探究酵母菌的呼吸方式

1、【探究3】探究酵母菌细胞呼吸的方式活动目标1进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。2说出酵母菌细胞呼吸的方式。背景资料1. 相关知识（1）活细胞都要进行细胞呼吸。细胞通过细胞呼吸获得生命活动所需的能就和屮间产物。细胞呼吸 分成两种类型，即冇氧呼吸和无氧呼吸。（2）酵母菌是一种单细胞其菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属丁兼性厌氧菌。酵母菌取材方便, 培养简单，是做细胞呼吸研究的好材料。（3）检测酵母菌细胞呼吸产物的方法简单易行。（4）制酒业普遍使用不同的酿酒酵母工产繭萄酒、啤酒等。例如，啤酒工产过程就分为麦芽制造. 麦芽汁制造、前发酵、厉发酵、过滤灭菌、包装等儿道工序。麦芽的制造 大麦（也正在试验用小麦

2、）浸溃吸水后,在适宜的温度和湿度下发芽,发芽时产生各种 水解酶，如蛋白酶、耕化酶、衙聚耕酶等，这些酶可将麦芽本身的蛋白质分解成肽和爼基酸，将淀粉分解 成糊耕和麦芽糖等。发芽到一定程度，就要中止发芽，经过干燥，制成水分含量较低的麦芽。麦芽汁的制造 麦芽经过适当的粉碎，加入温水，在一定的温度下，利川麦芽木身的酶，进行糖化， 主要是将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖。为了降低生产成木，还可以加入一定比例的大米粉作辅料，大米粉 先加水煮沸。制成的麦芽醪，用过滤椚进行过滤，得到麦芽汁，将麦芽汁输送到麦芽汁煮沸锅中，将多余 的水分蒸发掉，并加入酒花。酒花是一种植物的花，加到啤酒中，可使啤酒帯有特殊的酒花香味和苦味

3、， 同时，酒花中的一些成分还具冇防腐作用，可延长啤酒的保存期。发酵 麦芽汁经过冷却后,加入酵母菌，输送到发酵娥中。-般先通入少量空气,酵母菌可进行短时 间的冇氧呼吸，使自身增殖，而后开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，分别在不同的发酵罐中进行。 现在流行的作法是在一个縮内进行前发酵和后发酵。前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成 酒粘，后发酵主耍是产生一些具有特殊风味的物质，除掉啤酒中的异味，并促进啤酒的陈熟。这i期间， 需要控制一定的罐内压力，使后发酵中产生的二氧化碳保留在啤酒中。过滤灭菌经过两个星期左右的发酵，有些啤酒发酵期可能氏达儿个月，将啤酒经过过滤，除去啤酒 屮的酵母菌和微

4、小的颗粒，再经过62 °c左右的火菌，然后冷却，啤酒就可以包装。包装 包装方式主耍有瓶装和罐装，还有桶装等。（5）雨铭酸钾可以检测酒粘的存在。这一原理可以用來检测司机是否喝了酒。具体做法是：让司机 呼出的气体吉接接触到载冇用硫酸处理过的重鉛酸钾或三氧化鉛的硅胶（二者均为橙色），如果呼出的气 体中含有酒粘，重珞酸钾或三氧化珞就会变成灰绿色的硫酸珞。2. 实验原理（1）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，可以将葡萄糖氧化分解形成二氧化碳和水，并释放能最。 在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，能将衙萄耕转变成酒精和二氧化碳。酵母菌有氧呼吸:酶gh j)6+6(v6h46co2+12氏0+能量酵

5、母菌无氧呼吸:酶qh12062c2h5oh+2co2+能量(2) 检验酵母菌冇氧呼吸和无氧呼吸产久的c(h的最的多少 将酵母菌两种呼吸方式产生的气体分別通入澄清的石灰水，根据产生的碳酸钙沉淀的多少，即可判 断两种方式产生的c02的量的多少，辨别酵母菌的呼吸类型。反应式如下：c02+ca(0h)2->cac03+h20有条件的地区可考虑用ba(011)2代替ca(011)2,现象将更明显。 将酵母菌两种呼吸方式产生的气体分别通入漠麝香草酚蓝溶液.根据溶液颜色的变化，判断两种方 式产生的co冷勺量的多少。渙麝香草酚蓝溶液在ph6076的环境中，其颜色随着ph值的降低，将发牛由蓝f绿f黄绿f黄

