酵母菌細胞呼吸方式的實驗探究

1、 酵母菌細胞呼吸方式的實驗探究 1.探究過程提出問題:酵母菌使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精是在有氧還是無氧條 件下?酵母菌在有氧和無氧條件下細胞呼吸的產(chǎn)物 是什么?作出假設(shè):針對上述問題,根據(jù)已有的知識和生活經(jīng)驗(如酵母 菌可用于釀酒、發(fā)面等)作出合理的假設(shè) 1)配制酵母菌培養(yǎng)液 (2)檢測CO2的產(chǎn)生，裝置如圖所示： (3)檢測酒精的產(chǎn)生： 自A、B中各取2 mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液分別注入編號 為1、2的 兩 支試管中分別滴加0.5 mL 溶有0.1 g重鉻 酸鉀的濃硫酸溶液振蕩并觀察溶液的顏色變化 實驗現(xiàn)象 CO2檢測：甲、乙兩裝置中石灰水都變混濁， 且甲中混濁程度高、變化快 酒精檢測：2

2、號試管中溶液由橙色變成灰綠 色，1號試管中溶液不變色【要點一】有氧呼吸和無氧呼吸的比較項目有氧呼吸無氧呼吸過程階段酶1C6H12O6 2C3H4O3（丙酮酸）+22H+2ATP酶22C3H4O3+6H2O6CO2+20H+2ATP酶324H+6O2-12H2O+34ATP與有氧呼吸同酶22C3H4O3+22H2C3H6O3（乳酸）+2ATP酶2或2C3H4O3+22H -2C2H5OH+2CO2+2ATP場所在細胞質(zhì)基質(zhì)中，、分別在線粒體基質(zhì)和線粒體的內(nèi)膜上、都在細胞質(zhì)基質(zhì)中物質(zhì)變化分解有機物需氧參與，分解徹底，終產(chǎn)物是無機小分子分解有機物不需氧參與，不徹底，產(chǎn)物為小分子有機物能量變化釋放能量

3、多，1mol葡萄糖徹底氧化釋放總能量為2870kJ/mol，其中1161kJ/mol轉(zhuǎn)移到ATP，1709kJ/mol以熱能散失釋放能量少，1mol葡萄糖進行乳酸發(fā)酵釋放196.65kJ/mol,酒精發(fā)酵225.94kJ/mol,均有61.05kJ/mol合成ATP聯(lián)系有氧呼吸是在無氧呼吸的基礎(chǔ)上進化發(fā)展而來，第一階段完全相同【要點二】探究酵母菌細胞呼吸的方式 酵母菌是種單細胞真菌在有氧和無氧的條件下都能生存屬于兼性厭氧菌，因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式。通過定性測定酵母菌在有氧和無氧的條件下細胞呼吸的產(chǎn)物來確定酵母菌細胞呼吸的方式。 CO2可使使澄清石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液

4、由藍變綠再變黃。根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產(chǎn)生情況。橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與乙醇(俗稱酒精)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成灰綠色，從而檢測酒精的產(chǎn)生。【畫龍點睛】微生物在進行無氧呼吸時，有的產(chǎn)生酒精，如：酵母菌；有的產(chǎn)生乳酸如：乳酸菌。高等植物在水淹的情況下，可以進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳酒精對植物有毒害作用，這是長期水淹容易造成植物死亡的原因之一。有些植物組織進行無氧呼吸時也能產(chǎn)生乳酸，如：馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等。應(yīng)特別注意的是高等動物和人在進行無氧呼吸時只能產(chǎn)生乳酸?！疽c三】影響細胞呼吸的因素 1、內(nèi)因遺傳因素(決定呼吸酶的種

