第五章細胞的能量供應和利用第3節(jié)

細胞呼吸的原理和應用（1）探究：酵母菌細胞呼吸的方式涼州詞【唐】王翰葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。醉臥沙場君莫笑，古來征戰(zhàn)幾人回？教學目標及核心素養(yǎng)1.通過設計和實施應用控制變量法探究酵母菌呼吸方式的實驗，總結細胞呼吸的類型。重點難點教學重點：

1.實驗設計中的變量控制和測量。教學難點：

1.實驗設計中的變量控制和測量。資料1:發(fā)面中會有很多的小孔，保鮮膜上有水珠，而且在發(fā)面時，早期并沒有酒味，而后期會有酒味。資料2：在釀酒的早期需要向發(fā)酵罐中通入氧氣，而后期必須隔絕氧氣，以產生酒精，同時發(fā)酵裝置需要定期放排出氣體。2.面團上的小孔是怎么產生的呢？保鮮膜上為什么會有水珠？發(fā)面團里頭經常是熱乎乎的，這說明了什么？3.發(fā)面早期沒有酒味而后期會有酒味呢？1.發(fā)面、釀酒主要與什么微生物有關？4.釀酒過程產生的物質是什么呢？酵母菌發(fā)面過程產生了CO2和H2O，并釋放了熱能缺O(jiān)2條件下，酵母菌可產生酒精產生了CO2和酒精一、細胞的呼吸方式酵母菌是一種單細胞真菌，酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧型菌。酵母菌電鏡照片1.實驗材料：任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題問題：酵母菌什么條件下產生CO2？什么條件下產生酒精？作出假設如何作出假設？●根據自己已有的知識和經驗，針對所提出的問題作出假設?！裢ㄟ^觀察、實驗、查閱資料等。

答案可能有：有氧條件下產生CO2，無氧條件下產生酒精；有氧條件下產生酒精，無氧條件下產生CO2；有氧條件下和無氧條件下都產生酒精和CO2；有氧、無氧條件下都產生CO2，無氧條件下產生酒精；……一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題問題：酵母菌什么條件下產生CO2,什么條件下產生酒精？作出假設無氧CO2+酒精產生CO2有氧產生設計實驗實驗思路分別給酵母菌提供有氧和無氧的條件，一段時間后分別檢測其產物是否含酒精或二氧化碳。一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題問題：酵母菌什么條件下產生CO2,什么條件下產生酒精？作出假設無氧CO2+酒精產生CO2有氧產生設計實驗實驗思路確定實驗目的：●自變量是什么？●因變量是什么？細化：●如何控制自變量？●如何檢測因變量？控制無關變量●控制那些可能影響實驗結果的因素寫出具體做法●方法步驟●材料用具等一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題問題：酵母菌什么條件下產生CO2,什么條件下產生酒精？作出假設無氧CO2+酒精產生CO2有氧產生設計實驗項目內容或原理自變量自變量的控制方法因變量因變量的檢測方法無關變量無關變量的控制方法一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題問題：酵母菌什么條件下產生CO2,什么條件下產生酒精？作出假設無氧CO2+酒精產生CO2有氧產生設計實驗項目內容或原理自變量有氧和無氧自變量的控制方法有氧：用氣泵或橡皮球通入空氣；無氧：密封（液體石蠟膜）因變量是否產生CO2和酒精因變量的檢測方法CO2：澄清石灰水渾濁、溴麝香草酚藍溶液：藍→綠→黃酒精：酸性重鉻酸鉀：橙色→灰綠色無關變量酵母菌的活性和用量、葡萄糖溶液的濃度和用量、溫度等無關變量的控制方法酵母菌的活化、等體積溶液、相同且適宜的溫度等一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題問題：酵母菌什么條件下產生CO2,什么條件下產生酒精？作出假設無氧CO2+酒精產生CO2有氧產生設計實驗實驗組A組：有氧呼吸組B組：無氧呼吸組分析變量①自變量:②因變量:③無關變量:細胞呼吸的條件有氧無氧是否產生CO2/酒精酵母菌的活性和用量、葡萄糖溶液的濃度和用量、溫度等。（橡皮球或氣泵充氣）（密封、液體石蠟膜）（對比實驗）一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題問題：酵母菌什么條件下產生CO2,什么條件下產生酒精？作出假設無氧CO2+酒精產生CO2有氧產生設計實驗實驗原理CO2的檢測酒精的檢測①通入澄清的石灰水：②使溴麝香草酚藍水溶液：澄清→渾濁藍→綠→黃酸性重鉻酸鉀溶液：由橙色變成灰綠色一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題問題：酵母菌什么條件下產生CO2,什么條件下產生酒精？作出假設無氧CO2+酒精產生CO2有氧產生設計實驗CO2產生的多少檢測：根據相同時間石灰水的混濁程度或達到相同渾濁程度所需的時間或使溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短。活動：搭建實驗裝置氣泵ABCDE運用以上元件分別搭建有氧呼吸和無氧呼吸裝置一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式有氧呼吸裝置：甲同學E-A-D；乙同學：E-C-A-D無氧呼吸裝置：甲同學B-D；乙同學：B-D有氧呼吸裝置：E-C-A-D接氣泵或橡皮球A10%NaOH酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水去除空氣中CO2，保證澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧條件產生CO2所致。一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式無氧呼吸裝置：B-D將B瓶先反應一段時間，然后再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶。為什么？B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式消耗掉B瓶中的氧氣，確保通過澄清石灰水的CO2是無氧呼吸產生的?？刂茻o關變量空氣中的二氧化碳一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式讓空氣先通過NaOH溶液溫度置于相同適宜溫度下營養(yǎng)物質給予相同的適量營養(yǎng)酵母菌酵母菌活性、數量等相同且適量無關變量的相同且適宜原則葡萄糖溶液中的O2葡萄糖溶液煮沸冷卻后加入①

