細(xì)胞呼吸的方式探究與速率測定

為了探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)材料和用具按如圖所示安裝好。以下關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法，不正確的是(　　)

A．甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)探究的分別是酵母菌在有氧、無氧條件下的細(xì)胞呼吸方式

B．加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液是為了吸收空氣中的CO₂

C．將橙色的重鉻酸鉀溶液滴入B瓶中變成灰綠色，證明有酒精產(chǎn)生

D．乙組中B瓶先封口放置一段時(shí)間的目的是耗盡B瓶中的O₂以形成無氧環(huán)境

【審題關(guān)鍵】

(1)寫出酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的反應(yīng)式：C₆H₁₂O₆＋6H₂O＋6O₂

→12H₂O＋6CO₂＋能量、C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH(酒精)＋2CO₂＋少量能量。

(2)甲組營造的是有氧環(huán)境，而乙組中B瓶先封口放置一段時(shí)間的目的是耗盡B瓶中的O₂，以形成無氧環(huán)境，所以二者分別探究酵母菌在有氧和無氧條件下的細(xì)胞呼吸方式。

(3)甲組加入NaOH溶液的目的是吸收空氣中的CO₂，以排除空氣中的CO₂對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。

(4)橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。

答案　C

物質(zhì)鑒定法探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式

(1)實(shí)驗(yàn)原理

①酵母菌：酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，其代謝類型是兼性厭氧型，可用于研究細(xì)胞呼吸的不同方式。

②細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的檢測

a. CO₂的檢測 ： CO₂可使澄清石灰水變混濁：CO₂可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。

b．酒精的檢測：在酸性條件下，橙色的重鉻酸鉀溶液會與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。

(2)實(shí)驗(yàn)步驟

①配制酵母菌培養(yǎng)液。

②設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)

a．甲組中空氣先通過NaOH溶液的目的是消除空氣中的CO₂，以保證使第三個(gè)錐形瓶中的澄清石灰水變混濁的CO₂是由酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的。

b．乙組中B瓶應(yīng)先封口放置一段時(shí)間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶的目的是耗盡B瓶中的氧氣，以確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO₂通入澄清的石灰水中。

(3)產(chǎn)物檢測與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

【例2】

下圖是探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的裝置圖，下列說法正確的是(　　)

A．裝置一中液滴左移，裝置二中液滴右移，說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸

B．裝置一中液滴不移，裝置二中液滴右移，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸

C．裝置一中液滴左移，裝置二中液滴不移動，說明酵母菌死亡

D．裝置一中液滴左移，裝置二中液滴右移，說明酵母菌進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸

【審題關(guān)鍵】

(1)裝置一中NaOH溶液可吸收細(xì)胞呼吸釋放出的CO₂，因此刻度管內(nèi)的液滴移動情況反映的是氧氣消耗量的變化，因此裝置一可探究酵母菌是否發(fā)生有氧呼吸。

(2)裝置二中因“NaOH溶液”換成“蒸餾水”，若只進(jìn)行有氧呼吸，因?yàn)?span>消耗氧氣量和釋放二氧化碳量相同，則液滴不移動。若只進(jìn)行無氧呼吸，則會因釋放CO₂，導(dǎo)致液滴右移。因此裝置二可探究酵母菌是否發(fā)生無氧呼吸。

答案　D

液滴移動法探究細(xì)胞呼吸的方式

(1)探究裝置：欲確認(rèn)某生物的細(xì)胞呼吸方式，應(yīng)設(shè)置兩套實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示(以發(fā)芽種子為例)：

(2)結(jié)果結(jié)論

(3)誤差校正：為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，除減少無關(guān)變量的干擾外，還應(yīng)設(shè)置對照裝置。對照裝置與裝置二相比，不同點(diǎn)是用“煮熟的種子”代替“發(fā)芽種子”，其余均相同。

液滴移動法測定細(xì)胞呼吸的速率

(1)實(shí)驗(yàn)裝置

(2)指標(biāo)：細(xì)胞呼吸速率常用單位時(shí)間內(nèi)CO₂釋放量或O₂吸收量來表示。

(3)原理：組織細(xì)胞呼吸吸收O₂，釋放CO₂，CO₂被NaOH溶液吸收，使容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，刻度管內(nèi)的液滴左移。單位時(shí)間內(nèi)液滴左移的體積即表示細(xì)胞呼吸速率。

(4)物理誤差的校正

①如果實(shí)驗(yàn)材料是綠色植物，整個(gè)裝置應(yīng)遮光處理，否則植物的光合作用會干擾細(xì)胞呼吸速率的測定。

②如果實(shí)驗(yàn)材料是種子，為防止微生物呼吸對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，應(yīng)對裝置及所測種子進(jìn)行消毒處理。