6、 的颜色变化。冇氧呼吸释放的他多，久成的ilco&,使泯麝香草酚蓝溶液山蓝绿一黄绿一黄的时间短；无氧呼 吸群放的c0?相对较少，渙丿錯香草酚蓝溶液由蓝f绿f黄绿f黄的时间较长。根据渙麝香草酚蓝溶液颜色变 化的时间长短，可以比较酵母菌两种呼吸方式屮co释放量的多少。(3) 检验酵母菌无氧呼吸产牛:酒精酵母菌无氧呼吸产久的酒粮 在酸性条件下很容易与重倂酸钾反应久成灰绿色的硫酸倂。稀的重倂酸 钾溶液为透明的橙色。化学反应式为：3ghsoh+2k2cr207+8h2s0!=3chx00h+2k2s0,+2cr4 (s0,)3+ 11h2o制作指南1.材料新鲜酵母(或干酵母)，质量分数为5%的匍

7、萄糖溶液。2.用具玻璃棒，玻璃导管，试管，研钵，烧杯，量筒，500汕广口瓶或锥形瓶，胶塞，滴管。3. 试剂 质量分数为10%的ndoii溶液，澄清的石灰水(或ba (oh) 2溶液)，蒸徭水，浓硫酸，重 珞酸钾品体，色拉油，渙麝否草酚蓝溶液。4. 操作要点(1) 制备酵母液取两份新鲜酵母，每份10 g,分别放入两个编好号的500 mltu瓶或锥形瓶中，再向瓶中分别加入 200讥质虽分数为5%的葡萄糖溶液，制成酵母发酵液，简称酵母液。（2）实验装置装置1：气泵质量分数为10%的naoh溶液酵母液 石灰水（或ba（oh） 2溶液）酵母液石灰水（或ba（0h）2溶液）（在装置2的酵母液中加一些色拉油

8、，以隔绝空气）装兗3：同装置1或装置2,但要将酵母液换成繭萄糖液。（3）检测使用石灰水（或ba（oh）2溶液）检测co?的生成在室温25 °c、湿度55%条件下，10 min时,可见装置1中石灰水变混浊,装置2中石灰水刚冒出气 泡；20 min时，装置2中石灰水变混浊。实验现象：比较单位时间内两种装置屮冇灰水混浊的程度。可观察到装置1与装置2屮的酵母液均有气体产生，并使右灰水变浑浊，但装屋1小右灰水的混浊程 度（沉淀）多于装置2,装置1屮石灰水变混浊的时间早于装置2。装置3中不出现石灰水变混浊的现象。使用渙麝香草酚蓝溶液检测c02的牛成渙麝香草酚蓝溶液的配制：在锥形瓶屮加入5汕质量浓

9、度为10-4 g/ml的浪麝香草酚蓝溶液、100汕 蒸憎水、1滴质量浓度为0. 1 g/ml的naoh溶液。此时溶液为蓝色。注意：仍使用装直1和装宜2,但要将瓶屮的右灰水换成浜麝香草酚蓝溶液，按装宜图将反应容器连 接好，装置1和装置2耍同时连通渓麝香草酚蓝溶液。实验现象：在室温25 °c、湿度55%条件下，20 min时可见以下现象。装置1浣麝香草酚蓝溶液在130 s时山蓝色变成绿色；190 s时变成黄绿色；270 s时变成黃色。装宣2浜麝香草酚蓝溶液需330 s才变成黄色。装置3浪麝香草酚蓝溶液仍为蓝色。 检测酒粘的生成取3支试管，按装置标号分别给试管标上1、2、3号。向1、2、3

