探究酵母菌的呼吸方式

1、【探究3】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式活動目標(biāo)1進(jìn)行酵母菌細(xì)胞呼吸方式的探究。2說出酵母菌細(xì)胞呼吸的方式。背景資料1. 相關(guān)知識（1）活細(xì)胞都要進(jìn)行細(xì)胞呼吸。細(xì)胞通過細(xì)胞呼吸獲得生命活動所需的能就和屮間產(chǎn)物。細(xì)胞呼吸 分成兩種類型，即冇氧呼吸和無氧呼吸。（2）酵母菌是一種單細(xì)胞其菌，在有氧和無氧條件下都能生存，屬丁兼性厭氧菌。酵母菌取材方便, 培養(yǎng)簡單，是做細(xì)胞呼吸研究的好材料。（3）檢測酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的方法簡單易行。（4）制酒業(yè)普遍使用不同的釀酒酵母工產(chǎn)繭萄酒、啤酒等。例如，啤酒工產(chǎn)過程就分為麥芽制造. 麥芽汁制造、前發(fā)酵、厲發(fā)酵、過濾滅菌、包裝等兒道工序。麥芽的制造 大麥（也正在試驗用小麥

2、）浸潰吸水后,在適宜的溫度和濕度下發(fā)芽,發(fā)芽時產(chǎn)生各種 水解酶，如蛋白酶、耕化酶、衙聚耕酶等，這些酶可將麥芽本身的蛋白質(zhì)分解成肽和爼基酸，將淀粉分解 成糊耕和麥芽糖等。發(fā)芽到一定程度，就要中止發(fā)芽，經(jīng)過干燥，制成水分含量較低的麥芽。麥芽汁的制造 麥芽經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆鬯椋尤霚厮?，在一定的溫度下，利川麥芽木身的酶，進(jìn)行糖化， 主要是將麥芽中的淀粉水解成麥芽糖。為了降低生產(chǎn)成木，還可以加入一定比例的大米粉作輔料，大米粉 先加水煮沸。制成的麥芽醪，用過濾椚進(jìn)行過濾，得到麥芽汁，將麥芽汁輸送到麥芽汁煮沸鍋中，將多余 的水分蒸發(fā)掉，并加入酒花。酒花是一種植物的花，加到啤酒中，可使啤酒帯有特殊的酒花香味和苦味

3、， 同時，酒花中的一些成分還具冇防腐作用，可延長啤酒的保存期。發(fā)酵 麥芽汁經(jīng)過冷卻后,加入酵母菌，輸送到發(fā)酵娥中。-般先通入少量空氣,酵母菌可進(jìn)行短時 間的冇氧呼吸，使自身增殖，而后開始發(fā)酵。傳統(tǒng)工藝分為前發(fā)酵和后發(fā)酵，分別在不同的發(fā)酵罐中進(jìn)行。 現(xiàn)在流行的作法是在一個縮內(nèi)進(jìn)行前發(fā)酵和后發(fā)酵。前發(fā)酵主要是利用酵母菌將麥芽汁中的麥芽糖轉(zhuǎn)變成 酒粘，后發(fā)酵主耍是產(chǎn)生一些具有特殊風(fēng)味的物質(zhì)，除掉啤酒中的異味，并促進(jìn)啤酒的陳熟。這i期間， 需要控制一定的罐內(nèi)壓力，使后發(fā)酵中產(chǎn)生的二氧化碳保留在啤酒中。過濾滅菌經(jīng)過兩個星期左右的發(fā)酵，有些啤酒發(fā)酵期可能氏達(dá)兒個月，將啤酒經(jīng)過過濾，除去啤酒 屮的酵母菌和微

4、小的顆粒，再經(jīng)過62 °c左右的火菌，然后冷卻，啤酒就可以包裝。包裝 包裝方式主耍有瓶裝和罐裝，還有桶裝等。（5）雨銘酸鉀可以檢測酒粘的存在。這一原理可以用來檢測司機(jī)是否喝了酒。具體做法是：讓司機(jī) 呼出的氣體吉接接觸到載冇用硫酸處理過的重鉛酸鉀或三氧化鉛的硅膠（二者均為橙色），如果呼出的氣 體中含有酒粘，重珞酸鉀或三氧化珞就會變成灰綠色的硫酸珞。2. 實驗原理（1）在有氧條件下，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，可以將葡萄糖氧化分解形成二氧化碳和水，并釋放能最。 在無氧條件下，酵母菌進(jìn)行無氧呼吸，能將衙萄耕轉(zhuǎn)變成酒精和二氧化碳。酵母菌有氧呼吸:酶gh j)6+6(v6h46co2+12氏0+能量酵

