2025届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第2讲ATP与细胞呼吸教案新人教版

PAGE29-第2讲ATP与细胞呼吸学问体系——定内容核心素养——定实力生命观念通过对ATP的结构和功能，细胞呼吸类型和过程的学习，建立起生命的物质与能量观和普遍联系的观点理性思维通过分析ATP的合成、利用过程及对细胞呼吸方式的推断，培育对问题进行推理，并做出合理推断的实力科学探究通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”的试验，驾驭对生物学问题进行初步探究的实力考点一ATP的结构和功能一、ATP的结构与功能1．组成元素：C、H、O、N、P。2．分子结构(1)分子结构式：A－P～P～P(简写)。eq\x(\a\al(结,构))—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(1分子ATP＝1分子腺苷A＋3分子磷酸基团),—\x(腺苷＝腺嘌呤＋核糖),—\x(含有2个高能磷酸键)))(2)特点：远离腺苷的高能磷酸键易水解，释放出能量，也可以接受能量而重新形成。3．功能：生命活动的干脆能源物质。(1)ATP的结构(如下图所示)(2)ATP中的“一、二、三”二、ATP与ADP的相互转化1．动植物细胞ATP来源与去向分析(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于暗反应，不用于其他生命活动；植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于多种生命活动。2．ATP和ADP的相互转化过程比较反应式ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADPeq\o(→,\s\up7(酶))ATP酶ATP水解酶ATP合成酶场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化放能吸能能量来源高能磷酸键呼吸作用、光合作用能量去向用于各项生命活动储存于ATP中3.细胞内产生与消耗ATP的生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等线粒体产生ATP：有氧呼吸其次、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等[思索]ATP是细胞中“唯一”的干脆能源物质吗？提示：不是，除ATP外细胞中干脆能源物质还有GTP、CTP、UTP等。1．推断下列叙述的正误(1)ATP能在神经元线粒体的内膜上产生，神经细胞兴奋后复原为静息状态消耗ATP(2024·全国卷Ⅰ，T1AD)(√)(2)DNA与ATP中所含元素的种类相同(√)(2015·全国卷Ⅰ，T1A)(3)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团(×)(4)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行(×)(5)无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源(×)(6)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(×)(7)在蛋白质合成过程中，ATP会转化为ADP(√)(8)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生(√)2．请据ATP水解产生ADP的过程图回答下列问题(1)图中A表示________，P表示________。(2)图中①表示________，其中隐藏着________。(3)图中②为________________的过程，其作用是________________。(4)催化该过程的酶与催化ATP生成的酶________(填“是”或“不是”)同一种酶；高等植物细胞内ATP在________________________________等部位生成。(5)下列过程须要①过程供应能量的是________。①主动运输②生物发光、发电③肌肉收缩④淀粉合成⑤大脑思索⑥根细胞汲取水分答案：(1)腺苷磷酸基团(2)高能磷酸键大量化学能(3)高能磷酸键水说明放能量为生命活动供应能量(4)不是叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体(5)①②③④⑤3．长句应答突破简答题(1)人体内ATP的含量很少，但在猛烈运动时，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变更，请分析缘由：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“通货”，由此说明白什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中(2)生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源1．(人教版必修1P88“相关信息”拓展)ATP和酶在成分上有联系吗？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．(人教版必修1P89图5－5拓展)酶与ATP在细胞代谢中有怎样的联系？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：(1)ATP水解掉两个磷酸基团后成为RNA的基本组成单位之一，某些RNA也具有催化作用，少数酶是RNA。(2)在细胞合成代谢中须要与物质合成有关的酶，常须要ATP供应能量；在细胞分解代谢中须要与分解有关的酶，常伴随着ATP的合成；ATP自身的合成与分解必需有酶的催化。1．ATP与ADP的相互转化(1)ATP在生物体内含量少，但转化特别快速，从而使细胞中的ATP与ADP的转化总是处于一种动态平衡中。(2)ATP与ADP的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不行循环利用，它们不是可逆反应。(3)ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程须要酶的催化，同时也消耗水。(4)ATP不等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，是一种与能量有关的物质，不能将二者等同起来。(5)生命活动须要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重复利用，只要供应能量(光能或化学能)，生物体就可不断合成ATP，满意生物体的须要。