； 生长发育时期 同一植物在 时期细胞 呼吸速率不同。 ①幼苗期、开花期呼吸速率 ； ②成熟期吸速率 ； 器官类型 同一植物的 细胞呼吸速率不同。 生殖器官的呼吸速率 营养器官； 种类 弱于 弱于 不同生长发育 较高 较低 不同器官 大于 细胞呼吸的影响因素及其应用【P71】 04 2.外部因素：(1)温度 ①原理： 细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过 影响 来影响细胞呼吸速率。 ②应用： 低温下储存水果、蔬菜、粮食，减少 消耗； 温室栽培中 (具体操作)，增加有机物积累。 酶的活性 有机物 增大昼夜温差 细胞呼吸的最适温度 一般在25～35 ℃之间。 细胞呼吸的影响因素及其应用【P71】 04 2.外部因素：(2)氧气浓度 ①原理： O2是 氧呼吸所必需的， O2对 氧呼吸过程有抑制作用。 ②应用： 稻田 (具体操作)，抑制无氧呼吸产生酒精，防止 ； 作物栽培中，进行 (具体操作)，保证根的正常有氧呼吸。 有 无 定期排水 烂根死亡 中耕松土 细胞呼吸的影响因素及其应用【P71】 04 2.外部因素：(2)氧气浓度 ①原理： O2是 氧呼吸所必需的， O2对 氧呼吸过程有抑制作用。 【扩展】图像分析： Ⅰ. 时，只进行无氧呼吸。 Ⅱ. 时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 Ⅲ. 时，只进行有氧呼吸。 Ⅳ. 时，有机物消耗最少。 有 无 O2浓度＝0 0＜O2浓度＜10% O2浓度≥10% O2浓度＝5% 一般规律，若题干给出具体数值，需进行计算求解。 细胞呼吸的影响因素及其应用【P71】 04 2.外部因素：(3)二氧化碳浓度 ①原理： CO2是细胞呼吸的最终产物， 积累过多会 细胞呼吸的进行。 ②应用： 在水果、蔬菜保鲜中，增加CO2浓度可 细胞呼吸， 有机物消耗。 抑制 抑制 减少 细胞呼吸的影响因素及其应用【P71】 04 2.外部因素：(4)水（自由水/结合水） ①原理： 水作为 可直接参与反应； 水作为 影响反应的进行； 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而 。 ②应用： 粮食储藏要求 处理(具体操作)，减少 消耗； 干种子萌发前进行 处理(具体操作)，提高细胞代谢。 有氧呼吸的反应物 生物化学反应的介质 加快 有机物 干燥 浸泡 考向1 结合影响细胞呼吸的因素，考查科学思维【P72】 04 1.(2024·甘肃卷，3)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是(　　) A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足 B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足 C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸 D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加 B 大多数营养元素的吸收方式是主动运输，需要根系细胞呼吸产生的能量，√； 根系吸收水分是被动运输(自由扩散或协助扩散)，不消耗能量，×； 根系细胞无氧呼吸(场所：细胞质基质)会产生酒精等有害物质，√； 浇水过多使土壤含氧量减少，抑制有氧呼吸，促进无氧呼吸，√； 1.概念：单位时间内呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2的分子比。 2.规律： ①糖类的有氧呼吸：RQ ； ②糖类的无氧呼吸：RQ ； ③脂肪的有氧呼吸：RQ ； 【素养提升】呼吸熵【P70】 04 = 1 ＞1 ＜1 呼吸熵（RQ） = 放出的CO2量 吸收的O2量 2.呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是(　　) 考向1 结合影响细胞呼吸的因素，考查科学思维【P72】 04 B A.呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱 B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度 C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点 D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化 呼吸熵越小，表示有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱，×； B点呼吸熵小于A点，但大于1，说明其有氧呼吸更强，√； C点后只进行有氧呼吸，一定范围内，O2浓度增加→细胞呼吸强度增强，×； C点呼吸熵为1，说明酵母菌只进行有氧呼吸，有氧呼吸消耗的有机物较多，×； 【回归课本】细胞呼吸原理的应用（必修一.P95.思考·讨论） 04 【创可贴】 ①包扎伤口时，需要选用 的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 原因：既可为伤口敷上药物，又可为伤口创造疏松透气的环境， 避免厌氧病菌的繁殖，有利于伤口愈合。 ②破伤风由破伤风芽孢杆菌引起， 这种病菌只能进行 呼吸。 皮肤破损较深或被锈钉扎伤后， 病菌就容易大量繁殖（遇到这种情况， 需要及时到医院治疗）。 透气 无氧 【回归课本】细胞呼吸原理的应用（必修一.P95.思考·讨论） 04 【发酵】 ③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。 操作过程：酿酒时要先通气再密封， 通气的目的是： ； 密封的目的是： 。 让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖 让酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵 【回归课本】细胞呼吸原理的应用（必修一.P95.思考·讨论） 04 ④花盆中的土壤板结后，空气不足， 会影响根系生长，需要及时 。 作用： a.改善氧气供应来促进作物根系的呼吸 作用，以利于植物生长。 