探究酵母菌細胞呼吸方式模型的構建和遷移應用

第3節(jié)ATP的主要來源——細胞呼吸一、細胞呼吸有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放出能量并生成ATP的過程。場所——細胞內的氧化分解；原料——有機物，主要是葡萄糖；產物——二氧化碳或其它產物；能量——釋放能量，而不是釋放ATP；只為ATP形成提供所需能量，釋放的能量只是部分生成了ATP。方式——依據是否需氧而分為有氧呼吸和無氧呼吸。條件——酶、氧的有無等。二、探究酵母菌細胞呼吸的方式本節(jié)聚焦說出酵母菌在有氧和無氧條件下的呼吸產物使用一般的實驗器具，掌握物質鑒定的一般方法。嘗試從現實生活中提出與生物學相關的、可探究的問題，作出假設，確認變量，設計可行的實驗方案。認同生物科學的價值，養(yǎng)成質疑、求實、創(chuàng)新及勇于實踐的科學精神和科學態(tài)度。背景資料（1）活細胞都要進行細胞呼吸。細胞通過細胞呼吸獲得生命活動所需的能量和中間產物。細胞呼吸分成兩種類型，即有氧呼吸和無氧呼吸。

（2）酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。酵母菌取材方便，培養(yǎng)簡單，適宜在25~35℃的環(huán)境中生存，是做細胞呼吸研究的好材料。釀酒酵母（也稱面包酵母）自從幾千年前人類就用其發(fā)酵面包和酒類，在發(fā)酵面包和饅頭的過程中面團中會放出二氧化碳。問題情境提出問題1、酵母菌使葡萄糖發(fā)酵產生酒精是在有氧條件下還是無氧條件下產生的？2、酵母菌的細胞呼吸會產生二氧化碳，是有氧和無氧條件下都能產生嗎？如果是，產生的一樣多嗎？作出假設1、酵母菌在無氧條件下使葡萄糖發(fā)酵產生酒精2、酵母菌在有氧和無氧條件下的呼吸都能產生二氧化碳，但有氧呼吸產生的更多新鮮的食用酵母菌、質量分數5%的葡萄糖溶液、澄清石灰水、橡皮球、玻璃導管數根、錐形瓶數個、試管、滴管、帶孔橡皮塞、質量分數為10%的NaOH溶液、重鉻酸鉀濃硫酸溶液（橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與酒精反應，變成灰綠色）、溴麝香草酚藍水溶液等。材料用具請思考以下問題實驗的自變量、因變量是什么？怎樣控制有氧和無氧條件下？怎樣鑒定有無酒精產生？怎樣鑒定有無二氧化碳產生？如何比較二氧化碳產生的多少？怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？設計實驗第一步：

。第二步：選擇玻璃導管，將下圖中的裝置一、二中的錐形瓶分別進行連接。取錐型瓶五個,其中兩個分別裝入等量的酵母菌培養(yǎng)液和新鮮的食用酵母,貼上標簽,稱之為A、D。另在B、E錐型瓶中加入等量的澄清的石灰水，C錐型瓶中加入足量的NaOH溶液。第三步：

。第四步：

。將A放置一段時間，用氣泵向C中不斷通入空氣，一段時間后，再將裝置一、二均置于相同適宜環(huán)境中培養(yǎng)一段時間。觀察將B、E中澄清的石灰水是否變渾濁。各取2mLA、D中的酵母菌培養(yǎng)液，加入0.5mL的酸性重鉻酸鉀溶液，觀察顏色變化。①

。②

。③

。兩組裝置中石灰水都出現渾濁，說明酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行呼吸。裝置一中石灰水渾濁，裝置二中不渾濁，說明酵母菌只能在無氧條件下進行呼吸。裝置一中石灰水不渾濁，裝置二中渾濁，說明酵母菌只能在有氧條件下進行呼吸。預測結果，得出結論進行實驗教材參考實驗裝置澄清石灰水酵母菌培養(yǎng)液30%H2O2NaOH溶液實驗進行3小時裝置一（35°C)裝置二（35°C)溴麝香草酚藍水溶液遇CO2的變色過程裝置二用溶有重鉻酸鉀的濃硫酸檢測酒精溶有重鉻酸鉀的濃硫酸+裝置一的酵母菌濾液+裝置二的酵母菌濾液不變灰綠色變灰綠色酵母菌有氧呼吸：

C6H12O6+6O2+6H2O

6CO2+12H2O+能量

酵母菌無氧呼吸：

C6H12O6

2C2H5OH+2CO2+能量總結酵母菌呼吸產物再探究一：有同學認為，在有氧呼吸實驗裝置中１０％的氫氧化鈉溶液不能完全吸收二氧化碳，以致可能對實驗結果有干擾，你同意嗎？你如何避免這種可能性的發(fā)生，以保證實驗更嚴謹？再探究二：有人認為：實驗裝置中酒精和二氧化碳的產生是葡萄糖水溶液之間的純化學反應,你如何實驗證明？葡萄糖的水溶液葡萄糖的水溶液再探究三：為了控制無氧呼吸實驗裝置中的氧氣，對酵母菌培養(yǎng)瓶采取用Ｔ形夾夾住橡皮管的方法進行密封處理，結果發(fā)生了錐形瓶爆裂或橡皮塞被頂脫的現象，這是為什么呢？由此說明什么問題？再探究四：在某一次對有氧呼吸實驗裝置的操作中，將酵母菌培養(yǎng)液取樣鑒定，鑒定出也含有酒精，這是為什么呢？如何改進實驗操作？三、歸納并建立“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的模型

項目裝置一裝置二實驗原理檢測原理自變量因變量觀察指標無關變量酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存細胞呼吸產生的CO2可以使澄清的石灰水變渾濁，無氧呼吸產生的酒精可使酸性重鉻酸鉀溶液變灰綠色。無氧有氧無氧呼吸有氧呼吸石灰水是否變渾濁,酸性重鉻酸鉀溶液變灰綠色石灰水是否變渾濁空氣中的CO2是否能完全被吸收，裝置氣密性等明確實驗目的探究酵母菌的呼吸方式理解實驗原理生物學原理：酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧型微生物。檢測原理：細胞呼吸產生的CO2可以使澄清的石灰水變渾濁，無氧呼吸產生的酒精可使酸性重鉻酸鉀溶液變灰綠色。作出實驗假設酵母菌在有氧、無氧條件下均能進行細胞呼吸（或其他合理假設）。設計實驗步驟Ⅰ.選擇器材是關鍵。器材包括儀器、藥品和該實驗最佳的生物學材料。Ⅱ.確定自變量。根據實驗原理—“酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存”，確定實驗的自變量是培養(yǎng)液中O2的控制（是否無O2

/通入O2）。Ⅲ.控制好無關變量（同時考慮等量對照、條件適宜、重復實驗等）。Ⅳ.確定觀察指標項（由因變量能否直接被觀察、測定來確定）。本實驗中觀察的是什么？預測實驗結果由于自變量為培養(yǎng)液中O2的有無，因此可能的結果理論上有四種，但實際上酵母菌不可能不進行細胞呼吸，因此排除其在有氧、無氧條件下都不能進行細胞呼吸的假設，預測結果3種