第3单元　第14讲　探究酵母菌细胞呼吸的方式、细胞呼吸原理的应用

第三单元细胞的代谢第14讲探究酵母菌细胞呼吸的方式、细胞呼吸原理的应用1.举例说明细胞呼吸原理的应用；2.实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式。壹实验6探究酵母菌细胞呼吸的方式1.

实验材料2.

实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋_________溶液)。(2)检测CO2产生的多少，装置如下图所示。葡萄糖(3)检测酒精的产生：从A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→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3.

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甲组(有氧)变浑浊程度___/快无变化乙组(无氧)变浑浊程度___/慢出现______色注意：由于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培养液中的_________。高低灰绿葡萄糖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，在无氧条件下进行细胞呼吸产生____________。酒精和CO25.

【教师选讲】萌发种子细胞呼吸类型的确定(以葡萄糖为分解底物)(1)种子呼吸装置，如下图所示(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误差校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。装置三实验素养一、实验基本理论——探究酵母菌细胞呼吸方式实验中的变量分析探究课题有氧呼吸无氧呼吸自变量______的有无自变量控制空气的通入、保证O2的充分供应(空气通入_________溶液中，除去CO2)先将锥形瓶内氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶(排除有氧呼吸的干扰)无关变量温度、营养物质的浓度和总量等，相同且适宜因变量酵母菌的呼吸产物，即产生CO2的多少、酒精的有无氧气NaOH二、无关变量的消除与对比实验1.

若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行______处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。2.

对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。下列教材实验中属于对比实验的实例有_________(填标号)。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比较过氧化氢在不同条件下的分解。遮光①②③1.(2024·海安期初)某同学用质量分数为5%的葡萄糖溶液培养酵母菌，探究酵母菌的细胞呼吸方式。相关叙述正确的是(

)A.泵入的空气通过NaOH溶液可以控制有氧和无氧条件B.应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽培养液中的葡萄糖C.无氧条件下的培养液遇酸性重铬酸钾会出现橙色反应D.根据溴麝香草酚蓝溶液是否变成黄色来判断呼吸方式B【解析】泵入的空气通过NaOH溶液是为了排除空气中二氧化碳的干扰，不可以控制无氧条件，A错误；应将酵母菌的培养时间适当延长，以耗尽培养液中的葡萄糖，便于酒精的检测，B正确；无氧条件下的培养液中酵母菌进行无氧呼吸，产物是乙醇，遇酸性重铬酸钾会出现灰绿色反应，C错误；无氧呼吸和有氧呼吸都能产生二氧化碳，都可以使溴麝香草酚蓝溶液变成黄色，因此无法根据溴麝香草酚蓝溶液是否变成黄色判断呼吸方式，D错误。2.(2024·扬州期末)某生物兴趣小组利用酵母菌探究细胞呼吸类型，实验装置如下图所示，下列相关叙述正确的是(

)A.选用酵母菌作为实验材料的原因是酵母菌属于单细胞原核生物B.实验的自变量是有无氧气，而温度、培养液浓度等均是无关变量C.甲装置探究的是酵母菌可以进行无氧呼吸，而乙组装置为对照组D.甲、乙两装置可以根据澄清的石灰水是否变浑浊判断酵母菌的呼吸方式酵母菌呼吸实验示意图B【解析】酵母菌是单细胞真核生物，A错误；该实验的自变量应该是有无氧气，而温度、培养液浓度等均是无关变量，实验设计中无关变量的要求是相同且适宜，B正确；甲装置中的酵母菌处于无氧环境，探究的是酵母菌可以进行无氧呼吸，而乙装置处于有氧条件下，能进行有氧呼吸，因此乙组装置也为实验组，该实验为对比实验，C错误；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都会产生CO2，CO2使澄清的石灰水变浑浊，D错误。贰考点影响细胞呼吸的因素和应用影响细胞呼吸的因素包括内部因素(如___的种类和数量)和外部环境因素，其中外部环境因素影响机理及其应用如下：1影响细胞呼吸的主要因素因素曲线模型影响机理实践应用温度主要是通过影响_____________来实现的。最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受抑制______下贮存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，以______细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量酶呼吸酶的活性低温降低因素曲线模型影响机理实践应用O2浓度在O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；O2浓度大于零且小于a%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为a%及以上时，只进行____________适当______氧气浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间有氧呼吸降低因素曲线模型影响机理实践应用CO2浓度CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会______细胞呼吸的进行在蔬菜和水果的保鲜中，______CO2的浓度，可提高保鲜效果抑制增加因素曲线模型影响机理实践应用H2O在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱将种子______，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储存时间风干2细胞呼吸原理的应用实例应用主要目的工业发酵罐酿酒先通气后密封酵母菌先进行____________大量繁殖，再进行____________产生酒精用“创可贴”等敷料包扎伤口避免___氧病原菌的繁殖作物栽培中及时松土透气促进根细胞进行____________，利于根系的生长和对无机盐的吸收有氧呼吸无氧呼吸厌有氧呼吸应用主要目的稻田定期排水防止根细胞长期进行____________，产生的______对根细胞有毒害作用，导致烂根伤口较深时，需注射破伤风抗毒血清防止破伤风芽孢杆菌进行____________而大量繁殖提倡慢跑等有氧运动避免积累过多的______而使肌肉酸胀无力无氧呼吸酒精无氧呼吸乳酸思辨小练1.

