高中生物 探究酵母菌细胞呼吸的方式学案 新人教版必修1.docx

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高中生物探究酵母菌细胞呼吸的方式学案新人教版必修1

探究酵母菌细胞呼吸的方式

一、学习目标

本实验是“分子与细胞”模块11个实验中的典型探究式实验，在课标中，按照课程内容的性质，将其定义为引导式探究实验，是高考中只是之一。

例如：

知识性考点有，酵母菌的代谢类型，探究式考点有，由酵母菌的呼吸方式引申出其他生物的呼吸类型等。

希望通过本实验的探究，同学们能够举一反三，掌握类似探究实验的模式，方法步骤等。

二、观察与思考

（一）提出问题

生活中，超市里卖的鱼罐头偶尔盖回顾起。

实验室内一瓶开盖的酵母菌培养液进行密闭处理，一段时间后，瓶盖也会鼓起，是什么原因导致瓶盖鼓起？

（二）猜想与假设

此时的瓶内酵母菌都进行了何种呼吸？

哪种呼吸占优势？

鼓起原因是产生了何种气体？

如何进行鉴定？

（三）交流讨论

酵母菌在没有密闭之前进行了有氧呼吸，产生了谁和二氧化碳；密闭后根据酵母菌的生活特点，酵母菌又进行了无氧呼吸产生了酒精和二氧化碳，导致瓶内气压增大，瓶盖鼓起。

三、设计与交流

①实验方案：

设置2组装置（如下图）用以检测有氧与无氧呼吸

◆我的设计②实验器材：

酵母菌培养液、葡萄糖、广口瓶、玻璃导管

澄清石灰水、酸性重铬酸钾等

③主要实验步骤：

按照装置图连接好装置→通入气体或密闭→检测产生气体特性→检测反应后溶液的颜色等。

四、实验解析

（一）实验原理

酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。

有氧呼吸原理：

1．C6H12O6+6O2+6H2O酶12H2O+6CO2+能量

无氧呼吸原理：

2．C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2+能量

鉴定酒精的存在：

3．3C2H5OH＋2K2Cr2O7＋8H2SO4酶3CH3COOH＋2K2SO4＋2Cr4（SO4）3＋11H2O

鉴定CO2的存在：

4．CO2+溴麝香草酚蓝酶蓝变绿再变黄

或

5．CO2+Ca（OH）2酶CaCO3+H2O

（二）主要实验材料

1．新鲜的食用酵母菌，质量分数为5%的葡萄糖溶液

2．质量分数10%NaOH溶液、澄清的石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）、重铬酸钾溶液（体积分数95%或97%）、浓H2SO2溶液等。

（三）方法与步骤

例如：

假设酵母菌在有氧条件下产生H2O和CO2，在无氧条件

下产生C2H5OH和CO2

（四）注意事项

1．有条件的话，本实验应进行无菌操作，对所有用具及材料进行灭菌处理。

如果条件不允许，可将葡萄糖溶液加热冷却后备用；也可以利用酵母菌喜欢酸性环境（其生活最适pH为4.5-6.0）的特点，用酸性液体培养基获得酵母菌的培养液，这样做的好处是酸性培养条件下可抑制碱性细菌的生长。

2．连通管在连接时，注意“进气管”末端要伸进到装置内的液面以下，而“出气管”末端要在液面以上，切不可颠倒。

3．装置在连接时注意密闭，连接好后应检测一下装置的气密性。

4．进行酵母菌无氧呼吸实验时，含有酵母菌的培养瓶应封闭一段时间，待酵母菌消耗掉其中的氧气后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，并与有氧呼吸的装置同时置于（25~30）℃的环境中培养。

否则，其中的酵母菌会因进行有氧呼吸，致使两个装置的差异不显著。

（五）实验变量分析

本实验中，自变量为O2的有无；因变量为分解有机物后的产物。

而温度、葡萄糖的浓度、参加反应的酵母菌的量等为无关变量。

五、实验结论及分析

（一）实验结果与预测结果的比较

时间（min）

甲中石灰水

乙中石灰水

误差分析

0

5

10

15

．．．．．．

（二）试验中遇到的问题

1．怎样保证酵母菌在实验过程中的正常生活？

2．如何比较CO2产生的多少？

3．进行酵母菌实验时，如何设法排除杂菌对实验结果的干扰？

备注：

遇到的问题可以到

相关的课程资源网站中查询。

六、例题分析

将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液（细胞质基质）和沉淀物（含线粒体），把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三支试管中，各加入等量的葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。

