必修1 第3单元 第2讲 第2课时 影响细胞呼吸的因素及应用(Word教参)-【新高考方案】2027年高考生物一轮总复习（鲁、辽、湘、冀、苏、吉、黑、赣、内蒙古）

该高中生物学讲义聚焦细胞呼吸的方式、影响因素及应用等高考核心考点，以实验探究为基础，从酵母菌呼吸方式的实验原理、步骤到“液滴移动法”拓展应用，再到内外因素对呼吸的影响及生产实践联系，构建逻辑递进的知识体系。通过考点梳理、实验拓展分析、真题精讲和分层训练，帮助学生突破实验设计与结果分析、因素曲线解读等难点，体现复习的系统性和针对性。 资料突出实验创新与模型建构，如设计“液滴移动法”探究呼吸类型培养探究实践能力，构建氧气浓度影响的“四点三线”模型培养科学思维。设置基础盘查、重难点突破、研考向分层练习，配合真题解析即时反馈，确保学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

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 1.实验原理 2.实验步骤 (1)配制酵母菌培养液(酵母菌+5%葡萄糖溶液)。 (2)检测CO2的产生,装置如图所示 ①甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是去除空气中的CO2。 ②实验装置中的澄清石灰水还可换成溴麝香草酚蓝溶液。 (3)检测酒精的产生 3.实验现象 条件控制 澄清石灰水的变化 1、2两试管的变化 有氧条件 变浑浊快 1号试管无变化 无氧条件 变浑浊慢 2号试管出现灰绿色 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CO2多而快,在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。 　　[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? 提示:B瓶刚封口后,有O2存在,酵母菌进行有氧呼吸。一段时间后,B瓶中的O2消耗完,再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶,可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。 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? 提示:将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 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①②③(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) “液滴移动法”探究细胞呼吸的方式 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 实验结果预测 结论 装置一 着色液滴 装置二 着色液滴 不动 不动 只进行产生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生乳酸的无氧呼吸 (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.实验误差的校正 (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的实验分析 1.(2025·浙江6月选考)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:选C　本实验的目的是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,A错误。有氧组因为氧气量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。由以上分析可知,有氧组既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸,无氧呼吸会产生酒精,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呼吸和无氧呼吸,所以葡萄糖充分反应时,有氧组和无氧组产生CO2的比值会小于3∶1,D错误。 2.(2025·遂宁一模)某实验小组为探究酵母菌的呼吸方式,做了以下两组实验:用注射器A缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖培养液,倒置,排尽注射器中的气体,再吸入25 mL无菌氧气,密封;用注射器B缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖培养液,倒置,排尽注射器中的气体,密封;将两注射器置于25 ℃的水浴锅中保温一段时间。下列说法错误的是 (　　) A.该实验中,注射器A为实验组,注射器B为对照组 B.若注射器A中的气体体积大于25 mL,说明酵母菌进行了无氧呼吸 C.取少量注射器B中的液体,用酸性重铬酸钾检测,溶液变为灰绿色,不一定是酒精造成的 D.将注射器A中产生的气体通入溴麝香草酚蓝溶液中,可观察到溶液颜色由蓝变绿再变黄 解析:选A　本实验目的是探究酵母菌的呼吸方式,注射器A探究有氧呼吸,注射器B探究无氧呼吸,都是实验组,该实验是对比实验,A错误。若酵母菌只进行有氧呼吸,气体体积不变;若注射器A中的气体体积大于25 mL,说明酵母菌进行了无氧呼吸(无氧呼吸产生CO2,导致气体体积增加),B正确。由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此取少量注射器B中的液体,用酸性重铬酸钾检测,溶液变为灰绿色,不一定是酒精造成的,还可能是葡萄糖,C正确。注射器A中产生的气体是二氧化碳,将二氧化碳通入溴麝香草酚蓝溶液中,可观察到溶液颜色由蓝变绿再变黄,D正确。 题点(二)　探究生物细胞呼吸方式和测定呼吸速率 3.呼吸熵(RQ=释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)可表示生物用于细胞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 解析:选C　若测得x=50 mm,y=-50 mm,则细胞既进行有氧呼吸也进行产酒精的无氧呼吸,细胞呼吸消耗的氧气相对量是50,产生的二氧化碳相对量是50+50=100,呼吸熵是100÷50=2,A正确;由于脂肪中的氢含量较高,进行有氧呼吸时消耗的氧气多于产生的二氧化碳,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,B正确;若呼吸底物为葡萄糖,装置1液滴不会右移,装置2液滴也不会左移,C错误;为保证数据的科学性,增加放入灭活发芽种子的对照装置,排除物理因素对实验结果的影响,D正确。 主题研习(二)　影响细胞呼吸的因素及应用 厚基础 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 通常,旱生植物的呼吸速率小于水生植物,阴生植物的呼吸速率小于阳生植物 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、开花期呼吸速率大于成熟期 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大于营养器官 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,减少有机物消耗;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,抑制无氧呼吸产生酒精,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,积累过多会抑制细胞呼吸 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,减少有机物消耗;干种子萌发前进行浸泡处理 基础盘查 1.微点判断——落实基本生命观念 (1)(2025·湖北卷)农业生产中,种子储藏需要干燥的环境。 (√) (2)(2023·湖南卷)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。 (×) (3)(2021·湖南卷)农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长。 (×) (4)慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。 (×) 2.