5、母菌無氧呼吸:酶qh12062c2h5oh+2co2+能量(2) 檢驗酵母菌冇氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)久的c(h的最的多少 將酵母菌兩種呼吸方式產(chǎn)生的氣體分別通入澄清的石灰水，根據(jù)產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀的多少，即可判 斷兩種方式產(chǎn)生的c02的量的多少，辨別酵母菌的呼吸類型。反應(yīng)式如下：c02+ca(0h)2->cac03+h20有條件的地區(qū)可考慮用ba(011)2代替ca(011)2,現(xiàn)象將更明顯。 將酵母菌兩種呼吸方式產(chǎn)生的氣體分別通入漠麝香草酚藍(lán)溶液.根據(jù)溶液顏色的變化，判斷兩種方 式產(chǎn)生的co冷勺量的多少。渙麝香草酚藍(lán)溶液在ph6076的環(huán)境中，其顏色隨著ph值的降低，將發(fā)牛由藍(lán)f綠f黃綠f黃

6、 的顏色變化。冇氧呼吸釋放的他多，久成的ilco&,使泯麝香草酚藍(lán)溶液山藍(lán)綠一黃綠一黃的時間短；無氧呼 吸群放的c0?相對較少，渙丿錯香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)f綠f黃綠f黃的時間較長。根據(jù)渙麝香草酚藍(lán)溶液顏色變 化的時間長短，可以比較酵母菌兩種呼吸方式屮co釋放量的多少。(3) 檢驗酵母菌無氧呼吸產(chǎn)牛:酒精酵母菌無氧呼吸產(chǎn)久的酒糧 在酸性條件下很容易與重倂酸鉀反應(yīng)久成灰綠色的硫酸倂。稀的重倂酸 鉀溶液為透明的橙色?；瘜W(xué)反應(yīng)式為：3ghsoh+2k2cr207+8h2s0!=3chx00h+2k2s0,+2cr4 (s0,)3+ 11h2o制作指南1.材料新鮮酵母(或干酵母)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的匍

7、萄糖溶液。2.用具玻璃棒，玻璃導(dǎo)管，試管，研缽，燒杯，量筒，500汕廣口瓶或錐形瓶，膠塞，滴管。3. 試劑 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的ndoii溶液，澄清的石灰水(或ba (oh) 2溶液)，蒸徭水，濃硫酸，重 珞酸鉀品體，色拉油，渙麝否草酚藍(lán)溶液。4. 操作要點(1) 制備酵母液取兩份新鮮酵母，每份10 g,分別放入兩個編好號的500 mltu瓶或錐形瓶中，再向瓶中分別加入 200譏質(zhì)雖分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液，制成酵母發(fā)酵液，簡稱酵母液。（2）實驗裝置裝置1：氣泵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的naoh溶液酵母液 石灰水（或ba（oh） 2溶液）酵母液石灰水（或ba（0h）2溶液）（在裝置2的酵母液中加一些色拉油

8、，以隔絕空氣）裝兗3：同裝置1或裝置2,但要將酵母液換成繭萄糖液。（3）檢測使用石灰水（或ba（oh）2溶液）檢測co?的生成在室溫25 °c、濕度55%條件下，10 min時,可見裝置1中石灰水變混濁,裝置2中石灰水剛冒出氣 泡；20 min時，裝置2中石灰水變混濁。實驗現(xiàn)象：比較單位時間內(nèi)兩種裝置屮冇灰水混濁的程度。可觀察到裝置1與裝置2屮的酵母液均有氣體產(chǎn)生，并使右灰水變渾濁，但裝屋1小右灰水的混濁程 度（沉淀）多于裝置2,裝置1屮石灰水變混濁的時間早于裝置2。裝置3中不出現(xiàn)石灰水變混濁的現(xiàn)象。使用渙麝香草酚藍(lán)溶液檢測c02的牛成渙麝香草酚藍(lán)溶液的配制：在錐形瓶屮加入5汕質(zhì)量濃

9、度為10-4 g/ml的浪麝香草酚藍(lán)溶液、100汕 蒸憎水、1滴質(zhì)量濃度為0. 1 g/ml的naoh溶液。此時溶液為藍(lán)色。注意：仍使用裝直1和裝宜2,但要將瓶屮的右灰水換成浜麝香草酚藍(lán)溶液，按裝宜圖將反應(yīng)容器連 接好，裝置1和裝置2耍同時連通渓麝香草酚藍(lán)溶液。實驗現(xiàn)象：在室溫25 °c、濕度55%條件下，20 min時可見以下現(xiàn)象。裝置1浣麝香草酚藍(lán)溶液在130 s時山藍(lán)色變成綠色；190 s時變成黃綠色；270 s時變成黃色。裝宣2浜麝香草酚藍(lán)溶液需330 s才變成黃色。裝置3浪麝香草酚藍(lán)溶液仍為藍(lán)色。 檢測酒粘的生成取3支試管，按裝置標(biāo)號分別給試管標(biāo)上1、2、3號。向1、2、3