2．ATP产生量与O2供应量之间的关系模型分析题组一ATP的结构和功能1．(2024·山东济宁模拟)ATP(甲)是生命活动的干脆能源物质，据图推断下列叙述正确的是()A．在主动运输过程中，乙的含量会明显增加B．丙中不含磷酸键，是RNA基本组成单位之一C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成D．甲→乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶空间结构相同C[图中甲为ATP，乙是ADP，生物体内的ATP和ADP含量特别少，但二者含量都处于动态平衡状态，所以主动运输过程中，乙的含量不会明显增加，A错误；丙是腺嘌呤核糖核苷酸，含有一个磷酸键，B错误；丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成，C正确；催化甲→乙和乙→丙过程的酶不同，D错误。]规避ATP相识的4个误区(1)ATP与ADP相互转化不行逆：ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不行逆的。(2)ATP是与能量有关的一种物质，不行等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量。(3)不行误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化特别快速刚好。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。(4)误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称为“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也须要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都须要消耗水。2．在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是()A．①② B．①③C．③④ D．⑤⑥D[依据题意，“○”中所对应的含义分别为：①腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。]题组二ATP与ADP的相互转化3．如图是ATP与ADP之间的转化图，由此可确定()A．A为ADP，B为ATPB．能量1和能量2来源相同C．酶1和酶2是同一种酶D．X1和X2是同一种物质D[A为ATP，B为ADP，A错误。能量1和能量2一个是用于各项生命活动，一个是光能或化学能，是不同的，B错误。酶1和酶2一个是合成酶，一个是分解酶，C错误。X1和X2都是磷酸，D正确。]4．下列生理过程伴随着形态变更，其中不肯定须要ATP供能的是()A．在胰岛素分泌过程中质膜的形态发生变更B．在篮球竞赛等运动过程中骨骼肌发生收缩C．载体蛋白帮助运输葡萄糖过程中形态发生变更D．植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分别后自动复原C[胰岛素分泌到细胞外的过程属于胞吐，须要ATP供能，A项不符合题意；在篮球竞赛等运动过程中，骨骼肌的收缩须要消耗ATP，B项不符合题意；载体蛋白运输葡萄糖时可能不须要ATP，如葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞；但也可能须要ATP，如葡萄糖通过主动运输进入小肠上皮细胞，C项符合题意；植物细胞在KNO3溶液中，会通过主动运输汲取K＋，细胞液浓度增大后，会吸水而自动复原，主动运输须要消耗ATP供能，D项不符合题意。]考点二细胞呼吸的方式与过程1．细胞呼吸：是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。2．有氧呼吸(1)概念：是指细胞在氧的参加下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。(2)过程：(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)：_______________________________________________________________________。3．无氧呼吸(1)场所：全过程是在细胞质基质中进行的。(2)过程：1．推断下列叙述的正误(1)植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸(√)(2024·全国卷Ⅲ，T5A)(2)有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同(√)(3)肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸(√)(4)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞的有氧呼吸过程中(×)(5)种子风干脱水后呼吸强度增加(×)(6)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(×)(7)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(×)(8)无氧呼吸不须要O2的参加，该过程最终有[H]的积累(×)2．据生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解回答问题(1)图中A是________，其产生的部位是_______________________________________________________________________。(2)反应①②③④中，必需在有氧条件下进行的是________，可在人体细胞中进行的是________。(均填图中序号)(3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其缘由是发生了图中________过程；而马铃薯块茎贮藏久了却没有酒味产生，其缘由是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中________过程。(均填图中序号)(4)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为______________________。答案：(1)丙酮酸细胞质基质(2)②①②④(3)①③①④(4)种子在有氧呼吸过程中产生了水3．