稱取等量的兩份食用酵母菌（10g），分別放入錐形瓶A和錐形瓶B中；②

配制質量分數為5%葡萄糖溶液作為酵母菌的培養(yǎng)液；③

搭建如圖的有氧呼吸（甲）和無氧呼吸（乙）裝置；④

培養(yǎng)、觀察、檢測、記錄。一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗步驟檢測酒精的方法：各取A、B錐形瓶內的2mL酵母培養(yǎng)液的濾液（因為酵母菌培養(yǎng)液本身有顏色且不透明，可能會對顏色反應產生遮蓋和干擾），分別注入2支干凈的試管中。向試管中分別滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液（質量分數為95%～97%），并輕輕震蕩，混合均勻。觀察試管中溶液的顏色變化。一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式注意事項：a.是將酸性重鉻酸鉀溶液滴加至酵母培養(yǎng)液濾液中，不能反過來加！b.檢測時需要等培養(yǎng)液中葡萄糖耗盡再進行。因為葡萄糖能和酸性重鉻酸鉀反應。c.加入瓶中的葡萄糖溶液需加熱并冷卻的目的分別是：a.加熱目的是

。b.冷卻目的是

。加熱以殺死其他微生物及除去溶解氧

防止高溫殺死酵母菌一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式結果分析條件澄清石灰水/出現的時間重鉻酸鉀——濃硫酸溶液有氧無氧變混濁／快變混濁／慢不出現灰綠色出現灰綠色酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。一、細胞的呼吸方式任務一：探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗結論細胞呼吸有氧呼吸:產生大量二氧化碳和水無氧呼吸:產生酒精和少量二氧化碳思考·討論本實驗中哪個是對照組，哪個是實驗組？一、細胞的呼吸方式本實驗中的兩組都是實驗組對比實驗（相互對照實驗）設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對幾個實驗組結果的分析比較，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫做對比實驗。思考·討論在本實驗中，有一組同學在檢測因變量時發(fā)現，有氧裝置中的酵母菌培養(yǎng)液也能使酸性重鉻酸鉀變?yōu)榛揖G色。你知道為什么嗎?一、細胞的呼吸方式氧氣供應不足，部分酵母菌進行無氧呼吸。一、細胞的呼吸方式思考·討論有同學認為，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？思考·討論在實驗中，有同學發(fā)現和有氧裝置相連的澄清石灰水在出現渾濁后又慢慢變澄清了。因此，他覺得該實驗現象不能說明酵母菌通過有氧呼吸產生了CO2。你如何看待這個問題？一、細胞的呼吸方式先渾濁后澄清二氧化碳過量，與碳酸鈣反應生成了碳酸氫鈣。思考·討論飲酒駕車是指車輛駕駛人員血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的駕駛行為。醉酒駕車是指車輛駕駛人員血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的駕駛行為?！镜淅?】下圖表示探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置。下列相關敘述正確的是（）A.Ⅱ瓶和Ⅳ瓶中的酵母菌培養(yǎng)液均由新鮮酵母菌與生理鹽水配制而成B.澄清的石灰水變混濁，可說明酵母菌進行了有氧呼吸C.實驗結果的觀測指標是石灰水的混濁程度，Ⅴ瓶的混濁程度比Ⅲ瓶的小D.Ⅳ瓶酵母菌培養(yǎng)液配好后立即連接Ⅴ瓶，可減少實驗誤差【解析】A.Ⅱ瓶和Ⅳ瓶中的酵母菌培養(yǎng)液均由新鮮酵母菌與葡萄糖溶液配制而成，A項錯誤；B.酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都會產生CO2