下列叙述正确的是（）

A．甲试管中的最终产物为CO2和H2OB．乙试管中不发生反应

C．丙试管中有大量的ATP产生D．丙试管中无CO2的产生

【解析】B甲试管中由于只有细胞质基质，满足无氧呼吸的条件，产物对应为CO2和酒精。

乙试管中的沉淀物中含有线粒体，而加入的葡萄糖不能进入到线粒体中去，所以葡萄糖和线粒体之间没有关联，因此不发生反应。

丙试管中含有完整的细胞结构，具备有氧呼吸和无氧呼吸的全部条件，但是题干明确为隔绝空气条件，所以只能进行无氧呼吸，产生CO2和酒精的同时合成少部分ATP。

所以答案为B。

此题主要考察了学生的审题能力，以及葡萄糖作为小分子物质可以穿越细胞膜，但不能穿越线粒体的特点。

七、知识反馈

（一）同步练习

1．实验目的

2．酵母菌有氧呼吸时可将葡萄糖彻底分解为和；进行无氧呼吸时将葡萄糖不彻底的分解为CO2和。

3．酸性的重铬酸钾遇到酒精会形成的反应。

4．CO2可以使澄清的石灰水变，或可以由蓝变绿再变黄。

5．实验用品

6．主要实验过程

7．葡萄糖溶液一定要高温冷却后再与酵母菌混合，其目的是。

8．酵母菌无氧呼吸实验时，含有酵母菌的培养瓶应封闭一段时间，其目的是

。

9．重铬酸钾与酒精反应的pH值是。

10．实验材料的选择

由于酵母菌是单细胞真菌，有氧与无氧时都能生存，属于，所以可以用来探究细胞呼吸的不同方式。

（二）、检测过关

1．在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列有关的描述不正确的是（）

A．CO2可使澄清的石灰水变浑浊

B．CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄

C．酒精在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色

D．酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色

2.酵母菌在无氧呼吸产生CO2的摩尔数为N。

在安静情况下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的C02量是（）

A.（1/3）NmolB.3NmolC.6NmolD.12Nmol

3.（2005·江苏·17）溴代麝香草酚蓝（BTB）是一种灵敏的酸碱指示剂，对光不敏感。

其一定浓度的水溶液中性偏

碱时呈淡蓝色，弱酸性时呈淡黄色。

向4支试管分别注入5mL淡蓝色BTB水溶液，根据下表的处理顺序操作。

注：

“+”表示有，“-”表示无

在适宜黑藻生长的温度下放置2小时后，溶液呈现淡蓝色的试管有（）

A.试管1、试管2B.试管1、试管3C.试管1、试管4D.试管2、试管4

4.下图装置可用来测定种子萌发时进行的呼吸作用类型。

同时关闭活塞，在25℃下经过20min

再观察红色液滴移动情况，下列对实验结果分析不符合实际的是（）

A.装置1的红色液滴向左移动的体积是呼吸作用消耗O2的体积，装置2的红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放CO2和消耗O2的体积之差

B.若装置1的红色液滴左移，装置2的红色液滴不移动，则说明萌发的种子既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸

C.若装置1的红色液滴左移，装置2的红色液滴不移动，则说明萌发的种子只进行有氧呼吸

D.若装置1的红色液滴不移动，装置2的红色液滴右移，则说明萌发的种子只进行无氧呼吸

5.现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖溶液，吸进氧气的体积与放出二氧化碳的体积之比为1:

2，这是因为（）

A.有1/4的酵母菌在进行有氧呼吸B.有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸

C.有1/2的酵母菌在进行有氧呼吸D.有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸

6.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。

通过对表中数据分析可得出的结论是（）

A.a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率

B.b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率

C.c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵

D.d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸

7.酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧和无氧条件下均能生长。

如果向培养酵母菌的葡萄糖悬浊液中通入空气，在短时间内发生的变化是（）

①乙醇的产量增加②乙醇的产量降低

③葡萄糖消耗下降④葡萄糖消耗明显增加

A.②③B.②④C.①③D.①④

8.将等量萌发的种子和煮沸自然冷却后的种子分别放入甲、乙两试管中，如下图所示（本实验中石蜡油短期内不影响生物的生长）。

两试管中均无空气存在。

据图分析回答：

（1）甲试管放置几个小时后，管内顶部出现气泡，其中的气体成分主要是；

将该气体引入溶液中，可使该溶液变浑浊。

（2）甲试管中产生气泡的现象是种子进行造成的，写出表示这一过程的反应式。

（3）乙试管在与甲试管同样的时间内，试管内顶部未出现气泡，原因是。

（4）乙试管继续放置几天，一些微生物开始繁殖，导致试管内顶部也出现少量气体，这是这些微生物从试管中的获得了所需要的营养物质进行新陈代谢的结果。

9.酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能够生存。

有一位同学说知道葡萄糖在酵母菌体内能产生酒精，但不清楚这一过程是在有氧条件下还是无氧条件下进行的；另一位同学说酵母菌的细胞呼吸会产生CO2，但不知道在有氧和无氧的条件下产生的CO2是否一样多。

