第3单元 第10课时 细胞呼吸的影响因素及探究细胞呼吸方式的实验拓展&单元整合提升(三)(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考生物大一轮复习学案

该高中生物学讲义围绕细胞呼吸影响因素及探究实验核心考点，按“实验原理-装置设计-结果分析-影响因素-实际应用”逻辑架构知识，通过问题引导梳理考点，对比实验方法指导，真题模拟题分层训练，帮助学生突破呼吸类型判断等难点，体现复习系统性与针对性。 资料以探究实践和科学思维为特色，如设计两套呼吸装置分析液滴移动判断呼吸类型，结合种子储存实例渗透物质与能量观。设置细节拾遗和分层练习，确保学生掌握实验拓展与影响因素应用，提升应考能力，为教师提供精准复习资源，有效把控教学节奏。

第10课时　细胞呼吸的影响因素及探究细胞呼吸方式的实验拓展 课标 要求 1.分析细胞呼吸的影响因素。2.活动：探究酵母菌细胞呼吸的方式。 考情 分析 考点 考题统计 考频等级 1.活动：探究酵母菌细胞呼吸的方式 2025·浙江6月选考，9；2025·安徽卷，4 低频 2.细胞呼吸的影响因素及应用 2025·云南卷，17；2024·江西卷，21；2024·山东卷，16；2024·甘肃卷，3 中频 考点一　活动：探究酵母菌细胞呼吸的方式 问题1 探究酵母菌细胞呼吸方式的实验原理是什么？实验思路怎样设计？ 1.实验原理 2．实验设计思路——对比实验 问题2 实验步骤中检测CO2产生的装置如何组装？酒精的产生怎样检测？怎样分析实验现象？ 1.检测CO2产生量的装置如图所示 2．检测酒精的产生 [细节拾遗]　(必修1 P90～91探究·实践)用酸性重铬酸钾溶液检测酒精时需将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，原因是葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。 3．实验现象 条件 澄清石灰水的变化/ 出现变化的快慢 溶有重铬酸钾的 浓硫酸溶液 甲组(有氧) 变浑浊程度高/快 无变化 乙组(无氧) 变浑浊程度低/慢 出现灰绿色 4.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)在有氧条件下产生大量CO2，在无氧条件下产生酒精和CO2。 [诊断辨析] (1)橙色的酸性重铬酸钾溶液可与酒精或葡萄糖发生反应，变成灰绿色。(2025·安徽卷)(√) (2)为检测酒精生成，应向无氧组的酵母菌培养液中加入重铬酸钾。(×) 提示：检测酒精的生成，应取酵母菌培养液的滤液2 mL注入到试管中，再向试管中加入0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液的颜色变化。 (3)酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体。(经典高考题)(×) 提示：能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是CO2，酵母菌无氧呼吸可产生CO2。 (4)对比实验中每个实验组的结果通常都是事先未知的。(必修1 P92科学方法)(√) 探究细胞呼吸方式的实验拓展 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) 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 [归纳提升] 1．对照实验与对比实验的辨析 (1)对照实验就是保持了单一变量的两组以上实验，通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力，实验一般要设置对照组和实验组。对照组就是与其他组相比，往往缺少某种处理因素甚至不加任何处理因素，或者以正常条件下的实验作为对照。 (2)对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫作对比实验。由对照实验的概念分析可知，实验控制了单一变量，如探究酵母菌细胞呼吸方式中，两组实验都做了处理，有氧和无氧均是自变量，都是实验组。 2．种子萌发时呼吸速率的测定 (1)实验装置 (2)指标及原理 ①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。 ②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，刻度管内的着色液滴左移。单位时间内着色液滴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、温度等物理因素所引起的误差，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。 提醒：呼吸底物与着色液滴移动的关系 脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生的CO2量小于消耗的O2量，着色液滴移动更明显。 考向1　探究酵母菌细胞呼吸方式的实验分析 1．(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 解析：C　酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的无关变量，A错误；氧气的有无是本实验的自变量，B错误；有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO2，在消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸释放的CO2比有氧呼吸少，因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放的能量多，无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放的能量少，D错误。 