，都能使澄清的石灰水變混濁，B項錯誤；C.實驗結果的觀測指標是溶液的混濁程度，因為有氧呼吸釋放的CO2比無氧呼吸多，所以Ⅴ瓶的混濁程度比Ⅲ瓶的小，C項正確；D.Ⅳ瓶酵母菌培養(yǎng)液配好后，應封口放置一段時間，再連接Ⅴ瓶，這是為了消耗掉瓶中的O2

，創(chuàng)造無氧環(huán)境，D項錯誤?！敬鸢浮緾C【變式1】下圖是測定保溫桶內溫度變化的實驗裝置示意圖。某研究小組用該裝置探究酵母菌在不同條件下細胞呼吸的情況。材料用具：保溫桶（500mL）、溫度計、活性干酵母、質量濃度為0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、液體石蠟。實驗假設：酵母菌在有氧條件下的細胞呼吸比在無氧條件下的細胞呼吸放出的熱量多。（1）取A、B兩裝置設計實驗如下表，請補充下表中的內容。（2）B裝置中將葡萄糖溶液煮沸的主要目的是

，這是控制實驗的

變量。

不加入液體石蠟加入10g活性干酵母除去O2自【變式1】下圖是測定保溫桶內溫度變化的實驗裝置示意圖。某研究小組用該裝置探究酵母菌在不同條件下細胞呼吸的情況。材料用具：保溫桶（500mL）、溫度計、活性干酵母、質量濃度為0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、液體石蠟。實驗假設：酵母菌在有氧條件下的細胞呼吸比在無氧條件下的細胞呼吸放出的熱量多。（3）要測定B裝置因細胞呼吸引起的溫度變化量，還需要增加一個裝置C。請寫出裝置C的實驗步驟。（4）實驗預期：在適宜條件下進行實驗，30min后記錄實驗結果，若裝置A、B、C的溫度大小關系是

（用字母和“<、=、>”表示），則假設成立。 ③加入240mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液不加入活性干酵母A>B>C【典例2】（浙江1月）為探究酵母菌的細胞呼吸方式,可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料進行實驗。下列關于該實驗的敘述,正確的是(

)A.酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實驗的自變量B.酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的無關變量C.可選用酒精和CO2生成量作為因變量的檢測指標D.不同方式的細胞呼吸消耗等量葡萄糖所釋放的能量相等【解析】A.實驗的目的是探究酵母菌的細胞呼吸方式,酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實驗的無關變量,A錯誤;B.酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的自變量,B錯誤;C.可選用酒精和CO2生成量作為因變量的檢測指標,C正確;D.不同方式的細胞呼吸消耗等量葡萄糖所釋放的能量不相等,需氧呼吸釋放的能量更多,D錯誤。C【變式2】生物興趣小組培養(yǎng)酵母菌并探究其無氧呼吸產物(如圖)。下列敘述正確的是 (

)A.若證明細胞呼吸產生了乙醇,可在培養(yǎng)開始時向甲瓶中直接加入重鉻酸鉀B.一段時間后,乙瓶的溶液由藍色變成綠色再變黃,表明酵母菌已產生了CO2C.實驗中增加甲瓶的酵母菌數量一定能提高乙醇最大產量D.甲瓶封口后,應立即連通乙瓶,防止產生的氣體外溢

【解析】A.應該在充分