据探究酵母菌细胞呼吸试验完成下列问题某爱好小组想探究酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现供应若干套(每套均有数个)试验装置，如下图A～D所示。(1)请依据试验目的选择装置序号，并依据试验的组装要求排序(装置可重复运用)，有氧条件下的装置序号：C→A→B(或C→B→A→B)；无氧条件下的装置序号：________。(2)装置中C瓶的作用是________________，解除其对试验结果的干扰；B瓶中澄清的石灰水还可用____________代替。(3)若要检测无氧呼吸时是否有酒精生成，应用________________溶液，现象是溶液颜色变为________。答案：(1)D→B(2)汲取空气中的CO2溴麝香草酚蓝水溶液(3)酸性重铬酸钾灰绿色(1)试验设计需遵循比照原则，此试验为何不设置比照组？______________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)试验所用的葡萄糖溶液为什么需煮沸？______________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：(1)此试验为对比试验，对比试验不另设比照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个试验组相互比照得出试验结论。(2)煮沸的目的是灭菌，解除其他微生物的呼吸作用对试验结果造成干扰。1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较

项目有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件须要O2、酶和相宜的温度不须要O2，须要酶和相宜的温度呼吸场所第一阶段：细胞质基质其次阶段：线粒体基质第三阶段：线粒体内膜第一阶段：细胞质基质其次阶段：细胞质基质不同点产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量释放能量1mol葡萄糖释放2870kJ的能量，其中1161kJ左右转移至ATP中1mol葡萄糖释放196.65kJ(生成乳酸)或225kJ(生成酒精)的能量，其中均有61.08kJ转移至ATP中特点有机物彻底氧化分解，能量完全释放有机物没有彻底氧化分解，能量未完全释放相同点实质分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动利用意义①为生命活动供应能量②为体内其他化合物的合成供应原料联系第一阶段完全相同3.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路项目来源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成水；无氧呼吸：还原丙酮酸生成乙醇和CO2或乳酸ATP有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动4.细胞呼吸中能量的释放与去向5．不同生物无氧呼吸的产物不同题组一细胞呼吸的过程1．(2024·泰安模拟)如图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，a～e表示物质，①～④表示过程。下列有关叙述正确的是()A．催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中B．图中物质c为[H]，它只在有氧呼吸过程中产生C．图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATPD．①④③过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d分别是丙酮酸和O2D[题图为细胞呼吸的全过程，①②过程为无氧呼吸，①④③过程为有氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H](NADH)、O2、酒精；催化反应②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体基质中；无氧呼吸的第一阶段也产生[H](NADH)；小麦种子萌发的早期主要进行无氧呼吸(即①②过程)。]2．(2024·临沂模拟)如图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是()A．a过程的完成肯定伴随H2O和CO2的生成B．在人体猛烈运动过程中，肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸C．人体细胞中完成c过程的场所主要是线粒体D．在寒冷时，人体内过程a会加快D[a过程可表示有氧呼吸和无氧呼吸过程，无氧呼吸过程不产生H2O，无氧呼吸中的乳酸途径也不产生CO2；在人体猛烈运动过程中，肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸；c过程表示ATP水说明放能量，用于各项生命活动，而线粒体是细胞的“动力车间”，是主要的产能场所，不是主要的耗能场所；寒冷时，人体会加快新陈代谢，增加产热，因此过程a会加快。]3．(2024·广东佛山一模)如图表示某绿色植物细胞内部分物质的转变过程，有关叙述正确的是()A．该过程只能在有光的条件下进行，无光时不能进行B．图中(一)、(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体C．图中(三)阶段产生的水中的氢都来自葡萄糖D．图中①②两物质依次是H2O和O2D[题图为细胞有氧呼吸过程图解，该过程有光无光均可进行；图中(一)阶段产生[H]的场所是细胞质基质，(二)阶段产生[H]的场所是线粒体；图中(三)阶段产生的水中的氢来自葡萄糖和水；有氧呼吸的其次阶段是丙酮酸在水的参加下分解成[H]和CO2，释放少量能量，有氧呼吸的第三阶段是前两个阶段产生的[H]与O2结合生成水，释放大量能量，因此图中的①②两物质分别为H2O和O2。]4．下图表示细胞呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是()A．①和②都是线粒体的组成部分B．在②和③中都能产生大量的ATPC．在②和③中所含酶的种类相同D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]D[图中①、②、③分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜；甲为丙酮酸，乙为[H]。]