判断下列说法的正误：(1)中耕松土适时排水，就是通过改善氧气供应来促进作物根部的呼吸作用，以利于作物的生长。(

)(2)播种前浸种可以提高种子的含水量，抑制呼吸作用。(

)提示：播种前浸种可以提高种子的含水量，促进呼吸作用。(3)所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量。(

)√×√2.

蔬菜、水果保鲜与种子贮藏所需条件是否相同？请说明。提示：不完全相同。蔬菜、水果保鲜与种子贮藏均需低氧，蔬菜保鲜应保持零上低温和适宜的环境湿度，而种子贮藏则应保持干燥，可以是零下低温。1考向1影响细胞呼吸的因素

(多选)(2024·山东卷)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是(

)A.p点为种皮被突破的时间点B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多ABD【解析】由图可知，p点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确；Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH值相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。2考向2细胞呼吸原理的应用

(2025·苏州期初)苹果果实成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为呼吸跃变，呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是(

)A.呼吸作用增强，果实内乳酸含量上升B.呼吸作用减弱，糖酵解产生的CO2减少C.用乙烯合成抑制剂处理，可延缓呼吸跃变现象的出现D.果实贮藏在低温条件下，可使呼吸跃变提前发生C【解析】苹果果实细胞无氧呼吸不产生乳酸，产生的是酒精和二氧化碳，A错误；糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，该过程中没有CO2产生，B错误；乙烯能促进果实成熟和衰老，因此用乙烯合成抑制剂处理，可延缓细胞衰老，从而延缓呼吸跃变现象的出现，C正确；果实贮藏在低温条件下，酶的活性比较低，细胞更不容易衰老，能延缓呼吸跃变现象的出现，D错误。叁配套精练一、单项选择题1.(2022·浙江6月卷)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是(

)A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2C．梨果肉细胞无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATPD．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量【解析】制作酸奶利用的是乳酸菌的乳酸发酵，乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2产生，B错误。B2.(2024·南京期末)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．用酸性重铬酸钾溶液检验酵母菌无氧呼吸产生的酒精，要先耗尽培养液中葡萄糖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【解析】酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，各组之间应保持等量且适宜，A错误；探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，氧气的有无是自变量，B错误；由于葡萄糖也可与酸性重铬酸钾反应，用酸性重铬酸钾溶液检验酵母菌无氧呼吸产生的酒精，要先耗尽培养液中葡萄糖，C正确；葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多，无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量少，等量的葡萄糖有氧呼吸释放的能量多于无氧呼吸，D错误。3.(2025·盐城八校联考)下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是(

)A．用透气的纱布包扎伤口可避免组织细胞缺氧死亡B．水稻在水淹状态下，根细胞释放的CO2都来自无氧呼吸C．粮食种子适宜储藏在零上低温、低氧和中等湿度的环境中D．硝化细菌、根瘤菌等原核生物有氧呼吸的主要场所不是线粒体D【解析】由于氧气能抑制破伤风杆菌的无氧呼吸，所以在包扎伤口时，选用透气的纱布进行包扎，以抑制破伤风杆菌的无氧呼吸，而不是避免组织细胞缺氧死亡，A错误；水淹状态下，根细胞缺氧，产生的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸，B错误；粮食种子适宜储藏在低温、低氧和干燥的环境中，C错误；硝化细菌、根瘤菌等原核生物无线粒体，因此其有氧呼吸的主要场所不是线粒体，D正确。4.(2024·甘肃卷)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【解析】大多数矿质元素的吸收需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精等有害物质，D正确。5.(2024·海安高级中学)用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸。首先对酵母菌培养液离心处理，然后将获取的酵母菌沉淀破碎并再次离心，把含酵母菌细胞质基质的上清液、只含酵母菌细胞器的沉淀物及未离心处理过的酵母菌培养液分装在甲、乙、丙3支试管内，同时向各试管中加入等量、等浓度的葡萄糖溶液，均供氧充足，一段时间后，得到葡萄糖和CO2的相对含量变化，如图所示。下列说法正确的是(