5、類和數(shù)量)不同的植物呼吸速率不同；同一植物不同發(fā)育時期呼吸速率不同；同植物不同器官呼吸速率不同，陰生植物大于陽生植物，幼苗期大于成熟期，生殖器官大于營養(yǎng)器官。 2外因環(huán)境因素 (1溫度 溫度之所以能影響呼吸速率主要是影響呼吸酶的活性。在最低點與最適點之間，呼吸速率總是隨溫度的升高而加快。超過最適點，呼吸速率則會隨著溫度的升高而下降。如圖所示：【畫龍點睛】一般說來，接近0時，植物的細胞呼吸進行得很慢，但有些植物的最低溫度可以低于10。細胞呼吸的最適溫度一般在2535之間。細胞呼吸的最高溫度一般在3545之間，最高溫度在短時間內(nèi)可使呼吸速率較最適溫度的要高但時間較長后，細胞呼吸就急劇下降，這主要是

6、由于在高溫下蛋白質(zhì)和酶容易變性失活。 (2)O2濃度：O2濃度為零時無氧呼吸最強有氧呼吸速率為零。隨O2濃度的增大，無氧呼吸逐漸被抑制，有氧呼吸不斷加強當O2濃度達到一定值后，隨O2濃度增大有氧呼啦不再加強(受呼吸酶數(shù)量的影響)。如右圖所示：【畫龍點睛】短時間的無氧呼吸和局部的無氧呼吸(如透氣不良的果實內(nèi)部)對生物的傷害并不大但無氧呼吸時間過長，生物體就會受到傷害。其原因主要有三個方面：植物的無氧呼吸產(chǎn)生的酒精使細胞質(zhì)的蛋白質(zhì)變性從而引起酒精中毒。動物體無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸過多，則會引起血液中pH的變化。因為無氧呼呼對能量的利用率很低生物要維持正常的生理需要就要消耗過多的有機物這樣生物體內(nèi)的養(yǎng)料

7、就耗損過多；沒有丙酮酸氧化過程許多由這個過程中間產(chǎn)物形成的物質(zhì)就無法繼續(xù)完成。如作物因水澇災(zāi)害死亡主要原因就在此。 (3)二氧化碳 二氧化碳是細胞呼吸的最終產(chǎn)物當外界環(huán)境中的二氧化碳濃度增加時，呼吸速率便會減慢。這個原理可用于貯藏水果和蔬菜。 (4)含水量 在一定范圍內(nèi)細胞呼吸強度隨含水量的增加而加強，隨含水量的減少而減弱。 細胞內(nèi)自由水的含量越高呼吸速率越大。 3、在實際中的應(yīng)用 (1)中耕松士、合理灌溉、帶土移栽等都是為了保證根細胞正常的呼吸。 (2)糧油種子的貯藏必須干燥、低溫，目的是為了降低呼吸作用，減少有機物的消耗。 (3)果實、蔬菜的保鮮措施中，低溫、增加空氣中CO2的濃度等目的是

8、通過減弱細胞呼吸，延緩老化。 (4)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了使有機物向著人們需要的器官積累，常把下部變黃的、已無光合能力、仍然消耗養(yǎng)分的枝葉去掉使光合作用的產(chǎn)物更多地轉(zhuǎn)運到有經(jīng)濟價值的器官中去?！疽c四】影響光合作用的因素（1）光：光照強弱直接影響光反應(yīng)；釋放CO2吸收 CO20BAC陽生植物物物陰生植物光照強度B：光補償點C：光飽和點點點應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。光補償點、光飽和點 ： 陽生植物> 陰生植物（2）溫度：溫度高低會影響酶的活性； （3）CO2濃度：CO2是光合作用的原料，直接影響暗反應(yīng)；（4）水分：水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，特別地，水分還影

9、響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體；（5）礦質(zhì)元素：礦質(zhì)元素是光合作用產(chǎn)物進一步合成許多有機物所必需的物質(zhì)如葉綠素、酶等。此外葉面積和葉齡也對光合速率也有影響光合作用實際量葉面積干物質(zhì)量呼吸量CO2吸收量CO葉齡BA光合作用強度單一因素對光合作用影響的圖象O光照強度CO2吸收CO2釋放ABCO光合作用速率CO2濃度ABO光合作用速率10 20 30 40 50 溫度（°C）ABCO光合作用速率水和礦質(zhì)元素濃度A物質(zhì)的量光合作用的實際量2 4 6 8葉面積指數(shù)O呼吸量干物質(zhì)量O光合作用速率葉齡ABC4綜合因素溫度、光強、CO2濃度 七. 提高作物產(chǎn)量的途徑途徑措施或方法延長光時補充