关于细胞呼吸的场所与过程的提示(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但部分原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸。(2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。(3)不同生物无氧呼吸的产物不同，其干脆缘由在于催化反应的酶不同，根本缘由在于限制酶合成的基因不同。(4)细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。(5)人体内产生的CO2只是有氧呼吸产生的，人体无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。(6)脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量≠产生CO2的量。脂肪与葡萄糖相比，含H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。eq\o(,,\s\do4(,))题组二细胞呼吸类型的推断及相关计算5．下表为某绿色植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d、e时，CO2释放量与O2汲取量的变更，下列相关叙述中正确的是()氧浓度abcdeO2汲取量02468CO2释放量108668A.氧浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍B．氧浓度为a时是贮存该植物器官的最佳浓度C．氧浓度为d时只进行有氧呼吸D．氧浓度为e时有氧呼吸与无氧呼吸强度相等C[a浓度下只进行无氧呼吸，消耗葡萄糖的量是5；b浓度下既有有氧呼吸也有无氧呼吸，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的9倍，总葡萄糖量是10/3；c浓度下两种呼吸方式都有，消耗的葡萄糖的量是5/3；d浓度下只进行有氧呼吸，消耗葡萄糖的量是1；e浓度下也只进行有氧呼吸，消耗葡萄糖的量是4/3，C正确。]6．(2024·潍坊模拟)有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培育液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的物质的量如图所示。据图中信息推断，错误的是()A．当O2浓度为a时，酵母菌没有有氧呼吸，只有无氧呼吸B．当O2浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的过程有所不同C．当O2浓度为c时，有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵D．a、b、c、d不同氧浓度下，细胞都能产生[H]和ATPC[当O2浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相等，说明此时只进行无氧呼吸；当O2浓度为b时，产生CO2的量多于酒精的量，说明酵母菌还进行了有氧呼吸，当O2浓度为d时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，因此O2浓度为b、d时细胞呼吸过程有所不同；当O2浓度为c时，产生6mol酒精的同时会产生6molCO2，须要消耗3mol葡萄糖，剩余的9molCO2来自有氧呼吸，需消耗1.5mol葡萄糖，因此有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵；无论是无氧呼吸还是有氧呼吸都会产生[H]和ATP。]有氧呼吸和无氧呼吸相对强度的推断方法依据有氧呼吸消耗O2和酒精发酵产生CO2的多少，可推断有氧呼吸和无氧呼吸的相对强度：VCO2/VO2＝4/3有氧呼吸＝无氧呼吸VCO2/VO2>4/3有氧呼吸<无氧呼吸VCO2/VO2<4/3有氧呼吸>无氧呼吸7．某小组对一瓶混合了酵母菌和葡萄糖的培育液进行试验，检测通入不同浓度的氧气时，在相同时间内产生的酒精和CO2的量，试验结果如表所示。下列相关分析中，错误的是()氧浓度abcd产生CO2的量9mol12.5mol15mol30mol产生酒精的量9mol6.5mol6mol0molA.氧浓度为a时，CO2产生的部位是细胞质基质B．氧浓度为c时，细胞质基质和线粒体中都有ATP生成C．氧浓度分别为a和d时，经过相同的时间它们消耗的葡萄糖比为10/9D．氧浓度为b和c时，产生酒精的量与CO2的量不相等，是因为装置中同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸C[当氧浓度为a时，产生的CO2量与酒精量相等，说明酵母菌只进行了无氧呼吸，无氧呼吸发生在细胞质基质中，A正确。氧浓度为c时，酵母菌既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，在细胞质基质和线粒体中均可以产生ATP，B正确。氧浓度为a时葡萄糖的消耗量为9÷2＝4.5(mol)，氧浓度为d时酵母菌只进行有氧呼吸，消耗的葡萄糖量为30÷6＝5(mol)，所以氧浓度分别为a和d时，经过相同的时间，它们消耗的葡萄糖比为4.5/5＝9/10，C错误。氧浓度为b和c时，酵母菌既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，所以产生酒精的量与CO2的量不相等，D正确。]1.推断细胞呼吸方式的三大依据2．呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)(1)有氧呼吸：葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。(2)无氧呼吸：葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。(3)消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。eq\o(,,\s\do4(,))考点三影响细胞呼吸的因素及应用一、内部因素1．遗传特征eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(水生植物＞旱生植物,阳生植物＞阴生植物))2．器官种类：生殖器官＞养分器官3．生长时期：幼苗、开花期上升，成熟期下降。二、外部因素1．温度(1)原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。