发掘教材——提升科学思维能力 (1)(人教版必修1 P95“思考·讨论”拓展)简述包扎伤口时,选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的理由是为伤口创造透气的环境,避免厌氧病菌的繁殖,从而有利于伤口的痊愈。 (2)(人教版必修1 P95“思考·讨论”拓展)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,需要细胞呼吸提供的能量。 (3)(人教版必修1 P96“拓展应用T1”分析)松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响:松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸,从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收,促进作物生长,吸收更多的CO2,缓解全球气候变暖现象;增强根系的水土保持能力;避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外,松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖,促使这些微生物对土壤有机物的分解,为植物生长提供更多的CO2。 析重难 重难点　环境因素对细胞呼吸的影响 　　[典例]　(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,回答有关问题: (1)甲曲线表示CO2释放量,乙曲线表示O2吸收量。 (2)O2浓度为b时,该器官进行的细胞呼吸类型是有氧呼吸,理由是在细胞呼吸底物全为葡萄糖的情况下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量相等。 (3)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述正确的是①③④。 ①荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解 ②荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制 ③气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性 ④气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间 |认|知|生|成| 1.建模分析O2浓度影响细胞呼吸的“四点、三线” 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: 模型 图示 “四点” ①A点时:O2浓度为零,细胞只进行无氧呼吸; ②B点时: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(以消耗葡萄糖的量为指标); ③C点时:无氧呼吸停止,细胞只进行有氧呼吸; ④D点时:细胞呼吸消耗的有机物最少(提醒:不是消耗葡萄糖最少),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 2.建模分析种子萌发时吸水和细胞呼吸方式的变化 图示 分　析 (1)在种子萌发的第Ⅰ阶段,由于吸水(吸胀吸水),呼吸速率上升; (2)在种子萌发的第Ⅱ阶段,细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多,说明在此期间主要进行无氧呼吸; (3)在胚根长出后,由于胚根突破种皮,增加了O2的进入量,种子以有氧呼吸为主,同时胚根大量吸水(渗透吸水) 研考向 题点(一)　影响细胞呼吸的因素分析 1.(2026·南昌模拟)科研人员为探究温度、O2浓度对采收后苹果贮存的影响,进行了相关实验,结果如下图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.据图分析,苹果贮存的适宜条件是低温和无氧 B.5% O2浓度条件下,苹果细胞产生CO2的场所为细胞质基质 C.20%~30% O2浓度范围内,温度是影响CO2相对生成量的主要环境因素 D.在O2充足的条件下,O2参与反应的场所是细胞质基质和线粒体内膜 解析:选C　据图分析,苹果贮存的适宜条件是低温和低氧条件,A错误;5% O2浓度条件下,苹果细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,产生CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质,B错误;20%~30% O2浓度范围内,不同温度条件下的CO2相对生成量达到相对稳定且各不相同,此时温度是影响CO2相对生成量的主要环境因素,C正确;在O2充足的条件下,苹果细胞只进行有氧呼吸,O2参与反应的场所是线粒体内膜,D错误。 2.[多选]有些植物细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径来适应缺氧环境。如图表示玉米根部细胞在无氧条件下细胞呼吸产生CO2的相对速率随时间变化的曲线。下列相关叙述正确的是 (　　) A.在a~b段玉米的根细胞可能只进行了产乳酸的无氧呼吸 B.出现c~d段的原因可能与酒精等代谢产物的积累抑制了细胞呼吸有关 C.每摩尔葡萄糖经无氧呼吸产生乳酸时储存在ATP中的能量比散失的热能多 D.检测到长期水淹的玉米根有CO2产生能判断它进行了产酒精的无氧呼吸　 解析:选ABD　植物进行有氧呼吸或产酒精的无氧呼吸时都有CO2释放,图示在时间b之前,植物根细胞无CO2释放,分析题意可知,植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境,据此推知在时间b之前,只进行产乳酸的无氧呼吸,A正确;c~d段产生CO2的速率降低,出现c~d段的原因可能与酒精等代谢产物的积累抑制了细胞呼吸有关,B正确;每摩尔葡萄糖经无氧呼吸产生乳酸时储存在ATP中的能量比散失的热能少,C错误;检测到长期水淹的玉米根有CO2产生能判断它进行了产酒精的无氧呼吸,因为产生乳酸的无氧呼吸无CO2的生成,D正确。 题点(二)　影响细胞呼吸的因素在生产生活中的应用 3.(2025·河南高考)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是 (　　) A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气 B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 解析:选B　酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该阶段在线粒体基质中进行,故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中,催化的反应不需要消耗氧气,需要消耗水和丙酮酸,A错误;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH,故低温抑制酶Ⅰ的活性,有氧呼吸的第二阶段减慢,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率,B正确;酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少,有氧呼吸中生成ATP最多的阶段是第三阶段,C错误;酶Ⅰ活性与甜菜根重呈正相关,在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制其活性,进而减少甜菜产量,D错误。 4.(2026·宜昌模拟)细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中,下列说法正确的是 (　　) A.酸奶制作中先通气后密封,既能加快乳酸菌繁殖又有利于其发酵 B.选用透气性好的“创可贴”,主要保证人体擦伤处细胞的有氧呼吸 C.连续阴天,大棚中适时、适当补光或降温,可保证作物不减产 D.无氧和零上低温有利于蔬菜贮存,原理都是降低细胞呼吸速率 解析:选C　乳酸菌为严格厌氧菌,其繁殖和发酵均需在无氧条件下进行,先通气会抑制其生长,A错误。选用透气性好的“创可贴”主要是抑制厌氧菌的繁殖,B错误。连续阴天导致光照不足,适时、适当补光可增强光反应,促进光合作用;适时、适当降温可降低呼吸酶活性,减少有机物消耗,从而维持产量,C正确。无氧条件下细胞进行无氧呼吸,虽速率较低但会积累有害物质(如酒精),不利于贮存;零上低温通过降低酶活性减少呼吸速率,两者原理不同,D错误。 $