呼吸能产生更多的能量， 有利于植物根系 吸收无机盐离子。 b.也为了防止因缺氧进行无氧呼吸产生 ，导致作物根系腐烂。 松土透气 酒精 有氧 主动运输 【回归课本】细胞呼吸原理的应用（必修一.P95.思考·讨论） 04 ⑤储藏水果、粮食的仓库，往往要通过 温度、 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。 粮食、种子应储藏在： “ ”的条件下。 蔬菜和水果应储藏在： “ ”的条件下。 零上低温、低氧、干燥 零上低温、低氧、湿度适中 降低 降低 【回归课本】细胞呼吸原理的应用（必修一.P95.思考·讨论） 04 ⑥有氧运动是人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼， 细胞通过 呼吸可以获得较多的能量； ⑦无氧运动是人体在缺氧条件下，细胞进行部分 呼吸补充 能量供应，此时以 呼吸为主。而无氧呼吸产生的 会 刺激肌细胞周围的神经末梢，使人产生肌肉酸胀乏力的感觉。 有氧运动 无氧运动 有氧 有氧 无氧 乳酸 3.(2023·新课标卷，2)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是(　　) A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系 B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度 考向2 围绕细胞呼吸原理的应用，考查社会责任【P72】 04 A 4.(2025·海南海口统考)小麦种子中富含淀粉，大豆种子中富含蛋白质，油菜种子中富含脂肪。在种子萌发时，细胞中的相关物质和生理过程会发生一系列的变化。下列叙述错误的是(　　) A.与小麦种子相比，油菜种子中脂肪含量高，播种时需要深播 B.大豆种子在萌发的过程中，细胞内的自由水的含量增加 C.萌发的小麦种子合成较多淀粉酶，催化淀粉水解产生麦芽糖 D.种子萌发时，细胞有氧呼吸强度会增强，释放的CO2量增多 考向2 围绕细胞呼吸原理的应用，考查社会责任【P72】 04 A 油菜种子中脂肪含量高，氧化分解时耗氧量高，播种时需要浅播，×； 大豆种子在萌发的过程中，细胞内的自由水的含量增加，以提高代谢水平，√； 淀粉是植物细胞的储能物质，萌发的小麦种子合成较多淀粉酶，√； 1mol的葡萄糖:有氧呼吸-6mol的CO2，无氧呼吸-2mol的CO2，√； 关键·真题必刷【P72】 B 1.从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是(　　) A.⑤→⑧→⑦和⑥→③ B.⑧→①→③和②→③ C.⑤→⑧→③和④→⑦ D.⑧→⑤→③和⑥→⑦ 注：箭头表示气流方向。 【解析】 有氧呼吸装置组合：⑧→①→③； 无氧呼吸装置组合：②→③， 注：通气体的管子要注意应该长进短出。 关键·真题必刷【P73】 2.(2023·浙江1月选考，16)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 C 酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是无关变量，×； 酵母菌可利用的氧气量是本实验的自变量，×； 消耗等量葡萄糖进行有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多，×； (1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度 分析，其代谢特点有 ； 参与有氧呼吸的酶是 (填“甲”或“乙”)。 关键·真题必刷【P73】 3.农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。 将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多 乙 无氧呼吸 有氧呼吸 (2)在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ； 水淹第3d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1， O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1， 若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有呼吸强度的 倍。 关键·真题必刷【P73】 3.农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。 O2含量 3 【无氧呼吸】CO2：0.2→葡萄糖：0.2/2 【有氧呼吸】CO2：0.2→葡萄糖：0.2/6 无氧呼吸 有氧呼吸 (3)若水淹3d后排水，植株长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析， 原因是 . 。 关键·真题必刷【P73】 3.农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。 ①植物能耐受此时无氧呼吸产生的酒精 ②细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求 关键·真题必刷【P73】 【资料】DNP(二硝基苯酚)对有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧气结合形成水的过程不产生影响，但会使该过程所释放的能量都以热能的形式散失。研究发现，天南星科某些植物的花序在成熟时，耗氧速率是一般植物的100倍以上。但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，花序温度比周围空气温度高出十几到二十几度。 (1)DNP破坏了哪种细胞器中的酶无法合成ATP？ (3)在DNP存在的情况下，葡萄糖的氧化分解能否继续进行？ (2)天南星科这些植物花序的有氧呼吸主要在哪个阶段与一般情况不同？ 线粒体。 有氧呼吸第三个阶段。天南星科某些植物的花序在成熟时，单位质量葡萄糖生成ATP少，而更多以热能的形式散失是对低温环境的适应。 能。 $$