10、光照增大光合作用面積間作、合理密植提高光合作用效率控制適宜光強、提高CO2濃度（如通風(fēng)）、合理施肥提高凈光合作用速率維持適當晝夜溫差（白天適當升溫，晚上適當降溫）例題1長葉刺葵是棕櫚科熱帶植物。為了解其引種到重慶某地后的生理狀況，某研究小組在水分充足、晴朗無風(fēng)的夏日，觀測得到了該植物光合速率等生理指標日變化趨勢圖（題30圖）。（1）據(jù)圖分析：光合作用消耗ATP最快的時刻是_。根吸水能力最強的時刻是_。直接引起蒸騰速率變化的生理指標是_；推測導(dǎo)致1200時光合速率出現(xiàn)低谷的環(huán)境因素主要是_（填“光照”或“CO2”）。在1400時若適當提高CO2濃度，短時間內(nèi)葉綠體中H含量的變化是_。（2）若該地

11、土壤缺鈣，一段時間后該植物首先表現(xiàn)出鈣缺乏癥的是_（填“老葉”或“幼葉”）。（3）假設(shè)若干年后將引種后代重新移栽回原產(chǎn)地，與原產(chǎn)地長葉刺葵雜交不育，原因是地理隔離導(dǎo)致了_。II乙醇可部分替代石油燃料，利于纖維素酶、酵母菌等可將纖維素轉(zhuǎn)化成乙醇、耐高溫纖維素酶可以加速催化纖維素的水解，從而有利于酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生乙醇。（1）某研究小組將產(chǎn)生纖維素酶的菌株，通過誘變和高溫篩選獲得新菌株，為探究新菌株所產(chǎn)纖維素酶能否耐受80高溫，進行了以下實驗。試管1試管2第一步加入適量緩沖液加入等量纖維素酶溶液（緩沖液配制）第二步_30min第三步加入_第四步60水浴保溫10min第五步加入_第六步沸水浴中加熱2mi

12、n，觀察實驗現(xiàn)象 結(jié)果與結(jié)論：若_，則表明該纖維素酶能耐受80高溫；若_，則表明該纖維素酶不能耐受80高溫；（2）酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇屬于_（填“初級”或“次級”）代謝產(chǎn)物?！窘馕觥抗夂献饔冒ü夥磻?yīng)階段和暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)階段產(chǎn)生ATP和H為暗反應(yīng)階段提供能量和還原劑，光合速率越大消耗ATP也就越快，從圖中可見10:00時光合速率最大；蒸騰作用有利于植物根對水分的吸收，蒸騰作用越強，根吸水能力越強，從圖中可見蒸騰作用在12:00時蒸騰作用最強。蒸騰作用是水分以氣體形式通過氣孔散失，氣孔導(dǎo)度的大小直接引起蒸騰速率大小的變化，通過圖中可知，在12:00時氣孔導(dǎo)度最大，而CO2是通過氣孔進入葉肉細

13、胞的，說明CO2供應(yīng)充足，推測導(dǎo)致光合速率出現(xiàn)低谷的環(huán)境因素是光照。H用于暗反應(yīng)對C3的還原，CO2增多，使生成C3增多，這時會消耗更多的H，使H的含量降低。鈣在植物體內(nèi)形成穩(wěn)定的化合物，不能轉(zhuǎn)移利用，當缺鈣時，首先引起幼葉出現(xiàn)癥狀。長期的地理隔離使兩個種群的基因頻率向不同的方向發(fā)展，使種群的基因庫變得很不相同，并出現(xiàn)生殖隔離?！敬鸢浮?0:00 12:00氣孔導(dǎo)度 光照降低幼葉生殖隔離【解析】根據(jù)實驗是探究纖維素酶能否耐受80高溫，所以應(yīng)先對纖維素酶用80高溫處理，常用方法為水浴80保溫，對酶進行高溫處理后，然后再加入適量的纖維素酶作用的底物纖維素，利用纖維素酶能使纖維素水解為還原糖，來驗證

