实验知识详解与训练

1、实验知识详解与训练一一探究酵母菌的呼吸方式必修一第五章 第三节ATP的主要来源-细胞呼吸一、1实验原理（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C02，在进行无氧呼吸时能产生酒精和C02。（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。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中 C02的产生情况。（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.实验流程提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精的条件是有氧还是无氧；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么作出

2、假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验（如酵母菌可用于酿酒、发面等 ）作出合理的假设气1）配制酵母菌培养液2）检测CO的产生于装置如图所示:设计并 进行= 实验培养液石灰水厂匸 接橡皮球 （或气泵）质量分数为10%酵母菌澄清的 的溶液培需液石东水甲Q）检测酒精的产生自A.B屮各取2 niL滤液分别注入编号为U 2的两支试管中亠分别滴加0, 5 niL溶有0 £重锯酸钾的浓硫酸溶液振荡并观察溶液 的颜色变化'甲、乙两装置中石灰水都变混浊，且甲中混浊程 度高且快2号试管中溶液由橙色变成灰绿色J号试管不变色有5YOe （大量）+ h£o实验结论:X°2 &

3、gt;C2 HSOH 十 CQ （少量）3 .注意事项(一)实验的关键一一有氧与无氧条件的控制装置甲(1)该实验的自变量是氧含量的变化。装置甲空气持续通入，既保证 02的充分供应，又使进入I瓶中的空气先经过含NaOH溶液的锥形瓶，清除空气中的C02，保证装置甲中第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的C02所致。(2) n瓶刚封口后，锥形瓶的空气中有02，酵母菌开始进行有氧呼吸，所以必须将开始时产生的C02排掉，过一段时间后，n瓶中的 02消耗完了，再连通含有澄清石灰水的川 瓶，方可确保是无氧呼吸产生的C02通入澄清的石灰水，否则会出现两组澄清石灰水混浊程度差不多的情况。另外，

4、可在n瓶液面上覆盖一层石蜡油以隔绝空气。(二) C02和酒精的检测(1) C02可使澄清的石灰水变混浊，还可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，石灰水混浊程度大，说明酵母菌产生的C02多，溴麝香草酚蓝水溶液变黄色所需时间越短，说明酵母菌放出的 C02越多，反之则越少。(2) 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色，检测时将0.1 g的重铬酸钾溶于0.5 mL的浓硫酸溶液(体积分数为95%97%)中，分别滴加于两组 2 mL酵母菌培养 液的滤液中，混匀后观察试管中溶液的颜色变化， 有氧培养的培养液无颜色变化， 无氧培养的培养液变成灰绿色。二、典例讲解（2011长春调研）两个生物兴趣小

5、组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验，请分析回答：£ A酵母菌酵母菌NaOH培养液培养液溶液dn（1）甲兴趣小组想探究的具体问题是：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2 ,现提供若干套（每套均有数个）实验装置，如图I （ad）所示。 请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序（装置可重复使用）。有氧条件下的装置顺序： （用箭头和图中序号表示）；无氧条件下的装置顺序： _（用箭头和图中序号表示）。 装置中c瓶的作用是,b瓶中澄清的石灰水还可用 代替。 在温度和pH都相同的情况下，影响酵母菌细胞呼吸方式的外界因素主要是 。乙兴趣小组利用图n所示装置 （橡皮塞上的

6、弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌细胞呼吸方式。 要想得到实验结论还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置（假设该装置编号为川）该如何设计？。 若装置n中红色液滴向左移动，装置川中红色液滴不移动，说明酵母菌细胞呼吸方式 若酵母菌消耗的 02为3 mol/L ,而释放的CO2为9 mol/L ,则酵母菌无氧呼吸消耗葡 萄糖的量是有氧呼吸的 倍。解析：酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸，在缺氧条件下进行无氧呼吸，装置中c瓶中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中的 CO2对实验结果的干扰。（2）根据单一变量原则，装置川除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与

7、装置n相同。装置n中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的C02，因此红色液滴向左移动是因为氧气的消耗，装置川中红色液滴不移动，说明细胞呼吸产生的C02的量（体积）与消耗的02的量（体积）相等，说明酵母菌只进行有氧呼吸。酵母菌无氧呼吸不消耗02此题中3 mol/L 02均为有氧呼吸所利用，而有氧呼吸产生的 C02的量（体积）与消耗的02的量（体积）相等。所以有氧呼吸产生的C02为3 mol/L，需消耗葡萄糖0.5 mol/L，无氧呼吸产生的C02为6 mol/L，需消耗葡萄糖 3 mol/L，则酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸 的6倍。答案：尸b（或ctb） db 吸收空气中的 C02，