（1）若设计一个实验，来探究酵母细胞的呼吸方式，依据这两位同学的说法，你所作出的假

设是。

下面两套装置就是用来探究酵母菌呼吸方式的，放在25℃～35℃环境中培养8～l0h。

（2）装置Ⅰ是探究酵母菌是否进行呼吸的，进入A锥形瓶中的空气要经过质量分数为10%的NaOH处理，目的是。

（3）装置Ⅱ的B锥形瓶在封口一段时间后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这样做目的是防止。

（4）实验开始一段时间后，装置Ⅰ中澄清石灰水很快变浑浊，而装置Ⅱ中澄清石灰水变浑浊则经过了较长的时间，此实验现象说明。

经过一段相同的时间后，分别吸取2mL酵母菌滤液注入两支干净的试管中，再分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，并轻轻振荡。

此时装置Ⅱ中的酵母菌滤液颜色由橙色变为灰绿色，可以说明在条件下酵母菌产生了酒精。

（5）引起两组实验结果差异的外界因素是。

八、高考链接

（一）高考导航

本实验是高中生物学中的一个典型引导式探究实验，在历年高考中主要考察重铬酸钾与澄清石灰水、溴麝香草酚蓝水溶液的使用方法；酒精的检测方法；以及相应的颜色变化。

（二）真题解析

1．（2008年·广东）若在酵母菌酒精发酵后期通入氧气，与不通氧气相比，酒精的产生量会（）

A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少

【解析】B酵母菌通过无氧呼吸产生酒精，而在有氧条件下，无氧呼吸受到抑制，故产生的酒精减少。

此题主要考察了氧气浓度与细胞呼吸的关系，随氧气浓度的增大生物细胞的有氧呼吸旺盛，而无氧呼吸逐渐受到抑制的特点。

2．（2009年·安徽）现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密闭的棕色广口瓶内，各加入适量的（等量）的水。

25℃条件下，瓶内O2含量变化如图所示。

请回答：

（1）在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的引起的，A种子比B种子的呼吸速率，A、B种子释放CO2量的变化趋势是。

（2）在0--t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是。

【解析】在t1～t2期间，瓶内内氧气含量的降低主要是由种子进行有氧呼吸引起的，A种子在第一个广口瓶内呼吸后剩余的氧气含量比B瓶内的少，所以A种子呼吸速率比B种子呼吸速率高。

