關(guān)于酵母菌細(xì)胞呼吸問題一系列的實(shí)驗(yàn)探究

1、關(guān)于酵母菌細(xì)胞呼吸問題一系列的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過探究實(shí)驗(yàn)了解酵母菌的細(xì)胞呼吸方式；掌握酵母菌細(xì)胞呼吸作用的有關(guān)代謝產(chǎn)物及檢測方法。重點(diǎn)、難點(diǎn)：設(shè)計(jì)并實(shí)施探究實(shí)驗(yàn)；體驗(yàn)酵母菌細(xì)胞呼吸的方式并分析細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物及檢測方法。設(shè)計(jì)并實(shí)施探究實(shí)驗(yàn)；單因子變量原則中自變量與無關(guān)變量的辨析及控制。突破策略：課前通過部分學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)、課堂上悉心引導(dǎo)、學(xué)生集體交流討論的方法來突破。突破策略：通過對(duì)實(shí)驗(yàn)中自變量、因變量與無關(guān)變量一系列問題的分析討論，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何去操縱自變量，均衡無關(guān)變量、準(zhǔn)確測量因變量，再讓學(xué)生利用模型組裝實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生就能較順利的設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案。探究實(shí)驗(yàn)一 ：酵母菌呼吸方式及代謝產(chǎn)

2、物的實(shí)驗(yàn)探究1、實(shí)驗(yàn)探究過程（1）提出問題：酵母菌是進(jìn)行有氧還是無氧呼吸？酵母菌的呼吸作用產(chǎn)物是什么？（2）作出假設(shè)：針對(duì)上述問題，根據(jù)已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)（如酵母菌可用于釀酒、發(fā)面等）作出合理的假設(shè)。例如啤酒瓶用鐵蓋子，而酸奶用塑料膜封口；啤酒用鋁質(zhì)易拉罐封裝 ，而酸奶存在軟包裝；饅頭僅表皮光滑，由這些生活實(shí)際問題入手，不僅可以激發(fā)學(xué)生興趣，還可挖掘?qū)W生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。2、實(shí)驗(yàn)原理：a、酵母菌是單細(xì)胞真菌屬于兼性厭氧菌。進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生水和CO2 ，無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2 。b、 CO2的檢測方法CO2使澄清石灰水變渾濁(或 CO2使溴麝香草酚酞水溶液由藍(lán)變綠再變黃)。c、酒精的檢測橙色的

3、重酪酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色。聯(lián)系生活實(shí)際如交警查酒駕。3、實(shí)驗(yàn)材料及用具：酵母菌培養(yǎng)液、橡皮塞、錐形瓶、玻璃導(dǎo)管、石蠟油、凡士林、澄清的石灰水（溴麝香草酚藍(lán)溶液）、酸性重鉻酸鉀溶液4、設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn):配制酵母菌培養(yǎng)液：20g新鮮食用酵母菌+240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液檢測CO2的產(chǎn)生，裝置如下圖：思考：1、提問：能否根據(jù)是否產(chǎn)生CO2來判斷是有氧呼吸還是無氧呼吸？學(xué)生回答：不能，因?yàn)榻湍妇醒鹾蜔o氧呼吸均可產(chǎn)生CO2。教師總結(jié)：可根據(jù)石灰水變渾濁的程度來判斷甲、乙兩裝置中產(chǎn)生CO2的多少。2、提問：除了澄清的石灰水能夠檢驗(yàn)CO2外，還有什么方法可以檢驗(yàn)CO2？學(xué)生回

4、答：CO2還可以用溴麝香草酚藍(lán)水溶液檢測，根據(jù)其由藍(lán)變綠再變黃的時(shí)間長短來判斷產(chǎn)生的CO2的多少。3、提問：既然CO2不能作為檢驗(yàn)有氧和無氧呼吸的指標(biāo)，那么用什么方法可以證明酵母菌正在進(jìn)行無氧呼吸呢？（提示：酵母菌的無氧呼吸還產(chǎn)生其它代謝產(chǎn)物嗎？）學(xué)生回答：重鉻酸鉀溶液可以檢驗(yàn)酒精。教師強(qiáng)調(diào)：必須是酸性條件下的重鉻酸鉀（由橙色變成灰綠色），說明有酒精存在，此時(shí)酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸。教師引導(dǎo)：在實(shí)際生活中有什么意義?學(xué)生討論：可以制成簡易酒精檢測儀，用來查酒駕。5、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析： 甲、乙兩裝置中石灰水都變渾濁，且甲中渾濁程度高且速度快，說明酵母菌在有氧呼吸條件下產(chǎn)生的CO2比無氧條件下產(chǎn)生的多

