探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式模型的構(gòu)建和遷移應(yīng)用

第3節(jié)ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸一、細(xì)胞呼吸有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。場所——細(xì)胞內(nèi)的氧化分解；原料——有機(jī)物，主要是葡萄糖；產(chǎn)物——二氧化碳或其它產(chǎn)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(jù)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(xì)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(chǎn)物使用一般的實(shí)驗(yàn)器具，掌握物質(zhì)鑒定的一般方法。嘗試從現(xiàn)實(shí)生活中提出與生物學(xué)相關(guān)的、可探究的問題，作出假設(shè)，確認(rèn)變量，設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。認(rèn)同生物科學(xué)的價值，養(yǎng)成質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新及勇于實(shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。背景資料（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量和中間產(chǎn)物。細(xì)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(xì)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(xì)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(tuán)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(chǎn)生酒精是在有氧條件下還是無氧條件下產(chǎn)生的？2、酵母菌的細(xì)胞呼吸會產(chǎn)生二氧化碳，是有氧和無氧條件下都能產(chǎn)生嗎？如果是，產(chǎn)生的一樣多嗎？作出假設(shè)1、酵母菌在無氧條件下使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精2、酵母菌在有氧和無氧條件下的呼吸都能產(chǎn)生二氧化碳，但有氧呼吸產(chǎn)生的更多新鮮的食用酵母菌、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的葡萄糖溶液、澄清石灰水、橡皮球、玻璃導(dǎo)管數(shù)根、錐形瓶數(shù)個、試管、滴管、帶孔橡皮塞、質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)，變成灰綠色）、溴麝香草酚藍(lán)水溶液等。材料用具請思考以下問題實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生？怎樣鑒定有無二氧化碳產(chǎn)生？如何比較二氧化碳產(chǎn)生的多少？怎樣保證酵母菌在整個實(shí)驗(yàn)過程中能正常生活？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)第一步：

。第二步：選擇玻璃導(dǎo)管，將下圖中的裝置一、二中的錐形瓶分別進(jìn)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(biāo)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(xiàn)渾濁，說明酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)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(jìn)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(jìn)行呼吸。預(yù)測結(jié)果，得出結(jié)論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教材參考實(shí)驗(yàn)裝置澄清石灰水酵母菌培養(yǎng)液30%H2O2NaOH溶液實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3小時裝置一（35°C)裝置二（35°C)溴麝香草酚藍(lán)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(jié)酵母菌呼吸產(chǎn)物再探究一：有同學(xué)認(rèn)為，在有氧呼吸實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)更嚴(yán)謹(jǐn)？再探究二：有人認(rèn)為：實(shí)驗(yàn)裝置中酒精和二氧化碳的產(chǎn)生是葡萄糖水溶液之間的純化學(xué)反應(yīng),你如何實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行密封處理，結(jié)果發(fā)生了錐形瓶爆裂或橡皮塞被頂脫的現(xiàn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)實(shí)驗(yàn)操作？三、歸納并建立“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”的模型

項(xiàng)目裝置一裝置二實(shí)驗(yàn)原理檢測原理自變量因變量觀察指標(biāo)無關(guān)變量酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2可以使澄清的石灰水變渾濁，無氧呼吸產(chǎn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄拷湍妇暮粑绞嚼斫鈱?shí)驗(yàn)原理生物學(xué)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(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2可以使澄清的石灰水變渾濁，無氧呼吸產(chǎn)生的酒精可使酸性重鉻酸鉀溶液變灰綠色。作出實(shí)驗(yàn)假設(shè)酵母菌在有氧、無氧條件下均能進(jìn)行細(xì)胞呼吸（或其他合理假設(shè)）。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟Ⅰ.選擇器材是關(guān)鍵。器材包括儀器、藥品和該實(shí)驗(yàn)最佳的生物學(xué)材料。Ⅱ.確定自變量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理—“酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存”，確定實(shí)驗(yàn)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(guān)變量（同時考慮等量對照、條件適宜、重復(fù)實(shí)驗(yàn)等）。Ⅳ.確定觀察指標(biāo)項(xiàng)（由因變量能否直接被觀察、測定來確定）。本實(shí)驗(yàn)中觀察的是什么？預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果由于自變量為培養(yǎng)液中O2的有無，因此可能的結(jié)果理論上有四種，但實(shí)際上酵母菌不可能不進(jìn)行細(xì)胞呼吸，因此排除其在有氧、無氧條件下都不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸的假設(shè)，預(yù)測結(jié)果3種