(2)曲线模型(如下图)(3)应用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(低温储存\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(粮食,水果、蔬菜零上低温)),种植大棚作物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(白天：适当升温,夜间：适当降温))))2．O2浓度(1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。(2)曲线模型：①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。②随O2浓度增大，无氧呼吸渐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。③当O2浓度达到肯定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。(3)应用：①选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。②作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。3．CO2浓度(1)原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。(2)曲线模型：(如右图)(3)应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，削减有机物的消耗。4．含水量(1)原理：水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。(2)特点：在肯定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的削减而减慢。(如右图)(3)应用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(粮食：干燥贮存，降低呼吸消耗有机物,水果、蔬菜：肯定的温度))(1)O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为此时细胞进行无氧呼吸。(2)储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在贮存时都应在低温、低氧条件下，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、水果储存时应保持肯定的湿度。(3)影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若须要增加相关植物或器官的细胞呼吸强度，可实行供水、升温、增氧等措施；若需降低细胞呼吸强度，可以实行干燥、低温、低氧等措施。eq\o(,,\s\do4(,))1．O2浓度对细胞呼吸影响的曲线分析(1)氧气作为有氧呼吸的原料，可同时影响有氧呼吸和无氧呼吸的速率。①图甲中O2体积分数为0时，只进行无氧呼吸，随O2体积分数上升，有氧呼吸渐渐增加，无氧呼吸渐渐减弱。当O2体积分数为0～10%时，细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2体积分数为10%以上时，只进行有氧呼吸。②图乙中三条曲线分别表示无氧呼吸CO2释放量、有氧呼吸O2汲取量(等于有氧呼吸CO2释放量)及两种呼吸CO2释放总量。(2)图乙中R点为两种呼吸CO2释放总量的最低点，一般认为此时细胞的呼吸消耗有机物的量最少。AB段长度＝BC段长度，说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。(3)图丙各点表示的生物学意义：Q点：不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸P点：耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸QP段(不包含P、Q点)：产生CO2量>耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸R点：产生CO2量最少⇒组织细胞呼吸作用最弱(4)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，同时保持零上低温条件。2．种子萌发时细胞吸水和呼吸速率变更曲线解读(1)在种子吸水的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。(2)在种子吸水的第Ⅱ阶段，呼吸作用产生的CO2要比O2的消耗量大得多，说明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)。题组一影响细胞呼吸的因素1．甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2汲取量的变更。相关叙述不正确的是()A．甲图中氧浓度为a时的状况对应于乙图中的A点B．甲图中氧浓度为b时的状况对应于乙图中的CD段C．甲图的a、b、c、d中c对应的氧浓度是最适合贮藏植物器官的D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生B[本题以图示的形式，考查细胞呼吸与氧浓度的关系，精确获得图示信息是正确解题的关键。甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2，不汲取O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的汲取量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应于乙图中的AC区段上某点，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少，即细胞呼吸最弱时(甲图中的c)对应的氧浓度，C正确；氧浓度为d时，CO2释放量与O2汲取量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。]2．(2024·山东聊城联考)科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是()A．20h内，果肉细胞产生ATP的场全部细胞质基质、线粒体、叶绿体B．50h后，30℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加C．