2．(2026·重庆九龙坡模拟)某兴趣小组用如图装置进行“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的探究实验。下列叙述正确的是(　　) A．CO2是否产生可用于判断酵母菌进行的是有氧呼吸还是无氧呼吸 B．乙瓶的溶液变浑浊表明酵母菌已经产生了CO2 C．甲瓶葡萄糖中的能量大部分以热能的形式散失了，只有少部分用于合成ATP D．甲瓶在连接乙瓶前应封口放置一段时间，以制造无氧环境 解析：D　酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，所以不能仅根据CO2是否产生来判断酵母菌进行的是有氧呼吸还是无氧呼吸，A错误；溴麝香草酚蓝溶液遇到CO2会由蓝变绿再变黄，而不是变浑浊；澄清石灰水遇CO2会变浑浊，B错误；酵母菌进行酒精发酵时，葡萄糖中的能量大部分储存在酒精中，有极少的一部分转移到ATP中和以热能形式散失，C错误；甲瓶在连接乙瓶前应封口放置一段时间，消耗掉瓶中的氧气，以制造无氧环境，D正确。 考向2　探究细胞呼吸方式实验的拓展应用及呼吸速率的测定 3．(2026·湖北恩施质检)某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图所示的实验装置(实验中微生物均有活性，酵母菌的能量只来自培养液中的葡萄糖，瓶内充满空气，不考虑外界环境的变化)。下列叙述错误的是(　　) A．乙装置单位时间内有色液滴移动的距离代表了酵母菌产生CO2的速率 B．若甲、乙装置的液滴分别向左、右移动距离为3个单位，则甲装置有氧呼吸和乙装置无氧呼吸消耗的葡萄糖比值为1∶3 C．如果把酵母菌换成乳酸菌，其他条件均与此装置相同，则有色液滴不移动 D．如果外界环境在变化，可能甲、乙的液滴都向左移 解析：A　乙装置有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2相等，无氧呼吸不消耗O2只产生CO2，故单位时间内有色液滴移动的距离代表了酵母菌无氧呼吸产生CO2的速率，A错误；甲装置单位时间内有色液滴移动的距离代表了酵母菌消耗O2的速率，乙装置单位时间内有色液滴移动的距离代表了酵母菌无氧呼吸产生CO2的速率，故酵母菌有氧呼吸消耗葡萄糖0.5单位，无氧呼吸消耗葡萄糖1.5单位，甲装置有氧呼吸和乙装置无氧呼吸消耗的葡萄糖比值为1∶3，B正确；乳酸菌只进行无氧呼吸产生乳酸，故不消耗O2也不产生CO2，甲、乙装置液滴都不移动，C正确；如果外界温度降低，气体热胀冷缩，乙装置酵母菌无氧呼吸产生CO2比温度下降减小的体积少时，液滴也向左移，D正确。 4．(2026·山东潍坊模拟)如图是一种可测定呼吸速率的密闭实验装置，把装置放在隔热且适宜的条件下培养。下列分析不合理的是(　　) A．该装置可用来测定小麦种子有氧呼吸速率 B．若将NaOH溶液换为清水，可用来测定小麦种子无氧呼吸速率 C．若把小麦种子换为死种子，可作为该装置的对照，排除无关变量的影响 D．在实验全过程中温度计的示数不变 解析：D　试管中的液体是NaOH，NaOH溶液能吸收二氧化碳，所以该装置可用来测定小麦种子有氧呼吸速率，A正确；无氧呼吸有气体的释放，所以若将NaOH溶液换为清水，可用来测定小麦种子无氧呼吸速率，B正确；为排除无关变量的影响，可把小麦种子换为死种子，作为该装置的对照，C正确；呼吸作用会释放能量，所以在实验全过程中温度计的示数会发生改变，D错误。 考点二　细胞呼吸的影响因素及应用 问题1 影响细胞呼吸的内部因素有哪些？是怎样影响的？ 问题2 影响细胞呼吸的外部因素有哪些？是怎样影响的？有什么应用？ [细节拾遗]　(必修1 P95思考·讨论)(1)花盆里的土壤板结，若不及时松土，将影响根系吸收无机盐离子，原因是空气不足会抑制根细胞有氧呼吸，影响能量的释放，而根系吸收无机盐离子的过程为主动运输，需要细胞呼吸提供能量。 (2)密封地窖能长时间储存水果、红薯、马铃薯等的原因是密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 [诊断辨析] (1)酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。(必修1 P94正文)(×) 提示：酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳和水。 (2)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。(必修1 P95思考·讨论)(√) (3)粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(必修1 P95正文)(×) 提示：种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。 (4)低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利。(2023·湖南卷)(×) 提示：低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上低温。 影响细胞呼吸因素的实验分析 为研究温度的变化对储藏器官细胞呼吸的影响，研究人员以马铃薯块茎为材料，进行了如下实验： 实验一：将两组相同的马铃薯块茎，分别置于低温(4 ℃)和室温(22 ℃)条件下储藏10天，发现低温组块茎中淀粉酶含量显著高于室温组。 实验二：将马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃后，再回到20 ℃环境中，测定CO2的释放速率的变化，结果如图所示。 (1)当马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃环境中，CO2的释放速率下降，其原因是温度降低导致酶的活性下降，细胞呼吸产生的CO2减少。 (2)当马铃薯块茎重新移回到20 ℃环境中，与之前20 ℃环境相比，CO2的释放速率明显升高。综合上述实验，如何解释这一现象。 提示：在0 ℃环境中淀粉酶含量增加，催化淀粉水解生成的还原糖增加，为之后20 ℃条件下细胞呼吸提供了更多的底物，故与之前20 ℃环境相比，细胞呼吸较之前20 ℃时强。 考向1　细胞呼吸的影响因素分析 1．(2026·辽宁大连联考)某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、乙曲线分别表示CO2释放量和O2吸收量 B．O2浓度由0到b的过程中，无氧呼吸释放CO2的速率逐渐降低 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时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小 解析：D　据图可知，O2浓度为a时，气体交换相对值CO2为0.6，O2为0.3，其中，CO2有0.3是有氧呼吸产生，0.3是无氧呼吸产生。按有氧呼吸中C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6，无氧呼吸C6H12O6∶CO2＝1∶2，算得C6H12O6(葡萄糖)的相对消耗量为0.05＋0.15＝0.2。而无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对值为0.7，算得C6H12O6的相对消耗量约为0.117，明显比a点时低，所以a点时葡萄糖的消耗速率不是最小，D错误。 2．(课标变化题)植物细胞的葡萄糖代谢途径包括糖酵解(EMP，葡萄糖逐步分解为丙酮酸)-三羧酸循环(TCA，丙酮酸进入线粒体中被分解)途径和戊糖磷酸途径(PPP)，当EMP-TCA途径受阻时，PPP途径的运行可维持有氧呼吸的正常进行，保证植物的生长、发育及对环境的适应。研究发现，双氯芬酸可通过抑制细胞线粒体内膜电子传递链上酶的活性而影响细胞呼吸。下列叙述正确的是(　　) A．双氯芬酸会抑制葡萄糖分解为丙酮酸、NADH B．三羧酸循环中释放的能量绝大部分储存在ATP C．有氧呼吸第一、二阶段为第三阶段顺利进行直接供能 D．双氯芬酸可促使植物选择PPP途径以适应环境变化 [点睛]　本题契合2025课标新变化：“生命观念”是指对观察到的生命现象及其相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是生物学概念、原理、规律的提炼和升华，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识和思想方法(划线为新增)。 解析：D　双氯芬酸可通过抑制细胞线粒体内膜电子传递链上酶的活性而影响细胞呼吸，即抑制有氧呼吸第三阶段(场所是线粒体内膜)，不会抑制葡萄糖分解为丙酮酸、NADH的过程(场所是细胞质基质)，A错误。三羧酸循环中丙酮酸氧化分解释放的能量大部分以热能的形式散失，只有少部分储存在ATP，B错误。有氧呼吸第一、二阶段为第三阶段顺利进行提供NADH等，有氧呼吸第三阶段是放能过程，C错误。根据题意分析，双氯芬酸可抑制细胞线粒体内膜电子传递链上酶的活性，会导致EMP-TCA途径受阻，推测其可促使植物选择PPP途径维持有氧呼吸的正常进行，以适应环境变化，D正确。 考向2　细胞呼吸原理的应用 3．(2023·湖南卷，5)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是(　　) A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长 B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖 C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利 D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类 解析：C　干制降低食品的含水量，会使微生物不易在上面生长和繁殖，食品保存时间延长，A正确；腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，会使微生物失水过多，从而抑制微生物的生长和繁殖，B正确；低温保存可降低酶的活性，降低细胞呼吸速率，抑制微生物的生命活动，但并非温度越低越好，一般食品保存温度为零上低温，C错误；高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并破坏食品中的酶类，从而减少食品中有机物的分解，有利于食品保存，D正确。 4．(2026·广东广州模拟)新采摘的竹笋在几天内就会产生酒味并腐烂。为探究延长竹笋储存时间的方法，科学家使用消毒液浸泡竹笋后，分别在正常空气和高氧环境中进行储存，发现高氧环境中储存的竹笋腐烂程度更低。下列叙述错误的是(　　) A．高氧环境中储存的竹笋细胞呼吸产生CO2的部位是线粒体基质 B.高氧环境中储存的竹笋无氧呼吸产生的酒精较少，不易腐烂 C．在正常空气中和高氧环境中，竹笋细胞呼吸均能产生丙酮酸和[H] D．使用消毒液浸泡竹笋减少了竹笋表面微生物对实验结果的影响 解析：A　高氧环境中储存的竹笋可进行有氧呼吸产生CO2，部位是线粒体基质；高氧环境中储存的竹笋腐烂程度更低，但也发生了腐烂，说明高氧环境中竹笋细胞也可进行产酒精的无氧呼吸，无氧呼吸产生CO2的场所是细胞质基质，A错误。高氧环境中储存的竹笋主要进行有氧呼吸，无氧呼吸产生酒精较少，不易腐烂，B正确。竹笋在正常空气中和高氧环境中均可进行有氧呼吸和无氧呼吸，两种呼吸方式均能产生丙酮酸和[H]，C正确。竹笋表面存在微生物，微生物进行呼吸作用会对实验有干扰，使用消毒液浸泡竹笋可减少竹笋表面微生物对实验结果的影响，D正确。 [题后归纳]　细胞呼吸原理在生产生活中应用的两个注意点 (1)储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果应在低温、低氧条件下储存，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时还应保持一定的湿度。 (2)影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、增氧等措施；若需要降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。 角度1　考查探究酵母菌的细胞呼吸方式 1．[(2025·浙江6月选考，9)链接必修1 P90～91探究·实践]某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式，设置有氧组和无氧组，装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是(　　) A．装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量 B．有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质 C．若葡萄糖充分反应，有氧组和无氧组均可检测到酒精 D．若葡萄糖充分反应，有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3∶1 解析：C　本实验研究酵母菌的细胞呼吸方式，有氧气或无氧气是实验的自变量，而不是无关变量，A错误；有氧组因为氧气仅满足部分葡萄糖氧化分解，所以既进行有氧呼吸(产生CO2的场所是线粒体基质)，又进行无氧呼吸(产生CO2的场所是细胞质基质)，无氧组只进行无氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质，B错误；有氧组虽然进行有氧呼吸，但也进行无氧呼吸(因为氧气不足)，无氧呼吸会产生酒精，无氧组进行无氧呼吸，也产生酒精，所以有氧组和无氧组均能检测到酒精，C正确；有氧呼吸时，1分子葡萄糖产生6分子CO2，无氧呼吸时，1分子葡萄糖产生2分子CO2，由于有氧组同时进行有氧和无氧呼吸，所以有氧组产生的CO2量比仅进行有氧呼吸时少，那么有氧组和无氧组产生CO2的比值会小于3∶1，D错误。 角度2　考查影响细胞呼吸的因素及其应用 2．[(2024·甘肃卷，3)链接必修1 P94正文]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 解析：B　吸收水分不需要能量，故根系呼吸产生的能量减少不会使水分吸收所需的能量不足，B错误。 3．[(2025·云南卷，17)链接必修1 P93～94正文]不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤(压实组)和未压实的土壤(疏松组)种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。 组别 苹果酸/(μmol·g-1) 酒精/(μmol·g-1) 压实组 0.271±0.005 6.114±0.013 疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040 回答下列问题： (1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为____________(填“有氧”或“无氧”)呼吸的中间产物。 (2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是____________________________，为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更____________(填“多”或“少”)，原因是______________________________________；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔____________，光合作用____________阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。 (3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有_______________ __________________________(答出2点即可)。 解析：(1)有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。(2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。为维持根系细胞正常生命活动，由于压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放的能量较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔关闭，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。(3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕，疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。 答案：(1)有氧　(2)压实组黄瓜根系中酒精含量更高　多　压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少　关闭　暗反应　(3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等 单元整合提升(三) 学科网（北京）股份有限公司 $