探究酵母菌细胞呼吸方式模型的构建和迁移应用

第3节ATP的主要来源——细胞呼吸一、细胞呼吸有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。场所——细胞内的氧化分解；原料——有机物，主要是葡萄糖；产物——二氧化碳或其它产物；能量——释放能量，而不是释放ATP；只为ATP形成提供所需能量，释放的能量只是部分生成了ATP。方式——依据是否需氧而分为有氧呼吸和无氧呼吸。条件——酶、氧的有无等。二、探究酵母菌细胞呼吸的方式本节聚焦说出酵母菌在有氧和无氧条件下的呼吸产物使用一般的实验器具，掌握物质鉴定的一般方法。尝试从现实生活中提出与生物学相关的、可探究的问题，作出假设，确认变量，设计可行的实验方案。认同生物科学的价值，养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。背景资料（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量和中间产物。细胞呼吸分成两种类型，即有氧呼吸和无氧呼吸。

（2）酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌取材方便，培养简单，适宜在25~35℃的环境中生存，是做细胞呼吸研究的好材料。酿酒酵母（也称面包酵母）自从几千年前人类就用其发酵面包和酒类，在发酵面包和馒头的过程中面团中会放出二氧化碳。问题情境提出问题1、酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧条件下还是无氧条件下产生的？2、酵母菌的细胞呼吸会产生二氧化碳，是有氧和无氧条件下都能产生吗？如果是，产生的一样多吗？作出假设1、酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精2、酵母菌在有氧和无氧条件下的呼吸都能产生二氧化碳，但有氧呼吸产生的更多新鲜的食用酵母菌、质量分数5%的葡萄糖溶液、澄清石灰水、橡皮球、玻璃导管数根、锥形瓶数个、试管、滴管、带孔橡皮塞、质量分数为10%的NaOH溶液、重铬酸钾浓硫酸溶液（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）、溴麝香草酚蓝水溶液等。材料用具请思考以下问题实验的自变量、因变量是什么？怎样控制有氧和无氧条件下？怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无二氧化碳产生？如何比较二氧化碳产生的多少？怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？设计实验第一步：

。第二步：选择玻璃导管，将下图中的装置一、二中的锥形瓶分别进行连接。取锥型瓶五个,其中两个分别装入等量的酵母菌培养液和新鲜的食用酵母,贴上标签,称之为A、D。另在B、E锥型瓶中加入等量的澄清的石灰水，C锥型瓶中加入足量的NaOH溶液。第三步：

。第四步：

。将A放置一段时间，用气泵向C中不断通入空气，一段时间后，再将装置一、二均置于相同适宜环境中培养一段时间。观察将B、E中澄清的石灰水是否变浑浊。各取2mLA、D中的酵母菌培养液，加入0.5mL的酸性重铬酸钾溶液，观察颜色变化。①

。②

。③

。两组装置中石灰水都出现浑浊，说明酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸。装置一中石灰水浑浊，装置二中不浑浊，说明酵母菌只能在无氧条件下进行呼吸。装置一中石灰水不浑浊，装置二中浑浊，说明酵母菌只能在有氧条件下进行呼吸。预测结果，得出结论进行实验教材参考实验装置澄清石灰水酵母菌培养液30%H2O2NaOH溶液实验进行3小时装置一（35°C)装置二（35°C)溴麝香草酚蓝水溶液遇CO2的变色过程装置二用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精溶有重铬酸钾的浓硫酸+装置一的酵母菌滤液+装置二的酵母菌滤液不变灰绿色变灰绿色酵母菌有氧呼吸：

C6H12O6+6O2+6H2O

6CO2+12H2O+能量

酵母菌无氧呼吸：

C6H12O6

2C2H5OH+2CO2+能量总结酵母菌呼吸产物再探究一：有同学认为，在有氧呼吸实验装置中１０％的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？再探究二：有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液之间的纯化学反应,你如何实验证明？葡萄糖的水溶液葡萄糖的水溶液再探究三：为了控制无氧呼吸实验装置中的氧气，对酵母菌培养瓶采取用Ｔ形夹夹住橡皮管的方法进行密封处理，结果发生了锥形瓶爆裂或橡皮塞被顶脱的现象，这是为什么呢？由此说明什么问题？再探究四：在某一次对有氧呼吸实验装置的操作中，将酵母菌培养液取样鉴定，鉴定出也含有酒精，这是为什么呢？如何改进实验操作？三、归纳并建立“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的模型

项目装置一装置二实验原理检测原理自变量因变量观察指标无关变量酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存细胞呼吸产生的CO2可以使澄清的石灰水变浑浊，无氧呼吸产生的酒精可使酸性重铬酸钾溶液变灰绿色。无氧有氧无氧呼吸有氧呼吸石灰水是否变浑浊,酸性重铬酸钾溶液变灰绿色石灰水是否变浑浊空气中的CO2是否能完全被吸收，装置气密性等明确实验目的探究酵母菌的呼吸方式理解实验原理生物学原理：酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧型微生物。检测原理：细胞呼吸产生的CO2可以使澄清的石灰水变浑浊，无氧呼吸产生的酒精可使酸性重铬酸钾溶液变灰绿色。作出实验假设酵母菌在有氧、无氧条件下均能进行细胞呼吸（或其他合理假设）。设计实验步骤Ⅰ.选择器材是关键。器材包括仪器、药品和该实验最佳的生物学材料。Ⅱ.确定自变量。根据实验原理—“酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存”，确定实验的自变量是培养液中O2的控制（是否无O2

/通入O2）。Ⅲ.控制好无关变量（同时考虑等量对照、条件适宜、重复实验等）。Ⅳ.确定观察指标项（由因变量能否直接被观察、测定来确定）。本实验中观察的是什么？预测实验结果由于自变量为培养液中O2的有无，因此可能的结果理论上有四种，但实际上酵母菌不可能不进行细胞呼吸，因此排除其在有氧、无氧条件下都不能进行细胞呼吸的假设，预测结果3种