50h后，30℃的有氧呼吸速率比2℃和15℃慢，是因为温度高使酶活性降低D．试验结果说明，温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大B[果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场全部细胞质基质、线粒体，A项错误；50h后，30℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加，B项正确，C项错误；在肯定的温度范围内，温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大，D项错误。]影响细胞呼吸的外界因素的应用留意点(1)影响细胞呼吸的因素并不是单一的①若须要增加细胞呼吸强度，可实行供水、升温、高氧等措施。②若需降低细胞呼吸强度，可以实行干燥、低温、低氧等措施。(2)储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同①蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。②种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。eq\o(,,\s\do4(,))3．(2024·河南郑州其次次质量预料)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/汲取的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。下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()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．为了削减有机物的损耗，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更而变更B[以葡萄糖为底物的有氧呼吸过程中产生的CO2量与O2量相等，无氧呼吸不消耗氧气，因此呼吸熵越大，说明消耗的氧气越少，有氧呼吸越弱，释放的CO2越多，无氧呼吸越强，A错误；B点呼吸熵小于A点，说明B点时耗氧多，有氧呼吸的强度大于A点，B正确；C点呼吸熵为1，细胞仅进行有氧呼吸，消耗有机物较多，C错误；C点后细胞呼吸强度随氧分压上升而上升，到肯定程度后不再发生变更，D错误。]“三看法”快速推断“影响因素”(1)看“变量”：先分析曲线图，找出自变量，如本题的O2浓度和温度。(2)看“走势”：本题的坐标图中共涉及4条曲线，其走势相近，均表现为“先增后稳”，每条曲线中，当有氧呼吸速率(纵坐标)随O2浓度(横坐标)增加而增大时，限制因素与O2浓度有关。(3)看“差异”：分析不同曲线间是否存在差异，若曲线不重合，则限制有氧呼吸速率的因素还与不同曲线的变量有关，如O2浓度为20%时，20℃与15℃的曲线不重合，说明此时限制有氧呼吸速率的因素除与O2浓度有关外，还与温度有关。另外，结合细胞代谢的学问，将影响细胞呼吸速率的内因和外因归纳如下：eq\o(,,\s\do4(,))题组二细胞呼吸原理的应用4．细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中。下表中有关措施与对应的目的不恰当的是()选项应用措施目的A种子储存晒干降低自由水含量，降低细胞呼吸强度B乳酸菌制作酸奶先通气，后密封加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵C水果保鲜低温降低酶的活性，降低细胞呼吸D栽种农作物疏松土壤促进根有氧呼吸，利于汲取无机盐B[本题考查呼吸作用原理的应用，结合生产生活中的详细实例运用呼吸作用原理进行详细分析是解题的关键。乳酸菌为异养厌氧型生物，在有氧条件下其代谢会受到抑制，故利用乳酸菌制作酸奶过程中应始终使其处于密封状态。]5．下列各项与细胞呼吸原理无关的是()A．低温可以延长水果的保存期B．水涝会对农作物造成危害C．利用葡萄、高粱和酵母菌酿酒D．温室大棚适当补充光照可提高产量D[温室大棚中适当补充光照，能够增加光合作用，提高产量，此技术没有利用细胞呼吸的原理。故D选项符合题目要求。]考点四难点突破——细胞呼吸相关试验一、教材试验探究酵母菌的呼吸方式1．试验原理(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。(2)CO2可使澄清的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。依据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培育液中CO2的产生状况。(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。2．试验步骤(1)配制酵母菌培育液。(2)设计对比试验：①图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是消退CO2。②图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽氧气。3．产物检测与试验现象条件澄清的石灰水的变更/出现变更的时间重铬酸钾—浓硫酸溶液甲组(有氧)变混浊/快无变更乙组(无氧)变混浊/慢出现灰绿色4.试验结论葡萄糖———酵母菌eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(有O2))CO2大量＋H2O＋能量,\o(→,\s\up7(无O2))C2H5OH酒精＋CO2少量＋少量能量))如图是某探讨小组在探究酵母菌呼吸方式时的两套试验装置图，下列分析不合理的是()A．为检验空气中的二氧化碳是否被A瓶汲取完全，可在B瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶B．试验中发觉C瓶先变混浊后又澄清了，说明试验胜利C．试验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾检测D瓶中物质会出现灰绿色D．C瓶和E瓶也可用溴麝香草酚蓝水溶液，可视察到水溶液由黄变绿再变蓝D[CO2能使澄清石灰水变混浊，在B瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶，可检验空气中的二氧化碳是否被A瓶汲取完全，A正确；试验中发觉C瓶先变混浊后又澄清了，说明酵母菌呼吸作用产生了二氧化碳，且量较多，试验胜利，B正确；试验进行一段时间后，D瓶中的酵母菌进行无氧呼吸生成酒精，此时用酸性的重铬酸钾检测D瓶中物质会出现灰绿色，C正确；C瓶和E瓶中的二氧化碳也可用溴麝香草酚蓝水溶液，可视察到水溶液由蓝变绿再变黄，D错误。]