10、號試管中各加入01 g重洛酸鉀 晶體，然后分別向3支試管中小心地加入0. 5ml濃硫酸，振蕩試管使晶體溶解，待溶液冷卻后備川。在 室溫25 °c、濕度55%條件下,20 min時,將裝置1和裝置2中的酵母液和裝置3中的葡萄糖液取出,分 別過濾，將濾液盛在3支干凈的試管中。各取出2汕濾液，分別加入1、2、3號試管中，振蕩試管。實驗現(xiàn)象：看單位時間內(nèi)溶液顏色的變化。1號試管的溶液（即裝置1的溶液）橙色略有變化，即有一點灰綠色出現(xiàn)。2號試管的溶液（即裝置2的溶液）山橙色變?yōu)榛揖G色（在橙色背景屮可能顯青黃色）。3號試管的溶液（即裝置3的溶液）仍為橙色。5需要注意的幾個問題（1）各裝置的連通管

11、盡量不漏氣。（2）檢測酒精生成時,配藥后要馬上檢測。（3）山于裝置簡單，不可能形成完全的有氧或無氧條件，因此不排除裝置1屮有酒稱生成。檢測酒 精生成的實驗中，裝置1可能出現(xiàn)少許的灰綠色。（4）注總對照裝置3的實驗結(jié)果。（5）建議將全班學(xué)生分成若下個小組進(jìn)行實驗，每組46人。教學(xué)設(shè)計1. 提出問題創(chuàng)設(shè)情境：可從工業(yè)制酒引入。圍繞學(xué)生對酵母菌的了解，以及如何進(jìn)行酵母菌細(xì)胞呼吸的實驗展開教學(xué)。2. 作出假設(shè)引導(dǎo)學(xué)生圍繞酵母菌細(xì)胞呼吸的兩種可能方式進(jìn)行討論。3-設(shè)計實驗重點在引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題。（1）如何控制實驗屮的冇氧條件和無氧條件?（2）怎樣鑒定細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物？重點放在如何檢測二氧化碳和酒精的生

12、成，如何比較兩種呼吸產(chǎn)物 的多少。4. 實施計劃同前面的“操作指南”.5. 分析結(jié)果（1）如果在室溫25 °c、濕度55%條件下，安裝好裝置,一般在實驗開始后25 min左右就會出現(xiàn)比 較明顯的實驗現(xiàn)彖。（2）無論是酵母菌的有氧呼吸還是無氧呼吸，都可以檢測到二氧化碳的牛成。二氧化碳的牛成量可 依據(jù)單位時間內(nèi)右灰水變混濁的程度來判斷。（3）在酵母菌冇氧呼吸和無氧呼吸的裝置屮都町以檢測到酒精的生成。這是因為在我國目前屮學(xué)生 物實驗室的條件下，難以做到讓有氧裝置中的每一個酵母菌細(xì)胞都處丁有氧環(huán)境中。因此在有氣呼吸裝置 中也可能有部分酵母菌進(jìn)行無氧呼吸,產(chǎn)生酒精。6. 得出結(jié)論教師引導(dǎo)學(xué)生通

13、過討論，得出以卜結(jié)論。（1）細(xì)胞呼吸有兩種方式：有氧呼吸和無氧呼吸。（2）細(xì)胞的無氧呼吸包括兩種形式:生成酒精的無氧呼吸和生成乳酸的無氧呼吸。7. 表達(dá)交流從學(xué)生開始進(jìn)行實驗，到得到實驗結(jié)果，大約需耍30min。實驗結(jié)束后可以安排時間訃學(xué)生討論并整 理實驗結(jié)果，各小紐派代農(nóng)匯報.交流。評價建議1.評價等級分為優(yōu)、及格、不及格四個檔次。2能比較完整地完成探究活動的學(xué)工或小組茯得“良”以i的成績。3. 在探究活動的某個環(huán)節(jié)冇創(chuàng)意、冇想法，并進(jìn)行認(rèn)真思考和實踐的學(xué)工或小組獲得提高一檔的評 價。替代方案1.澄清的石灰水可用ba （011）2溶液代替。2.有條件的學(xué)?？墒褂谩懊芏扔嫹ā睓z測酒精。密度計法

14、的原理密度計又叫玻璃浮計，是一種能迅速測定液體密度的 儀器。它是一支屮空的玻璃浮柱，上部冇分度標(biāo)線，下部為一個裝冇鉛粒的 重錘（圖6）。密度計是根據(jù)阿基米徳原理制作的。密度計沉入液體的深淺 與液體的密度有關(guān)，液體密度愈小，密度計沉入愈深。因此，密度計上的靠 上的標(biāo)度表示較小的密度，靠下的標(biāo)度表示較人的密度。密度計有的分重表和輕表兩種。重表川于測量密度大于1的液體，輕表用于測量密度小于1的液體。 為了能在比較大的范圍內(nèi)楕確地測量液體的密度，還冇山若干支（如20支）密度計組成的成套密度計，測 量的液體密度可從0. 700到1. 840,但每支密度計的雖:程很小，只是0. 06個單位密度。測量液體密度時，要把被測液注入長的玻璃筒或量筒中，密度計不能與筒壁和筒底接觸。為了避免密 度計在液體中上下浮動和左右搖擺，將密度計插入液體時動作耍輕，并川手拿好