)CA．图1对应试管甲，其产生的CO2中氧元素来自葡萄糖和水B．图2对应试管丙，反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精C．图3对应试管乙，实验结果表明葡萄糖不能进入线粒体分解D．图1和图2对应的试管中消耗等量的葡萄糖释放的能量相等【解析】试管甲含有酵母菌细胞质基质的上清液，可进行无氧呼吸，对应图2，产生的二氧化碳中的氧来自葡萄糖，A错误；试管丙中含有未离心处理过的酵母菌培养液，供氧充足，可进行有氧呼吸，对应图1，B错误；试管乙只含酵母菌细胞器的沉淀物，对应图3，试管乙葡萄糖无消耗，实验结果表明葡萄糖不能进入线粒体分解，C正确；图1为有氧呼吸，图2为无氧呼吸，消耗等量的葡萄糖，前者释放的能量多于后者，D错误。6.

下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是(

)A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气B．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C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用B【解析】南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，应在低氧和低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B错误；油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。7.(2024·镇江期末改编)下列关于细胞呼吸原理在生产和生活中应用的叙述，正确的是(

)A．袋装酸奶中的乳酸菌无氧呼吸产生CO2，会产生胀袋现象B．适时排水能促进根系呼吸作用，有利于根吸收矿质元素C．低温或低氧环境都能抑制水果细胞中呼吸酶的活性D．用酵母菌发酵产酒初期应严格避免空气进入B【解析】乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2，A错误；适时排水能促进根系呼吸作用，为根细胞吸收矿质元素供能，B正确；低温能抑制水果细胞中呼吸酶的活性，低氧不影响酶活性，C错误；酵母菌是兼性厌氧菌，发酵产酒初期可以适当通入空气，促进酵母菌繁殖，D错误。8.(2024·扬州期末)下图表示黑暗条件下，大气温度及氧浓度对某植物组织产生CO2的影响，下列相关叙述错误的是(

)

甲

乙A．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与细胞呼吸有关酶的活性B．图甲中A点与C点相比，A点的呼吸速率低于C点C．图乙中D、E、F三点中E点对应的氧浓度可能更有利于贮藏水果和蔬菜D．图乙中D～E段有氧呼吸逐渐减弱，E～F段有氧呼吸逐渐增强D【解析】图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性，从而影响呼吸作用，A正确；图甲中A点与C点相比，A点二氧化碳释放量少于C点，A点的呼吸速率低于C点，B正确；贮藏水果和蔬菜主要应该降低植物的呼吸作用，乙图E点时释放的二氧化碳最少，相比D、F点，此时细胞呼吸最弱，因此图乙中E点对应的氧浓度可能更有利于贮藏水果和蔬菜，C正确；图乙中由D到E，氧浓度增加，无氧呼吸受到抑制，无氧呼吸逐渐减弱，细胞开始进行有氧呼吸，且随着氧气浓度增加，有氧呼吸逐渐增强，由E到F，随着氧浓度的增加，有氧呼吸增强，D错误。9.(2024·常州期末)为研究低氧环境对两个黄瓜品种根系细胞呼吸的影响，科研人员进行了相关实验，结果如图所示。下列叙述正确的是(

