2027创新设计一轮生物第9讲　细胞呼吸的原理和应用

SHENGWUXUE细胞呼吸的原理和应用第9讲课标要求说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。考情分析1.探究酵母菌细胞呼吸的方式2025·安徽卷，4；2025·浙江6月选考，9；2023·浙江1月选考，162.细胞呼吸的方式和过程2025·贵州卷，3；2025·江西卷，1；2025·河北卷,15；2025·黑吉辽蒙卷，16；2025·江苏卷，2；2025·山东卷,4;2025·重庆卷,13;2025·甘肃卷，3；2024·江苏卷，6；2024·重庆卷，7；2024·湖北卷，9；2024·安徽卷，3；2024·江西卷，5、21；2024·广东卷，5；2024·贵州卷，17；2023·全国乙卷，3；2023·山东卷，4;2023·天津卷，1；2023·山东卷，4；2023·广东卷，7；2023·重庆卷，103.细胞呼吸的影响因素及应用2025·福建卷，13；2025·河南卷，4；2025·云南卷，17；2024·湖北卷，1；2024·甘肃卷，3；2023·新课标卷，2；2023·山东卷，41目

录探究酵母菌细胞呼吸的方式24细胞呼吸的方式与过程3细胞呼吸的影响因素及应用情境·探究·长句考点一探究酵母菌细胞呼吸的方式核心要点·再研典型例题·深研1.实验原理溴麝香草酚蓝重铬酸钾2.实验设计思路——______实验对比教材中对比实验的实例有：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探究光合作用中氧气的来源实验；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。3.实验步骤 (1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液) (2)检测CO2的产生，装置如图所示(3)检测酒精的产生自A、B瓶中各取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。提醒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。重铬酸钾4.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____/快无变化乙组(无氧)变浑浊程度____/慢出现______色高低灰绿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。酒精考向

探究酵母菌细胞呼吸的方式[科学探究]1.(2022·河北卷，4)关于呼吸作用的叙述，正确的是(

) A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体 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B解析能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的成分是二氧化碳，酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳，A错误；种子萌发时种子中的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，B正确；有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，C错误；酸性的重铬酸钾可用于检测酒精，两者反应呈灰绿色，而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色，D错误。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解析酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是无关变量，A错误；酵母菌可利用的氧气量是本实验的自变量，B错误；消耗等量葡萄糖进行有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多，D错误。C3.(2026·湖北黄石二中联考)酵母菌在有氧和无氧条件下都能生活。某兴趣小组为探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图实验装置。下列相关叙述错误的是(

)DA.甲装置中的NaOH溶液和澄清石灰水分别用于吸收和检测CO2B.将乙装置酵母菌的培养时间适当延长，这有利于检测酒精C.甲装置间歇性地通入空气时，间隔时间不能太长，否则会有酒精产生D.将乙装置澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液后，溶液由橙色变为绿色解析甲装置用于探究酵母菌的有氧呼吸，NaOH溶液用于吸收空气中的CO2，澄清石灰水用于检测有氧呼吸的产物CO2，A正确；乙装置用于探究酵母菌的无氧呼吸，由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将乙装置酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，这有利于检测酒精，B正确；甲装置间歇性地通入空气时，间隔时间不能太长，否则酵母菌会因缺少氧气而进行无氧呼吸产生酒精，C正确；将乙装置澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液后，溶液会由蓝变绿再变黄，D错误。A.甲装置中的NaOH溶液和澄清石灰水分别用于吸收和检测CO2B.将乙装置酵母菌的培养时间适当延长，这有利于检测酒精C.甲装置间歇性地通入空气时，间隔时间不能太长，否则会有酒精产生D.将乙装置澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液后，溶液由橙色变为绿色教材规定实验中的“显色”归纳考点二细胞呼吸的方式与过程核心要点·再研典型例题·深研1.有氧呼吸二氧化碳和水大量ATP细胞质基质线粒体基质大量能量[深度思考]

有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段被利用？产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成？

提示有氧呼吸反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段被利用；产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成。(1)写出有氧呼吸的总反应式___________________________________________(2)能量转化少量能量储存至________中，大部分能量则以______形式散失。ATP热能2.无氧呼吸没有氧气不完全乳酸酒精和CO2①无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。②人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。③不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。

3.细胞呼吸方式的判断(1)人体细胞和酵母细胞有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与。(2025·江苏卷，2B)(

)提示有氧呼吸第二阶段不需要O2参与。(2)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(2024·江西卷，5C)(

)提示有氧呼吸第二阶段丙酮酸分解的过程消耗水。(3)线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。(2023·湖南卷，2C)(

)提示有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质。×××(4)每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多。(2023·全国乙卷，3C)(

)提示两种无氧呼吸过程都只有第一阶段产生能量，两个都是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，所以每分子葡萄糖经两种无氧呼吸产生的ATP相等。(5)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。(2021·湖南卷，12C)(