二、细胞呼吸方式的试验探究1．细胞呼吸方式的探究欲确认某生物的呼吸方式，应设置两套试验装置，如图所示(以发芽种子为例)：试验结果和结论：试验结果结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产生乳酸的无氧呼吸不动右移只进行产生乙醇的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生乙醇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2．物理误差的校正为使试验结果精确，除削减无关变量的干扰外，还应设置比照装置。比照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。(2024·江西抚州月考)下面三个装置可用于探讨萌发种子的呼吸作用方式及其产物，有关分析不正确的是()A．甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量B．乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸C．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2D．三个装置中的种子都必需进行消毒处理，都须要设置比照试验B[为解除微生物呼吸作用的影响，种子必需进行消毒处理，为解除无关变量(外界温度、气压等)对试验的影响，题述试验须要设置比照试验。若乙装置中种子进行有氧呼吸，就会有氧的消耗，产生的二氧化碳被NaOH溶液汲取，装置瓶内气体体积减小，液滴左移，若只进行无氧呼吸，则没有氧气的消耗，液滴不移动，故当装置乙有色液滴左移时，萌发的种子只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。](2024·山东齐鲁教科研协作体联考)如图是探究酵母菌呼吸方式类型的装置，下列说法正确的是()A．装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸B．装置一中液滴不移，装置二中液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸C．装置一中液滴左移，装置二中液滴不移动，说明酵母菌死亡D．装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸D[装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸，A错误，D正确。装置一中液滴不移，装置二中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸，B错误；装置一中液滴左移，装置二中液滴不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸，C错误。]三、细胞呼吸速率的测定1．试验装置2．指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2汲取量来表示。3．原理：组织细胞呼吸作用汲取O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液汲取，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。4．物理误差的校正(1)假如试验材料是绿色植物，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)假如试验材料是种子，为防止微生物呼吸对试验结果的干扰，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，应设置比照试验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。某同学用如右图所示试验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。试验所用毛细管横截面积为1mm2，试验起先时，打开软管夹，将装置放入25℃水浴中，10min后关闭软管夹，随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析正确的是()试验时间(min)101520253035液滴移动距离(min)032.565100130162.5A.图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动B．在20～30min内氧气的平均汲取速率为6.5mm3/minC．如将X换为清水，并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率D．增设的比照试验只需将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中B[X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向左移动；在20～30min内氧气的平均汲取速率为(130－65)×1÷10＝6.5(mm3/min)；果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸不产生CO2，无论是否进行无氧呼吸液滴都不会移动；比照试验应将装置中的果蝇幼虫换成等质量的死幼虫，并将该装置置于相同的环境中，重复上述试验。]1．如图是某探讨性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的试验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质)，下列有关试验装置和结果的分析，错误的是()A．通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸B．用水代替NaOH溶液设置装置2，通过装置2液滴的移动状况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸C．用水代替NaOH溶液设置装置2，假如装置1中液滴左移，装置2中液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸D．