14、經(jīng)高溫處理的酶是否還有活性，還原糖可用斐林試劑或班氏糖定性試劑檢測。如果纖維素酶能耐受80高溫，則經(jīng)80高溫處理后，依然能使纖維素水解，經(jīng)斐林試劑檢測能出現(xiàn)磚紅色沉淀反之，不能出現(xiàn)磚紅色沉淀。乙醇是對酵母菌無明顯生理功能，并非是酵母菌生長和繁殖所必需的物質(zhì)，這樣的物質(zhì)為次生代謝產(chǎn)物?！敬鸢浮?0水浴保溫 適量纖維素液 斐林試劑或班氏糖定性試劑試管1內(nèi)呈藍色，試管2內(nèi)有磚紅色沉淀產(chǎn)生試管1和2內(nèi)均呈藍色次生 2.（2012浙江卷）30某植物在停止供水和恢復(fù)供水條件下，氣孔開度（即氣孔開放程度）與光合速率的變化如圖所示。請回答：（1）停止供水后，光合速率下降。這是由于水是的原料，又是光合產(chǎn)物在植物

15、體內(nèi)的主要介質(zhì)。（2）在溫度、光照相同的條件下，圖中A點與B點相比，光飽和點低的是點，其主要原因是。（3）停止供水一段時間后，葉片發(fā)黃，原因是。此時類囊體結(jié)構(gòu)破壞，提供給碳反應(yīng)的減少。（4）生產(chǎn)實踐中，可適時噴施植物激素中的，起到調(diào)節(jié)氣孔開度的作用。【答案】（1）光合作用運輸（2）B氣孔開度降低，CO2吸收減少（答出一項即可）（3）葉綠素合成速度變慢或停止（或葉綠素分解），類胡蘿卜素的顏色顯露出來（答出一項即可）NADPH和ATP（4）脫落酸【命題透析】本題以圖像的形式考察光合作用的過程及其影響因素，旨在考察學(xué)生的識圖、析圖及知識的遷移能力，為高頻考點?！舅悸伏c撥】（1）由“停水導(dǎo)致光合速率下

16、降”聯(lián)系水的生理作用，既可參與反應(yīng)，又可運輸物質(zhì)。（2）B點光合速率小于A點與氣孔開度降低有關(guān)，而后者是由停止水分供應(yīng)造成的。（3）水分的減少會導(dǎo)致細胞內(nèi)的光合作用及其他過程減慢，引發(fā)一系列的變化。（4）脫落酸可在植物細胞失水時使氣孔關(guān)閉，在生產(chǎn)實踐中用來調(diào)節(jié)植物的代謝過程。3（2012江蘇卷）27藍藻、綠藻和硅藻是湖泊中常見藻類。某課題組研究了不同pH對3種藻類的生長及光合作用的影響，實驗結(jié)果見圖1、圖2。請回答下列問題：（1）根據(jù)圖1和圖2分析，3種藻類中pH適應(yīng)范圍最廣的是；在pH為8.0時，3種藻類中利用CO2能力最強的是。（2）在培養(yǎng)液中需加入緩沖劑以穩(wěn)定pH，其原因是。（3）在實驗

17、中需每天定時對藻細胞進行取樣計數(shù)，請回答以下問題：取出的樣液中需立即加入固定液，其目的是。在計數(shù)前通常需要將樣液稀釋，這是因為。將樣液稀釋100倍，采用血球計數(shù)板（規(guī)格為1mm×1mm×0.1mm）計數(shù)，觀察到的計數(shù)室細胞分布見圖3，則培養(yǎng)液中藻細胞的密度是個/mL。答案：（1）綠藻藍藻（2）藻類生長代謝會改變培養(yǎng)液pH（3）維持藻細胞數(shù)量不變藻細胞密度過大1×108解析：（1）由圖1、圖2可知，PH改變后綠藻的生長速率和光合速率變化不大，其次是藍藻。由圖2在PH為8.0時，藍藻的光合速率最大，利用CO2能力最強。（2）藻類植物在光合作用時大量吸收CO2，代謝過程產(chǎn)生一些物質(zhì)會改變培