)A．正常通气下，品种A和B的根系细胞消耗的O2量等于产生的CO2量B．品种B对低氧的敏感性高于品种A，这取决于无氧呼吸第二阶段有关酶的含量C．低氧环境下，两个黄瓜品种根系细胞中丙酮酸分解为酒精的过程均不产生ATPD．低氧组属于实验组，该组内的低氧处理属于自变量C【解析】据图分析，正常通气时，测得的根系中有少量的酒精，说明黄瓜根细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸(酒精发酵)，此时品种A和品种B的根系细胞消耗的O2量均小于产生的CO2量，A错误。由图可知，正常通气时，A、B两个品种的根系细胞产生的酒精含量相同；低氧条件下，相同时间内品种A比品种B产生的酒精更多，酒精会对根系产生一定的毒害作用，说明品种B比品种A更适应低氧环境，品种B对低氧的敏感性低于品种A，这可能与品种B中与无氧呼吸有关的酶含量少有关，B错误。低氧胁迫下，根细胞中丙酮酸分解为酒精的过程是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生ATP，C正确。本实验为研究低氧胁迫对A、B两个黄瓜品种根系细胞呼吸的影响，所以自变量为氧气浓度和黄瓜品种，因变量为酒精含量，其余的为无关变量，D错误。10.(2024·无锡期末)《黄帝内经·灵枢·五味》曰：“谷不入，半日则气衰，一日则气少矣。”中医理论认为，“气”的实质是人体活动时产生的能量。下列叙述错误的是(

)A．“谷”中主要的储能物质是由同一种单体连接成的多聚体B．人体细胞产“气”的过程是有机物逐步脱氢的过程C．正常情况下，人体细胞产生“气”的同时都会释放CO2D．健康人因“谷不入”出现气衰时，血液中的胰高血糖素含量增加C【解析】“谷”中主要的储能物质是淀粉，淀粉属于多糖，是由葡萄糖连接成的多聚体，A正确；“气”的实质是人体活动时产生的能量，细胞呼吸是人体细胞产生能量的唯一方式，所以人体细胞产“气”的过程是有机物逐步脱氢的过程，B正确；人体细胞无氧呼吸时会产生乳酸和少量能量，所以人体细胞产生“气”的同时不一定有CO2的产生，C错误；“谷不入”导致血糖含量下降，细胞呼吸减弱导致气衰，胰高血糖素可以促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，使血糖含量升高，提供细胞呼吸的底物，促进细胞呼吸产生能量，D正确。二、多项选择题11.

为了探究酵母菌无氧呼吸的产物，生物兴趣小组同学利用下图所示装置进行了实验。相关叙述正确的是(

)A．葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需高温煮沸以去除溶解氧B．葡萄糖溶液的浓度应适宜，使酵母菌保持正常的活性C．温度计读数上升是无氧呼吸过程合成ATP所致D．使澄清石灰水变浑浊的CO2来自酵母菌的细胞质基质BD【解析】葡萄糖溶液需高温煮沸以去除溶解氧，但和酵母菌混匀后不需高温煮沸，否则会杀死酵母菌，A错误；葡萄糖溶液的浓度过低不足以提供酵母菌生活，浓度过高会导致酵母菌失水死亡，所以葡萄糖溶液的浓度应适宜，使酵母菌保持正常的活性，B正确；温度计读数上升是无氧呼吸过程放热所致，C错误；题图装置中酵母菌进行无氧呼吸，无氧呼吸的场所是细胞质基质，所以使澄清石灰水变浑浊的CO2来自酵母菌的细胞质基质，D正确。12.(2024·南通三调)锈赤扁谷盗是一种储粮害虫。科研人员研究了温度和小麦含水量对锈赤扁谷盗呼吸速率的影响，结果见下表。实验前小麦经过高温烘干和杀虫处理，并通过添加蒸馏水调节小麦含水量，每组加入相同数量的锈赤扁谷盗，下列叙述正确的有(

)小麦含水量/%不同温度下呼吸速率/(CO2μL·L－1·min－1·头－1)25℃30℃35℃120.140.210.29130.150.230.34140.160.270.52BCA.为了维持正常的体温，环境温度越低，锈赤扁谷盗的代谢速率越快B．一定范围内可以通过检测二氧化碳的浓度变化来实现对锈赤扁谷盗的监测C．低温环境既有利于抑制仓储粮食自身的呼吸作用，又能抑制锈赤扁谷盗的呼吸作用D．粮食入仓前要尽量晒干以去除细胞内的自由水和结合水，有利于控制锈赤扁谷盗的数量【解析】锈赤扁谷盗不是恒温动物，此外，由表中数据看，相同含水量条件下，环境温度越低，锈赤扁谷盗的呼吸速率越低，A错误；粮食晒干主要是去除自由水，不能去除结合水，D错误。三、非选择题13.(2024·贵州卷)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。回答下列问题：(1)正常情况下，作物根细胞