用水代替NaOH溶液设置装置2，装置2中液滴可能向左移D[烧杯中的NaOH溶液能汲取细胞呼吸产生的CO2，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸消耗O2的量，因此通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，由于水不汲取气体也不释放气体，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸释放的CO2量与消耗O2量的差值，假如液滴移动说明酵母菌进行了无氧呼吸，假如液滴不移动，说明酵母菌不进行无氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，假如装置1中液滴左移，说明有O2的消耗，可以推断出酵母菌进行了有氧呼吸，装置2中液滴右移，说明细胞呼吸释放的CO2量多于O2的消耗量，推断出酵母菌还进行了无氧呼吸；用水代替NaOH溶液设置装置2，由于葡萄糖作底物不行能出现O2的消耗量大于CO2的释放量的状况，所以装置2中液滴不行能向左移。]2．为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100mL锥形瓶中，加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培育液，密封后在最适温度下培育。培育液中的O2和CO2相对含量变更如图所示。有关分析错误的是()A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降B．t3时，培育液中葡萄糖的消耗速率比t1时快C．若降低10℃培育，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短D．试验后的培育液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色C[据图分析t1～t2段，O2的含量快速下降，因此有氧呼吸速率不断下降，A正确；据图分析可知，t1时刻和t3时刻酵母菌产生CO2的速率几乎一样，而t3时刻酵母菌主要进行无氧呼吸，产生相同量的CO2时无氧呼吸消耗的葡萄糖量比有氧呼吸多，故t3时刻葡萄糖消耗的速率比t1时刻快，B正确；题中信息说明，酵母菌是在最适温度条件下培育的，降低温度则酶的活性下降，O2相对含量达到稳定所需时间延长，C错误；随着培育液中O2含量的下降，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，酸性重铬酸钾与酒精发生化学反应变成灰绿色，D正确。]3．下图为探究酵母菌呼吸方式的试验设计装置。下列叙述正确的是()A．试验自变量为温度B．试验因变量为CO2的多少C．空气泵泵入的气体应先除去O2D．乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去CO2B[该试验的自变量是氧气的有无，温度属于无关变量，A错误；该试验通过Ca(OH)2溶液检测CO2的产生量，B正确；空气泵通入气体是为有氧呼吸供应O2，但应先除去泵入气体中的CO2，C错误；乙、丙两试管的培育液需煮沸(除去CO2)冷却后再加入干酵母，避开高温杀死酵母菌，D错误。]核心素养之试验——对比试验与比照试验分析[技能必备]1．比照试验及其类型一个试验包括试验组和比照组——试验组是接受自变量处理的对象组，比照组(限制组)是不接受自变量处理的对象组。常用的比照类型有以下几种：(1)空白比照比照组为不作任何处理的对象组。这里的不作处理，并非什么因素都不赐予，而是针对试验所要探讨的因素不赐予，以体现试验因素的有无对试验结果的影响。如“探究影响酶活性的条件”试验中：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1号试管加1mL蒸馏水空白比照组,2号试管加1mL盐酸溶液试验组,3号试管加1mLNaOH溶液试验组))(2)自身比照试验与比照在同一个对象上进行，不另设比照组。如“探究植物细胞的吸水和失水”试验，即是典型的自身比照———试验处理前的对象状况为比照组，试验处理后的对象变更为试验组。(3)条件比照给比照组施以某种试验处理，但不是所探讨的试验因素，以突出试验实施的处理因素与试验所探讨因素的差异，从一个侧面衬托试验因素对试验结果所造成的影响。如肺炎双球菌转化试验中以下两组试验：S型菌DNA＋R型活菌eq\o(→,\s\up7(混合培育))S型菌落＋R型菌落(试验组)：S型菌DNA＋DNA酶＋R型活菌eq\o(→,\s\up7(混合培育))R型菌落(条件比照组)。(4)相互比照不单设比照组，而是几个试验组相互比照。如“探究影响酶活性的条件”试验中，探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个试验组来探究，进行相互比照，以得出相应的试验结论。2．对比试验及其特点(1)含义：设置两个或两个以上的试验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与试验对象的关系，这样的试验叫作对比试验。(2)举例：探究酵母菌细胞呼吸类型试验中，须要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个试验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比试验也是科学探究中常用的方法之一。试验设计中的“平行重复原则”在试验设计中为了避开试验结果的偶然性，必定对所做试验进行足够次数的重复，以获得多次试验结果的平均值，保证明验结果的精确性。eq\o(,,\s\do4(,))[技能展示]1．(2024·广西重点中学联考)在探究试验的设计过程中，往往要设置比照试验，下列有关叙述中正确的是()A．只能设置两个试验组，互为比照试验B．在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的试验中，产物不同，即酒精和CO2构成比照试验C．进行比照试验是为了探究某种因素与试验对象的关系D．只要试验现象明显，有无比照试验对试验结论没有影响C[进行比照试验是为了探究某种因素与试验对象的关系，依据须要可设置两个或两个以上的试验组，A错误、C正确；在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的试验中，反应条件即有氧和无氧构成比照，而非产物构成比照，B错误；只有与比照试验做比较，才能精确说明某种因素与试验对象的关系，若没有比照试验，得出的结论往往是不科学、不严谨的，D错误。]2．(2024·湖北黄冈调研)下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式试验的叙述正确的是()A．选择酵母菌为试验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培育B．通过设