8、排除其对实验结果 的干扰溴麝香草酚蓝水溶液氧气装置川除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置n相同只进行有氧呼吸6三、模拟训练1. 呼吸商（RQ）指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值（RQ=释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积）。下图1表示萌发小麦种子中发生的相关生理过程，AE表示物质，表示过程。图2表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸商的实验装置。请分析回答:甜能量葡萄大试管筒状滤纸带刻度的玻璃管试管塞 墨滴萌发的小麦种子清水能量萌发的小麦种子KOH溶液（1）图1中，催化过程的酶存在于细胞的,物质E表示（2）图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是 。（

9、3）假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25C下经10 min观察墨滴的移动情况，如发现甲装置中墨滴不动，乙装置中墨滴左移，则10 min内小麦种子发生图1中的（填序号）过程；如发现甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，则10 min内小麦种子发生图1中的（填序号）过程。 在25C下10 min内，如果甲装置中墨滴左移30 mm乙装置中墨滴左移 200 mm,则萌发小麦种子的呼吸商是 。这说明该小麦种子发芽过程中所消耗的能源物质除糖类外还应有 ，理由是(5)为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装 置的大试管和小烧杯中应分别放入 。2. 某同学在研究马铃薯块茎细胞呼

10、吸方式时，设计了如下实验：实验一：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶中分别加入适量的马铃薯块茎碎屑，安装成下图甲。每隔一段时间，从分液漏斗向锥形瓶A中注入适量过氧化氢溶液，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化。实验二：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶C中放入适量的马铃薯块茎碎 屑，并向C瓶充入N2,替代瓶中空气，安装成下图乙，一段时间后，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化。分液漏斗过氧化氢溶液马铃目碎屑B 澳塲香草酚 蓝水溶液澡麝香草酚 蓝水溶液 乙请回答下列问题:(1) 实验一的原理是 ；当实验一中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由绿变黄时，是否可以说明马铃薯的呼吸作用在逐渐

11、增强？ 。为什么？ 。(2) 已知植物细胞无氧呼吸有两种类型，一种是能够产生酒精的无氧呼吸，另一种是能够产生乳酸的无氧呼吸。并且马铃薯块茎在只有N2的条件下可以进行无氧呼吸。则实验二的目的是 ;若实验二中溴麝香草酚蓝水溶液 ，则说明马铃 薯块茎细胞进行的是产生乳酸的无氧呼吸，其反应式为(3) 实验一和实验二在设计上均有不够严谨之处，可能会干扰对马铃薯块茎细胞呼吸类型的判断，请给予修正。修正的理由是、十棉花塞保温桶3. 回答下列问题。右图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度0

12、.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放 出的热量更多。(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容:装置方法步骤一方法步骤二方法步骤二A加入240 mL的葡萄糖溶液加入10 g活性干酵母B加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液加入石蜡油，铺满液面B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是 ，这是控制实验的 变量。(3) 要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置 G请写出装置C的实验步骤：装置方法步骤一方法步骤二方法步骤二C加入石蜡油，铺满液面(4)实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果,若装置A、B、C温度

13、大小关系是：(用“ 、=、”表示)，则假设成立。参考答案1. 解析（1）图1中A、B、C、D、E分别是丙酮酸、C02、H、02、酒精。依次为有氧呼吸的第一、二、三阶段，分别是无氧呼吸的第一、二阶段，无氧呼吸的场所为 细胞质基质，其中含无氧呼吸有关的酶。（3）K0H溶液扩散到筒状滤纸上，增大吸收C02的面积。（3）葡萄糖作呼吸底物时，有氧呼吸产生的C02体积与消耗的02体积相等。甲装置中墨滴不移动，说明产生的C02体积与消耗的02体积相等，只进行有氧呼吸 （过程）。乙装置墨滴左移是因为产生的C02被K0H溶液吸收，有氧呼吸消耗了02使装置内压强减小。（4）乙装置中墨滴左移 200 mm是消耗的氧

14、气的体积，与甲装置对照分析可知释放 的二氧化碳体积为170 mm,所以呼吸商为170/200 = 0.85。氧化分解脂肪时，因脂肪中的氢 占的比例较高，所以耗氧量比二氧化碳的释放量多。（5）对照实验的设置应放入等量的死种子和清水。答案（1）细胞质基质酒精增大吸收二氧化碳的面积（3）（4）0.85 脂肪 脂肪中氢百分含量较高，吸收的 02大于释放的C02。（5）煮沸杀死的小麦种子、清水2. 解析（1）马铃薯块茎中含有过氧化氢酶，催化过氧化氢分解产生02，以此促进马铃薯块茎进行有氧呼吸。C02可使溴麝香草酚蓝水溶液发生颜色变化。（2）马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，不产生C02，故不能使溴麝香草酚蓝变色。（3）微生物的呼吸作用会干扰实验结果。答案（1）马铃薯块茎细胞中含有过氧化氢酶，可催化过氧化氢分解产生氧气；在有氧条件下，马铃薯块茎细胞可以进行有氧呼吸，产生的二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄不能溶液的颜色由绿变黄可能是实验时间较长，马铃薯产生的C02总量较多引起的（或其他合理答案也可）3. 解析：（1）本实验的自变量