酵母菌细胞呼吸方式的实验探究

酵母菌细胞呼吸方式的实验探究 1.探究过程

提出问题:酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条 件下?酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物 是什么?

作出假设:针对上述问题,根据已有的知识和生活经验(如酵母 菌可用于酿酒、发面等)作出合理的假设 1)配制酵母菌培养液

(2)检测CO2的产生，装置如图所示：

(3)检测酒精的产生：

自A、B中各取2 mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号 为1、2的 两 支试管中→分别滴加0.5 mL 溶有0.1 g重铬 酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化

实验现象 CO2检测：甲、乙两装置中石灰水都变混浊， 且甲中混浊程度高、变化快

酒精检测：2号试管中溶液由橙色变成灰绿 色，1号试管中溶液不变色

【要点一】有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 过程阶段 有氧呼吸 无氧呼吸 ①与有氧呼吸①同 ① 酶1 C6H12O6 ——2C3H4O3（丙酮酸）+2[2H]+2ATP ② 酶2 ② 2C3H4O3+2[2H]——2C3H6O3（乳酸）+2ATP 酶2 或 2C3H4O3+6H2O——6CO2+20[H]+2ATP 酶2 ③ 2C3H4O3+2[2H] -----------2C2H5OH+2CO2+2ATP 24[H]+6O2--------12H2O+34ATP ①在细胞质基质中，②、③分别在线粒体基质和线粒体的内膜上 分解有机物需氧参与，分解彻底，终产物是无机小分子 酶3 场所 ①、②都在细胞质基质中 物质变化 能量变化 分解有机物不需氧参与，不彻底，产物为小分子有机物 释放能量多，1mol葡萄糖彻底氧化释放总能量释放能量少，1mol葡萄糖进行乳酸发酵释放为2870kJ/mol，其中1161kJ/mol转移到ATP，196.65kJ/mol,酒精发酵225.94kJ/mol,均有1709kJ/mol以热能散失 61.05kJ/mol合成ATP 有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化发展而来，第一阶段完全相同 联系

【要点二】探究酵母菌细胞呼吸的方式

酵母菌是种单细胞真菌．在有氧和无氧的条件下都能生存．属于兼性厌氧菌，因此便于

用来研究细胞呼吸的不同方式。通过定性测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物来确定酵母菌细胞呼吸的方式。

CO2可使使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应．变成灰绿色，从而检测酒精的产生。 【画龙点睛】微生物在进行无氧呼吸时，有的产生酒精，如：酵母菌；有的产生乳酸．如：乳酸菌。高等植物在水淹的情况下，可以进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳．酒精对植物有毒害作用，这是长期水淹容易造成植物死亡的原因之一。有些植物组织进行无氧呼吸时也能产生乳酸，如：马铃薯块茎、甜菜块根等。应特别注意的是．高等动物和人在进行无氧呼吸时．只能产生乳酸。

【要点三】影响细胞呼吸的因素

1、内因――遗传因素(决定呼吸酶的种类和数量) 不同的植物呼吸速率不同；同一植物不同发育时期呼吸速率不同；同植物不同器官呼吸速率不同，阴生植物大于阳生植物，幼苗期大于成熟期，生殖器官大于营养器官。 2外因――环境因素 (1]温度

温度之所以能影响呼吸速率主要是影响呼吸酶的活性。在最低点与最适点之间，呼吸速率总是随温度的升高而加快。超过最适点，呼吸速率则会随着温度的升高而下降。如图所示： 【画龙点睛】一般说来，接近0℃时，植物的细胞呼吸进行得很慢，但有些植物的最低

温度可以低于－10℃。细胞呼吸的最适温度一般在25℃～35℃之间。细胞呼吸的最高温度一般在35℃～45℃之间，最高温度在短时间内．可使呼吸速率较最适温度的要高．但时间较长后，细胞呼吸就急剧下降，这主要是由于在高温下．蛋白质和酶容易变性失活。

(2)O2浓度：O2浓度为零时．无氧呼吸最强．有氧呼吸速率为零。随O2浓度的增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强．当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大．有氧呼啦不再加强(受呼吸酶数量的影响)。如右图所示：

【画龙点睛】短时间的无氧呼吸和局部的无氧呼吸(如透气不良的果实内部)对生物的伤害并不大．但无氧呼吸时间过长，生物体就会受到伤害。其原因主要有三个方面：

①植物的无氧呼吸产生的酒精使细胞质的蛋白质变性．从而引起酒精中毒。动物体无氧呼吸产生的乳酸过多，则会引起血液中pH的变化。

②因为无氧呼呼对能量的利用率很低．生物要维持正常的生理需要．就要消耗过多的有机物．这样．生物体内的养料就耗损过多； ③没有丙酮酸氧化过程．许多由这个过程中间产物形成的物质就无法继续完成。如作物因水涝灾害死亡．主要原因就在此。 (3)二氧化碳

二氧化碳是细胞呼吸的最终产物．当外界环境中的二氧化碳浓度增加时，呼吸速率便会减慢。这个原理可用于贮藏水果和蔬菜。 (4)含水量

在一定范围内细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。 细胞内自由水的含量越高呼吸速率越大。 3、在实际中的应用

(1)中耕松士、合理灌溉、带土移栽等都是为了保证根细胞正常的呼吸。

(2)粮油种子的贮藏必须干燥、低温，目的是为了降低呼吸作用，减少有机物的消耗。 (3)果实、蔬菜的保鲜措施中，低温、增加空气中CO2的浓度等．目的是通过减弱细胞呼吸，延缓老化。

(4)在农业生产中，为了使有机物向着人们需要的器官积累，常把下部变黄的、已无光合能力、仍然消耗养分的枝叶去掉．使光合作用的产物更多地转运到有经济价值的器官中去。

【要点四】影响光合作用的因素

（1）光：光照强弱直接影响光反应；

CO2 C 阳生植物物物 阴生植物光照强

度

吸收CO2 0 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。 光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物> 阴生植物

（2）温度：温度高低会影响酶的活性；

（3）CO2浓度：CO2是光合作用的原料，直接影响暗反应；

（4）水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，特别地，水分还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体；（5）矿质元素：矿质元素是光合作用产物进一步合成许多有机物所必需的物质如叶绿素、酶等。

此外叶面积和叶龄也对光合速率也有影响 CO2 吸收 量 叶面积

呼吸量 干物质量 光合作用实际量 B 释放A B：光补偿点 C：光饱和点点点