③為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，將所測的生物材料滅活(如將種子煮熟)，其他條件均不變。

【特別提醒】　脂肪含氫量高，含氧量低，等質(zhì)量的脂肪與葡萄糖相比，氧化分解時(shí)耗氧量高，而產(chǎn)生CO₂量少。因此脂肪有氧呼吸時(shí)，產(chǎn)生的CO₂量小于消耗的O₂量，有色液滴移動明顯。

(2018·衡水第二中學(xué)聯(lián)考)

下圖為探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)裝置。下列敘述正確的是(　　)

A．實(shí)驗(yàn)自變量為溫度

B．實(shí)驗(yàn)因變量為CO₂的多少

C．空氣泵泵入的氣體應(yīng)先除去O₂

D．乙、丙兩試管加入干酵母后應(yīng)煮沸冷卻除去CO₂

答案　B

解析　該實(shí)驗(yàn)的自變量是氧氣的有無，溫度屬于無關(guān)變量，A項(xiàng)錯誤；該實(shí)驗(yàn)通過Ca(OH)₂溶液檢測CO₂的產(chǎn)生量，B項(xiàng)正確；空氣泵通入氣體是為有氧呼吸提供O₂，應(yīng)先除去泵入氣體中的CO₂，C項(xiàng)錯誤；乙、丙兩試管的培養(yǎng)液需煮沸(除去CO₂)冷卻后再加入干酵母，避免酵母菌被高溫殺死，D項(xiàng)錯誤。

某同學(xué)在研究馬鈴薯塊莖細(xì)胞呼吸方式時(shí)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一：取新鮮馬鈴薯塊莖，洗凈、切成碎屑。向錐形瓶中分別加入適量的馬鈴薯塊莖碎屑，安裝成圖甲裝置。每隔一段時(shí)間，從分液漏斗向錐形瓶A中注入適量過氧化氫溶液。觀察裝置中溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色變化。

實(shí)驗(yàn)二：取新鮮馬鈴薯塊莖，洗凈、切成碎屑。向錐形瓶C中加入適量的馬鈴薯塊莖碎屑，并向C瓶充入N₂替代瓶中空氣，安裝成圖乙裝置，一段時(shí)間后，觀察裝置中溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色變化。

請回答下列問題：

(1)當(dāng)實(shí)驗(yàn)一中溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色由綠變黃時(shí)，是否可以說明馬鈴薯的細(xì)胞呼吸在逐漸增強(qiáng)？為什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)已知植物細(xì)胞無氧呼吸有兩種類型，一種是能夠產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，另一種是能夠產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸，并且馬鈴薯塊莖在只有N₂的條件下可以進(jìn)行無氧呼吸。則實(shí)驗(yàn)二的目的是______________________________；若實(shí)驗(yàn)二中溴麝香草酚藍(lán)水溶液________，則說明馬鈴薯塊莖細(xì)胞進(jìn)行的是產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸，其反應(yīng)式為____________________。

(3)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二在設(shè)計(jì)上均有不夠嚴(yán)謹(jǐn)之處，可能會干擾對馬鈴薯塊莖細(xì)胞呼吸類型的判斷，請給予修正：__________________________________________________________________。

修正的理由是：_________________________________________。

【答案】　

(1)不可以，溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色由綠變黃可能是實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，馬鈴薯塊莖產(chǎn)生的CO₂總量較多引起的

(2)探究馬鈴薯塊莖無氧呼吸的類型　不變色　C₆H₁₂O₆→2C₃H₆O₃＋少量能量

(3)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對馬鈴薯塊莖進(jìn)行消毒；B瓶和C瓶組裝之前均需做滅菌處理　不同的微生物具有不同的呼吸類型，它們的存在會干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果

【解析】

(1)實(shí)驗(yàn)一中溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色由綠變黃可能是實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，馬鈴薯塊莖產(chǎn)生的CO₂總量較多引起的，因此當(dāng)實(shí)驗(yàn)一中溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色由綠變黃時(shí)，不能說明馬鈴薯的細(xì)胞呼吸在逐漸增強(qiáng)。

(2)據(jù)題干分析可知，實(shí)驗(yàn)二的目的是探究馬鈴薯無氧呼吸的類型。若實(shí)驗(yàn)二中溴麝香草酚藍(lán)水溶液不變色，則說明馬鈴薯塊莖細(xì)胞進(jìn)行的是產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸，其反應(yīng)式為：C6H12O6→2C3H6O3＋少量能量。

(3)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二在設(shè)計(jì)上均有不夠嚴(yán)謹(jǐn)之處，不同的微生物具有不同的細(xì)胞呼吸類型，它們的存在會干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對馬鈴薯塊莖進(jìn)行消毒；B瓶和C瓶組裝之前均需做滅菌處理。