)(6)葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜。(2021·湖北卷，1A)(

)提示葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体内膜。×√×(7)癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。(2020·山东卷，2B)()提示无氧呼吸第二阶段不产生ATP。(8)马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(2019·全国卷Ⅱ，2C)(

)提示无氧呼吸在第一阶段(产生丙酮酸的过程)会产生少量的ATP。××考向1

细胞呼吸的过程[生命观念]1.(2025·山东卷，4)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是(

)A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADHD.经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失B解析有氧呼吸第一阶段的物质变化为葡萄糖分解为丙酮酸和NADH(不需要氧气的参与)，第二阶段丙酮酸和H2O反应产生CO2和NADH(不需要氧气直接参与)，A错误，B正确；无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段完全相同(产生NADH)，无氧呼吸第二阶段的物质变化是丙酮酸和NADH反应产生乳酸或者酒精和CO2，无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，因此在无氧呼吸过程中葡萄糖分子中的大部分能量储存在酒精或乳酸中，C、D错误。2.(2025·甘肃卷，3)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，下列叙述正确的是(

)A.状态3呼吸不需要氧气参与B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0D.相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大C解析线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，需要氧气参与，A、B错误；葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确；NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参与有氧呼吸第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。3.(2024·江苏卷，6)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是(

)CA.该细胞器既产生ATP也消耗ATPB.①②分布的蛋白质有所不同C.有氧呼吸第一阶段发生在③D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所解析题图所示的细胞器为线粒体，线粒体是细胞呼吸的主要场所，可以分解有机物产生ATP，同时在线粒体内部可以合成蛋白质、DNA等，需要消耗ATP，A正确；线粒体外膜和内膜功能不同，所以分布的蛋白质有所不同，B正确；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，C错误；②是线粒体内膜，消耗O2，和[H]发生反应生成H2O，③是线粒体基质，在该场所发生的反应为丙酮酸和水反应生成CO2，D正确。A.该细胞器既产生ATP也消耗ATPB.①②分布的蛋白质有所不同C.有氧呼吸第一阶段发生在③D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所4.(2025·河北卷，14改编)玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析错误的是(

)BA.线粒体中的[H]可来自细胞质基质B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强解析细胞呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，该阶段会产生[H],在细胞进行有氧呼吸时可进入线粒体中参与有氧呼吸的第三阶段，所以线粒体中的[H]可来自细胞质基质，A正确；

由题意可知，T蛋白有利于有氧呼吸的进行，而突变体缺失T基因，结合题图可知，突变体的丙酮酸相对含量比野生型高，其有氧呼吸的第二阶段可能减弱，B错误；A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强T蛋白缺失会造成线粒体内膜受损，所以突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻，C正确；突变体有氧呼吸的第三阶段受阻，

使有氧呼吸强度减弱，而无氧呼吸产生的乳酸增多，说明其无氧呼吸增强，D正确。A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强细胞呼吸中[H](NADH)和ATP的来源与去向(1)有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路(2)无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗，没有积累。

考向2细胞呼吸方式的判断[科学思维]5.(2024·广东卷，5)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(

)A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱C.有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快D.无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATPD解析碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所，不能正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获取更多的能量，生长速度比△sqr快，C正确；无氧呼吸发生在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错误。6.(2023·全国乙卷，3)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(

)CA.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP解析在时间a之前，因为没有CO2释放，所以不可能是产生酒精的无氧呼吸过程，只能是产生乳酸的无氧呼吸过程，A正确；在a～b时间内，因为此时仍然处于无氧条件下，产生CO2表明进行了产生酒精和CO2的过程，B正确；两个无氧呼吸过程都只有第一阶段产生能量，两个都是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，所以每分子葡萄糖经无氧呼吸产生的ATP相等，C错误；酒精是脂溶性物质，跨膜运输方式是自由扩散，不消耗能量，D正确。A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP考点三

细胞呼吸的影响因素及应用核心要点·再研典型例题·深研1.细胞呼吸的影响因素无氧呼吸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__________，利于根系对无机盐的吸收有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸厌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考向1

细胞呼吸的影响因素[科学思维]1.(2025·河南卷，4)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B解析酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中，该阶段不消耗氧气，氧气消耗发生在有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，该阶段生成的ATP最多，A、C错误；酶的活性受温度影响，低温会抑制酶Ⅰ的活性，降低有氧呼吸第二阶段的反应速率，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确；由题意可知，酶Ⅰ活性与甜菜根重呈正相关，在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制酶Ⅰ的活性，从而影响有氧呼吸，不利于甜菜块根的生长，甜菜产量也会降低，D错误。2.(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解析大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程，这些过程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，抑制了根系细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根系细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。考向2细胞呼吸的应用[社会责任]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A解析措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A合理；措施③风干储藏可以减少自由水含量，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高光能利用率，促进光合作用，B不合理；措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C不合理；措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是控制作物的开花，D不合理。4.(2025·云南卷，17)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±0.0056.114±0.013疏松组0.467±0.0042.233±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。有氧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导度降低暗反应(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)。

合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等解析

(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。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，叶片气孔导度降低，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。情境·探究·长句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