10、号试管中各加入01 g重洛酸钾 晶体，然后分别向3支试管中小心地加入0. 5ml浓硫酸，振荡试管使晶体溶解，待溶液冷却后备川。在 室温25 °c、湿度55%条件下,20 min时,将装置1和装置2中的酵母液和装置3中的葡萄糖液取出,分 别过滤，将滤液盛在3支干净的试管中。各取出2汕滤液，分别加入1、2、3号试管中，振荡试管。实验现象：看单位时间内溶液颜色的变化。1号试管的溶液（即装置1的溶液）橙色略有变化，即有一点灰绿色出现。2号试管的溶液（即装置2的溶液）山橙色变为灰绿色（在橙色背景屮可能显青黄色）。3号试管的溶液（即装置3的溶液）仍为橙色。5需要注意的几个问题（1）各装置的连通管

11、尽量不漏气。（2）检测酒精生成时,配药后要马上检测。（3）山于装置简单，不可能形成完全的有氧或无氧条件，因此不排除装置1屮有酒稱生成。检测酒 精生成的实验中，装置1可能出现少许的灰绿色。（4）注总对照装置3的实验结果。（5）建议将全班学生分成若下个小组进行实验，每组46人。教学设计1. 提出问题创设情境：可从工业制酒引入。围绕学生对酵母菌的了解，以及如何进行酵母菌细胞呼吸的实验展开教学。2. 作出假设引导学生围绕酵母菌细胞呼吸的两种可能方式进行讨论。3-设计实验重点在引导学生思考以下问题。（1）如何控制实验屮的冇氧条件和无氧条件?（2）怎样鉴定细胞呼吸的产物？重点放在如何检测二氧化碳和酒精的生

12、成，如何比较两种呼吸产物 的多少。4. 实施计划同前面的“操作指南”.5. 分析结果（1）如果在室温25 °c、湿度55%条件下，安装好装置,一般在实验开始后25 min左右就会出现比 较明显的实验现彖。（2）无论是酵母菌的有氧呼吸还是无氧呼吸，都可以检测到二氧化碳的牛成。二氧化碳的牛成量可 依据单位时间内右灰水变混浊的程度來判断。（3）在酵母菌冇氧呼吸和无氧呼吸的装置屮都町以检测到酒精的生成。这是因为在我国目前屮学生 物实验室的条件下，难以做到让有氧装置中的每一个酵母菌细胞都处丁有氧环境中。因此在有氣呼吸装置 中也可能有部分酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精。6. 得出结论教师引导学生通

13、过讨论，得出以卜结论。（1）细胞呼吸有两种方式：有氧呼吸和无氧呼吸。（2）细胞的无氧呼吸包括两种形式:生成酒精的无氧呼吸和生成乳酸的无氧呼吸。7. 表达交流从学生开始进行实验，到得到实验结果，大约需耍30min。实验结束后可以安排时间讣学生讨论并整 理实验结果，各小纽派代农汇报.交流。评价建议1.评价等级分为优、及格、不及格四个档次。2能比较完整地完成探究活动的学工或小组茯得“良”以i的成绩。3. 在探究活动的某个环节冇创意、冇想法，并进行认真思考和实践的学工或小组获得提高一档的评 价。替代方案1.澄清的石灰水可用ba （011）2溶液代替。2.有条件的学校可使用“密度计法”检测酒精。密度计法

14、的原理密度计又叫玻璃浮计，是一种能迅速测定液体密度的 仪器。它是一支屮空的玻璃浮柱，上部冇分度标线，下部为一个装冇铅粒的 重锤（图6）。密度计是根据阿基米徳原理制作的。密度计沉入液体的深浅 与液体的密度有关，液体密度愈小，密度计沉入愈深。因此，密度计上的靠 上的标度表示较小的密度，靠下的标度表示较人的密度。密度计有的分重表和轻表两种。重表川于测量密度大于1的液体，轻表用于测量密度小于1的液体。 为了能在比较大的范围内楕确地测量液体的密度，还冇山若干支（如20支）密度计组成的成套密度计，测 量的液体密度可从0. 700到1. 840,但每支密度计的虽:程很小，只是0. 06个单位密度。测量液体密度时，要把被测液注入长的玻璃筒或量筒中，密度计不能与筒壁和筒底接触。为了避免密 度计在液体中上下浮动和左右摇摆，将密度计插入液体时动作耍轻，并川手拿好