5、且快。 甲、乙兩乙裝置中溶液分別加入酸性條件下的重鉻酸鉀，乙溶液顏色由橙色變成灰綠色，甲溶液不變色，說明酵母菌在無氧條件下能分解葡萄糖產(chǎn)生酒精，而有氧條件下則不行。6、實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的CO2；在無氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量的CO2。7、實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵步驟（1）提問：怎么保證第三個(gè)錐形瓶的澄清的石灰水變渾濁是由于酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致，而不是空氣中的CO2所致?學(xué)生討論：將甲裝置連接橡皮球，讓空氣間斷而持續(xù)地依次通過3個(gè)錐形瓶，既保證O2的充分供應(yīng)，又使進(jìn)入A瓶的空氣先經(jīng)過NaOH的錐形瓶

6、，洗除空氣中的CO2，保證第三個(gè)錐形瓶的澄清的石灰水變渾濁是由于酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。（2）提問為什么B瓶應(yīng)該封口放置一段時(shí)間，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？學(xué)生討論：待酵母菌將B瓶中O2消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水。（3）提問：為了達(dá)到更好的無氧狀態(tài)，還可用采用什么方法？學(xué)生討論：冷開水配制酵母菌溶液，另外在溶液上方滴加石蠟油（4）為什么需要用葡萄糖溶液培養(yǎng)酵母菌而不能用清水，還得要求一定濃度的葡萄糖溶液？(酵母菌為異養(yǎng)型生物，葡萄糖溶液濃度太大會(huì)導(dǎo)致其質(zhì)壁分離失水死亡。) 學(xué)生活動(dòng)：【小試牛刀】甲乙1、實(shí)驗(yàn)原理：裝置內(nèi)氣體體積差

7、增加，紅色液滴向右移動(dòng)；氣體體積差減小，紅色液滴向左移動(dòng)；氣體體積差不變，紅色液滴不移動(dòng)。2、實(shí)驗(yàn)材料和用具：酵母菌培養(yǎng)液、帶橡皮塞的玻璃鐘罩兩只、100mL燒杯4個(gè)、兩根彎曲的帶有紅色液滴的刻度玻璃管、NaOH溶液、清水、凡士林。（提示：假設(shè)酵母菌培養(yǎng)液中以葡萄糖作為呼吸底物）4、實(shí)驗(yàn)方法：（1）將實(shí)驗(yàn)材料和用具按右圖（裝置1）安裝好。（2）如果想得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論還必須同時(shí)設(shè)計(jì)另一實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)指出另一實(shí)驗(yàn)裝置（裝置2）如何設(shè)計(jì)？ 5、結(jié)果預(yù)測和結(jié)論：請(qǐng)預(yù)測與結(jié)論相符合的現(xiàn)象，并在以下表格中填寫：現(xiàn) 象結(jié) 論裝置1中液滴裝置2中液滴1只進(jìn)行有氧呼吸2只進(jìn)行無氧呼吸3既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無氧呼吸【再試

8、牛刀】在上述這個(gè)裝置中，1、若把酵母菌改為乳酸菌，液滴移動(dòng)有何變化？2、若采用以上裝置研究綠色植物的細(xì)胞呼吸，在外界條件上應(yīng)特別注意什么？探究實(shí)驗(yàn)二 ：酵母菌細(xì)胞呼吸場所實(shí)驗(yàn)探究1、實(shí)驗(yàn)探究過程（1）提出問題：酵母菌是進(jìn)行有氧呼吸、無氧呼吸的場所在哪里？原料、產(chǎn)物及放出能量有什么不同？（2）作出假設(shè)：針對(duì)上述問題，根據(jù)已有的知識(shí)作出合理的假設(shè)。由實(shí)驗(yàn)一得出有氧呼吸、無氧呼吸均有CO2, 無氧呼吸還有酒精產(chǎn)生。（3）實(shí)驗(yàn)原理： 1、酵母菌的有氧呼吸 第一階段：葡萄糖的降解階段。a. 發(fā)生部位：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。b. 過程：在酶催化下葡萄糖分解為丙酮酸。c. 產(chǎn)物：丙酮酸、少量H和少量ATP。第二階段：

9、丙酮酸分解階段。a. 發(fā)生部位：細(xì)胞線粒體的基質(zhì)內(nèi)。b. 過程：在酶的催化下，丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和H。c. 產(chǎn)物：二氧化碳、H、少量ATP。第三階段：H和氧結(jié)合生成水，釋放大量能量的階段。a. 發(fā)生部位：細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上。b. 過程：在酶的催化下，前兩階段釋放的H和氧結(jié)合形成水，并釋放出大量能量，形成大量ATP。c. 產(chǎn)物：水和ATP。2、 顏色反應(yīng)： 2,6-二氯酚靛酚（氧化性染料）+還原性【H】 褪色3、實(shí)驗(yàn)材料及用具：將酵母菌研磨得勻漿(含細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)+線粒體)、離心后得上清液（含細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）和沉淀物（含線粒體）、一定濃度的葡萄糖溶液和丙酮酸溶液、試管若干支。勻漿(細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)+線粒體 )沉淀物（線粒體）上清液（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1、有氧呼吸的場所細(xì)胞