备考2024届高考生物一轮复习讲义第三章细胞代谢课时3细胞呼吸的原理和应用考点2细胞呼吸方式的探究与判断

这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第三章细胞代谢课时3细胞呼吸的原理和应用考点2细胞呼吸方式的探究与判断，共6页。
1.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）实验原理
（2）实验思路——对比实验
（3）实验过程
2.细胞呼吸方式的判断（以真核生物为例）
（1）依据反应方程式和发生场所判断细胞呼吸的方式
（2）通过液滴移动法判断细胞的呼吸方式
①实验装置（以发芽种子为例，糖类为呼吸底物）
装置1装置2
②实验原理
③实验现象和结论
提醒（1）为防止其他微生物细胞呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、对所测种子进行消毒处理。
（2）若选用绿色植物作实验材料测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物进行光合作用会干扰呼吸速率的测定。
基础自测
1.分析下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的叙述，判断正确与否。
（1）检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液。（ √ ）
（2）本实验中，葡萄糖溶液的浓度、温度、pH等因素对实验结果的影响可以忽略不计。（× ）
提示 葡萄糖溶液浓度太大，会使酵母菌细胞失水，进而导致代谢水平降低甚至死亡；温度、pH等因素会影响与呼吸作用有关的酶的活性。
（3）实验开始前将检测试剂与葡萄糖溶液混匀后加入锥形瓶，可随时观察实验现象的变化，及时分析并得出结论。（× ）
提示 石灰水呈碱性、重铬酸钾需在酸性条件下发挥作用，这些试剂会改变溶液pH进而影响酵母菌的细胞代谢，会导致实验失败。
2.分析下列有关“液滴移动法判断细胞呼吸的方式”实验装置的叙述，判断正确与否。
（1）为避免杂菌污染干扰实验结果，应将实验用器具、材料等进行灭菌处理。（× ）
提示 对种子进行灭菌处理会使其死亡，观察不到预期的实验结果，对所测种子应进行消毒处理。
（2）若选用绿色植物作实验材料测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理。（ √ ）
提示 若置于光下，植物会进行光合作用进而干扰实验结果。
3.运用同位素标记法研究卡尔文循环—研究酵母菌呼吸方式[2023天津，T5B]。（× ）
4.用溴麝香草酚蓝溶液检测发酵液中酒精含量的多少，可判断酵母菌的呼吸方式[2022江苏，T5D]。（× ）
5.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[2022河北，T4D]。（× ）
深度思考
1.酸性重铬酸钾溶液可以检测有无酒精存在，这一原理在日常生活中有什么用处？请举一例。
提示 可以用来检测汽车司机是否酒驾。
2.葡萄糖也能与酸性重铬酸钾溶液发生颜色反应，在探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验中，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.有同学认为左侧实验存在不妥之处，请指出不妥之处并提出可行的方案。（提示：从实验的对照原则入手）
提示 缺乏对照实验，应另取一套装置，除将发芽种子换成等量煮熟种子外，其他条件与装置2相同。
4.能否利用左侧装置1测定有氧呼吸的速率？请分析说明。（提示：红色液滴移动的距离与细胞呼吸速率有关）
提示 能。种子进行有氧呼吸时吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使装置内气压降低，刻度管内的红色液滴左移。单位时间内红色液滴左移的距离可表示有氧呼吸的速率。
研透高考 明确方向
命题点1 通过实验探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.[2023浙江1月]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（C ）
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 在探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，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该实验的自变量，B错误；1分子葡萄糖经有氧呼吸可产生6分子CO2，1分子葡萄糖经无氧呼吸可产生2分子酒精和2分子CO2，故可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸释放的能量比无氧呼吸释放的能量多，D错误。
2.[2021广东改编]秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液（含5％葡萄糖）培养酵母菌并探究其细胞呼吸（如图所示）。下列叙述正确的是（D ）
A.培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C.实验过程中取酵母菌培养液加斐林试剂后立刻出现砖红色沉淀
D.实验中增加甲瓶中的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
解析 培养开始时，培养瓶中含有氧气，酵母菌主要进行有氧呼吸，另外酸性条件会影响酵母菌的活性，故不能在开始时加入酸性重铬酸钾检测乙醇的生成，A错误；CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，B错误；纤维素的彻底水解产物为葡萄糖，实验过程中取酵母菌培养液加斐林试剂后，需要在水浴加热的条件下才可出现砖红色沉淀，C错误；底物的量是一定的，因此增加甲瓶中的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
