高中數(shù)字化生物實驗：酵母菌兩種呼吸方式

普通高中生物學(xué)數(shù)字化實驗 對“探究酵母菌呼吸的方式”實驗的改進(jìn)辛國秦 烏魯木齊市第八十中學(xué)（830002）背景 人教社普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書生物（必修）分子與細(xì)胞第五章“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”第3節(jié)“ATP的主要來源細(xì)胞呼吸” “探究酵母菌呼吸的方式”實驗可用先進(jìn)的數(shù)字化實驗進(jìn)行，具有省時快捷，測試精確的優(yōu)點。實驗原理 酵母菌是典型的單細(xì)胞兼性厭氧菌，在有氧和無氧條件下都能生存。因此便于研究細(xì)胞呼吸的不同方式。創(chuàng)設(shè)出有氧和無氧的條件，利用氧傳感器精確測得二氧化碳的數(shù)值進(jìn)行比對，則可以獲得兩種呼吸方式的不同點。依據(jù)：1.酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸均產(chǎn)生二氧化碳，但二氧化碳產(chǎn)量相差3倍。2. 酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精，而有氧呼吸無酒精生成（條件所限，無酒精傳感器進(jìn)行測試）。 3. 酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的培養(yǎng)液pH值存在較大差別。 所采用的實驗瓶為700mL,100mL為發(fā)酵液，其余600mL為測試氣體的基礎(chǔ)空間。改進(jìn)點 1.把實驗改進(jìn)為數(shù)字化定量實驗。 2.檢測酵母菌在有氧呼吸和無氧呼吸過程中其發(fā)酵瓶中氧的差異。4. 檢測酵母菌在有氧呼吸和無氧呼吸過程中其發(fā)酵瓶中二氧化碳的差異。3.檢測酵母菌在有氧呼吸和無氧呼吸過程中其培養(yǎng)液pH的變化。實驗設(shè)計改進(jìn) 1.實驗瓶的設(shè)計改進(jìn) 取2個廣口塑料瓶（約700mL），將瓶蓋加工成與二氧化碳傳感器探頭、氧傳感器探頭和溶液和緊密匹配的裝置（見照片）。將1個實驗瓶加工成可盛100mL發(fā)酵液空間的“泡菜壇”式的結(jié)構(gòu)（編為2號，見照片）2. 測試工具的改進(jìn) 采用二氧化碳傳感器、氧傳感器、pH傳感器精確測試。 材料用品 計算機，DISLabV6.0采集器及通用軟件，二氧化碳傳感器、氧傳感器、pH傳感器一套；可密封塑料瓶2個（700mL）。恒溫箱，用市售發(fā)酵粉0.5g加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液200mL中，配制成發(fā)酵液。 操作方法1. 將1號瓶貼上有氧呼吸標(biāo)簽,注入100mL發(fā)酵液。用pH傳感器測試pH初始值。2. 將2號瓶貼上無氧呼吸標(biāo)簽，用注射器把發(fā)酵液注入到“泡菜壇式”的下層空間內(nèi)，其上層倒扣粗試管加少許水密封。3. 用氧傳感器、二氧化碳傳感器測得初始值。4將兩個發(fā)酵實驗瓶放入35恒溫箱內(nèi)，發(fā)酵35h。5.用氧傳感器、二氧化碳傳感器、pH傳感器測得終結(jié)數(shù)據(jù)。優(yōu)點 微型微量 簡便易行 省時快捷 數(shù)據(jù)可靠（附 照片）一、光質(zhì)對光合作用強度的影響實驗裝置1 2 氧初始數(shù)據(jù)二氧化碳初始數(shù)據(jù)pH初始數(shù)據(jù)實驗瓶初始數(shù)據(jù)實驗及數(shù)據(jù)采集1.有氧呼吸2.無氧呼吸氧終結(jié)數(shù)據(jù)二氧化碳終結(jié)數(shù)據(jù) pH終結(jié)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)記錄表序號氧初始數(shù)據(jù)（%）氧終結(jié)數(shù)據(jù)（%）差值CO2初始數(shù)據(jù)（ppm）CO2終結(jié)數(shù)據(jù)（ppm）差值pH初始數(shù)據(jù)pH終結(jié)數(shù)據(jù)差值1.有氧呼吸17.513.04.5475500045255.424.131.292無氧呼吸17.514.33.2475201215375.424.650.77時間5h溫度38實驗數(shù)據(jù)分析1.1號實驗瓶（有氧呼吸）氧終結(jié)值比初始差4.5%，2號實驗瓶（無氧呼吸）氧終結(jié)值比初始差3.2%。說明酵母菌有氧呼吸耗氧量大于無氧呼吸。2. 1號實驗瓶（有氧呼吸）二氧化碳終結(jié)值比初始差4525ppm，2號實驗瓶（無氧呼吸）二氧化碳終結(jié)值比初始差1537ppm。說明酵母菌有氧呼吸二氧化碳產(chǎn)量大于無氧呼吸。3. 1號實驗瓶（有氧呼吸）pH終結(jié)值比初始差1.29，2號實驗瓶（無氧呼吸）氧終結(jié)值比初始差0.77。結(jié)論： 通過以上3項初始值與實驗終結(jié)數(shù)據(jù)的比較，可以明確酵母菌細(xì)胞的確存在著兩種不同的