因为每消耗1mol氧气，就产生1molCO2，所以从图可以看出A、B种子释放CO2量的变化趋势都是先递增后递减。

0--t1期间，有氧气存在，广口瓶内的CO2有少量增加，但图示瓶内氧气没有减少，表明此CO2非有氧呼产生，所以此时CO2的增加主要是种子的无氧呼吸的结果。

（三）高考预测

1．下列关于生物学实验操作、实验结果、实验现象及原理的描述中，正确的是（）

A．在“探究酵母菌的呼吸方式”实验中，使用酸性重铬酸钾溶液检测酒精

B．用动物膀胱细胞能成功完成质壁分离实验

C．探究酵母菌的呼吸方式可以用是否产生二氧化碳来予以确定

D．在观察和提取细胞膜时，可以选用鸡血红细胞作为实验材料。

考点提示：

近几年高考中主要考察学生对实验现象的掌握，实验材料的选择，以及实验注意事项等内容。

【解析】答案A，此题中B选项中的膀胱细胞不符合做质壁分离实验的细胞要求，没有细胞壁和液泡等结构。

C选项中二氧化碳在有氧呼吸与无氧呼吸中均可产生。

D选项中的鸡是非哺乳动物，它的红细胞中含有核膜等膜结构干扰。

九、课外作业

（一）巩固训练

1．如果发面时间过长，里面含水量增加的原因是（）

A．长时间无氧呼吸产生大量的水B．有氧呼吸产生CO2和水

C．酵母菌自身物质分解产生水D．酵母菌能使面粉中的结合水转变成自由水

2．一罐用葡萄糖溶液培养的酵母菌，由于混入氧气，酵母菌就有了两种呼吸类型，假使全部酵母菌都在分解葡萄糖，且两种呼吸消耗葡萄糖的速度相等。

当罐内产生的CO2与酒精的物质的量之比为2：

1时，有多少酵母菌在进行有氧呼吸（）

A．l/2B．1/3C．1/4D．1/5

3.用酵母菌酿酒时，如果向酿酒的原料中注入足量的氧气，会出现的现象是（）

A．酵母菌死亡，不产生酒精B．酵母菌增多，不产生酒精

C．酵母菌增多，产生酒精增多D．酵母菌减少，产生酒精增多

4.发面做馒头，馒头松软好吃，是利用了酵母菌进行产生的；酒厂制酒则是利用了酵母菌进行产生的。

5．请回答下列与生物呼吸作用相关的问题：

图5-Ⅰ

Ⅰ．将水稻幼苗培养在不同氧气浓度的黑暗环境中，分别测得其无氧呼吸释放的二氧化碳量及有氧呼吸消耗的氧气量，获得如图5-Ⅰ所示的结果。

（1）请在左图中添加水稻释放的二氧化碳总量曲线。

（2）请写出水稻无氧呼吸的反应式：

。

（3）如果呼吸作用消耗的都是葡萄糖，当外界氧浓度

为时，葡萄糖的消耗量最小。

（4）水稻在秧苗期通气组织还未建立，对氧的反应敏感，若长时间被水淹没，易发生烂秧现象，导致烂秧的主要原因是产物大量积累造成的。

（5）高等动物和人在某些情况下，由于组织缺氧，它们所需要的能量可以通过无氧呼吸来补充，其无氧呼吸的产物是。

Ⅱ．课题小组同学利用右图图5-Ⅱ装置探究微生物的细胞

呼吸方式。

（1）取甲、乙两套密闭装置设计实验，请补充下表有

关的内容：

图5-Ⅱ

（2）将甲、乙装置均置于28℃恒温的条件下，分别在

不同的氧气浓度进行实验（实验过程中微生物保持活性，前三组实验所用微生物种类相同，第四组实验的微生物是乳酸菌）60分钟后读数。

请补充下表有关的内容。

（3）除了可以测定细胞呼吸方式外，你认为用上述密闭装置和选用下列材料用具还可以开展哪些生物学的探究，请写出一个课题题目。

材料用具：

小麦种子、玉米幼苗、小麦幼苗、一定浓度的KOH溶液NaHCO3稀溶液、蒸馏水、一定浓度的葡萄糖溶液、恒温装置、暗箱。

课题题目：

。

（二）课外延伸

在酒厂酿酒过程中，工作人员首先要将发酵罐冲入氧气，一段时间后在密封，几天后就会有美酒酿造出来。

想一想工人这样做的目的是什么？

探究酵母菌细胞呼吸的方式答案：

（一）同步练习

1．实验目的：

通过本实验的探究，使同学们能够掌握类似探究实验的模式，方法步骤等。

2．H2O和CO2、酒精

3．灰绿色

4．浑浊、溴麝香草酚蓝

5．酵母菌、质量分数为5%的葡萄糖溶液、烧杯等。

6．主要实验流程：

连接实验装置→配制酵母菌培养液→检测CO2的产生→检测酒精的产生

7．防止温度过高，灼伤酵母菌

8．消耗瓶内氧气

9．＜7

10．兼性厌氧菌

六、过关检测

1．C2．B3．C4．B5．A6．D7．B8．

（1）CO2、澄清石灰水

（2）无氧呼吸，

C6H12O6酶2C2H5OH+6CO2+能量（3）高温使种子细胞死亡。

（4）死种子

9．

（1）酵母菌在有氧和无氧条件下都能呼吸。

（2）有氧呼吸、吸收空气中的CO2（3）消耗瓶内氧气（4）有氧呼吸比无氧呼吸速率快、无氧（5）是否有氧气

九．课外作业

（一）巩固训练

1.B2.C3.B4.有氧呼吸、CO2、无氧呼吸、酒精；5Ⅰ.

（2）C6H12O6酶2C2H5OH+6CO2+能量（（3）7（4）无氧呼吸（5）乳酸；5Ⅱ.

（1）①等量的KOH溶液②一定浓度的葡萄糖溶液和微生物悬浮液各1ml③细胞呼吸消耗氧气与释放CO2的差值

（2）④微生物只有氧呼吸⑤微生物即有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸⑥微生物只进行产生酒精的无氧呼吸⑦不变⑧不变（3）课题题目：

玉米幼苗、小麦幼苗光合作用强度的比较