命题点2 液滴移动法探究细胞呼吸的方式或速率
3.某兴趣小组利用小鼠的小肠上皮细胞设计了如图所示的实验：广口瓶内盛有某适宜浓度的葡萄糖溶液以及活的小肠上皮细胞，溶液中还含有一些细胞生活所必需的物质（浓度影响忽略不计）。实验初期，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动。下列说法错误的是（B ）
A.装置内O2含量变化是引起红色液滴移动的直接原因
B.随实验时间的延长，红色液滴可能相继出现不再移动和向右移动的情况
C.若换用等质量的小鼠成熟红细胞为实验材料，实验现象是不相同的
D.增设添加呼吸抑制剂的实验组，可探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否消耗能量
解析 KOH溶液能吸收呼吸作用产生的CO2，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动是由于呼吸作用消耗了O2，A正确。随实验时间的延长，小肠上皮细胞先进行有氧呼吸消耗O2产生CO2，CO2被KOH溶液吸收，瓶内气压减小，引起红色液滴左移；当O2耗尽之后，小肠上皮细胞进行无氧呼吸，不消耗O2，产物只有乳酸，瓶内气压不变，红色液滴不再移动，B错误。小鼠成熟红细胞只进行无氧呼吸，液滴始终不移动，而小肠上皮细胞的实验现象是液滴先左移，O2耗尽后，液滴不再移动，C正确。增设添加呼吸抑制剂的实验组，细胞呼吸减弱，能量供应不足，检测溶液中葡萄糖浓度变化情况，可探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否消耗能量，D正确。
4.[8分]将用消毒剂清洗过（不影响种子的生命活力）的萌发的小麦种子（呼吸底物为葡萄糖）放入下列装置，在温度不变、压力为一个大气压的情况下测定萌发种子的呼吸速率。
（1）该实验应该存在一个对照组，对照组的具体设置为 在装置中放入用消毒剂清洗过的等量煮熟的萌发的小麦种子，无关变量保持相同且适宜 。
（2）液滴移动过程中，细胞呼吸的产物可能有 水、CO2和酒精 。
（3）用等量的蒸馏水替代CO2吸收剂，其他条件不变，重复图示实验，如果发现有色液滴不移动，则说明种子进行了怎样的生理活动？ 萌发的小麦种子只进行有氧呼吸 。判断依据是 有色液滴不移动，说明萌发的小麦种子吸收O2和释放CO2的量相等 。
解析 （1）该实验应该设置一个对照组，对照组的具体设置应为在装置中放入用消毒剂清洗过的等量煮熟的萌发的小麦种子，无关变量保持相同且适宜。（2）液滴移动过程中，刚开始锥形瓶中含有O2，细胞进行有氧呼吸，产物是水和CO2，后来O2消耗殆尽，细胞进行无氧呼吸，产物是酒精和CO2。因此液滴移动过程中，细胞呼吸的产物可能有水、CO2和酒精。（3）若用等量的蒸馏水替代CO2吸收剂，其他条件不变，重复题图所示实验，如果发现有色液滴不移动，说明萌发的小麦种子吸收的O2和释放的CO2的量相等，只进行有氧呼吸。
命题变式
[条件改变型]如果将小麦种子换成等质量的油菜种子（主要成分是脂肪，C、H比例高于葡萄糖），其他条件不变，重复题图所示实验，预计有色液滴移动的距离 大于 （填“大于”“小于”或“等于”）图示实验结果，原因是 与葡萄糖相比，脂肪中的C、H比例高，等质量的脂肪和葡萄糖氧化分解时，脂肪有氧呼吸消耗的O2多 。
命题点3 细胞呼吸类型的判断
5.[全国Ⅰ高考]种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（D ）
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
解析 在反应底物是葡萄糖的情况下，细胞进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸均可产生CO2，其中产乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等，有氧呼吸不产生乙醇，因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等，说明细胞只进行无氧呼吸，A正确；根据有氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，B正确；根据无氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞无氧呼吸产物是乳酸，则不需要消耗O2也不产生CO2，C正确；有氧呼吸中，吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，而无氧呼吸不消耗O2，但可能产生CO2，若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的数目相等，D错误。
命题变式
[条件改变型]若该作物进行呼吸作用时O2吸收量的相对值为1，CO2释放量的相对值为3，则产生CO2的具体场所是 细胞质基质、线粒体基质 ，此时该植物有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例为 1∶6 。
解析 由细胞呼吸的反应式可知，在有氧条件下，O2的吸收量与CO2的产生量相等，根据题干信息“O2吸收量的相对值为1，CO2释放量的相对值为3”可知，此时存在有氧呼吸和无氧呼吸，故产生CO2的场所有细胞质基质、线粒体基质。O2吸收量的相对值为1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为1/6；无氧呼吸产生的CO2的相对值（3－1）＝2，则消耗的葡萄糖的相对值为1，故有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例为1∶6。实验现象
结论
装置1
红色液滴
装置2
红色液滴
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
同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移
不动
只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