高考生物专题:探究酵母菌细胞呼吸方式实验及拓展


    探究酵母菌细胞呼吸方式实验是必修一的一个重要探究实验,也是高考考查的重点。它是以酵母菌为实验材料,通过控制有氧和无氧条件,检测CO2和酒精的生成情况,探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的方式。对该实验的考查不仅要理解实验的目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,更重要的是运用该实验方法、技能去解决相关的问题。 1. 关注教材实验细节,避免在直接考查教材实验类题目中出错 教材实验细节分析归纳: (1)根据本实验的探究课题及检测目的不同,可将实验细化为两个子课题: ①在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少; ②在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下: 项目 检测CO2的多少 检测酒精的有无 自变量  有氧和无氧 有氧和无氧 因变量 产生的CO2的多少 酒精的有无 观测指标 澄清石灰水变浑浊的程度 重铬酸钾溶液的颜色变化 无关变量  温度、营养物质等 温度、营养物质等 实验结论 同等条件下在有氧时酵母菌产生的CO2比无氧时多 在无氧条件下酵母菌产生酒精,而在有氧条件下不产生酒精 (2)关于对比实验对比实验一般设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究各种因素与实验对象的关系。对比实验不设对照组,均为实验组,是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照实验”。 【典例1】 如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置,有关叙述正确的是(  ) A. 该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙组作为对照组 B. 若向d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,则d瓶内的溶液会变黄 C. 可将澄清石灰水换作溴麝香草酚蓝水溶液,检测CO2的产生速率 D. 通过该装置可直接判断酵母菌细胞呼吸的方式及产物 【试题分析】 本题是对教材中探究酵母菌细胞呼吸方式实验的直接考查,四个选项包括对比实验的判断、实验变量的控制、实验原理、观察指标等内容,部分考生因对对照实验的含义不理解或对实验结果的分析应用理解错误,进而不能判断A项和D项的描述是否正确,导致错选。 【解析】 该实验为设置有氧和无氧两种条件的对比实验,甲、乙两组互为对照,故A错误。 d瓶中酵母菌进行无氧呼吸生成酒精,重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色,故B错误。 若将澄清石灰水换作溴麝香草酚蓝水溶液,b瓶中酵母菌进行有氧呼吸,产生二氧化碳速率较快,溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较短;d瓶进行无氧呼吸,产生二氧化碳速率较慢,溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较长,故C正确。 图示装置只能说明酵母菌在无氧和有氧条件下均能通过细胞呼吸产生CO2,不能直接判断酵母菌细胞呼吸的方式,D错误。 【名师点睛】 ①本装置图能直接检测有氧(b瓶)和无氧(d瓶)条件下CO2产生情况,不能直接检测是否有酒精产生。 ②NaOH溶液的作用是排除空气中CO2对实验结果的干扰。 ③d瓶放置一段时间后,才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接,其目的是让酵母菌将d瓶中的氧气消耗掉,确保产物CO2均来自无氧呼吸。答案C 2. 熟悉教材实验的拓展应用,避免在变式类实验题目中出错 教材实验拓展归纳: (1)探究呼吸状况实验材料的选择 ①若探究种子呼吸状况,不必遮光,但需死种子作为对照。 ②若探究植株(或幼苗)呼吸状况,应做遮光处理,以防止光合作用的干扰,同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作为对照。 (2)探究呼吸状况实验中有关实验条件的创设 ①增加水中氧气:泵入空气。 ②创设无氧条件:装置密封。 ③除去容器中CO2:NaOH溶液或KOH溶液。 (3)细胞呼吸方式探究欲确认某生物的细胞呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图中装置一、二所示。实验结果预测和结论如下表: 实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或实验材料(种子)已死亡 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 【典例2】 如图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置,把三套装置放在隔热且适宜的条件下培养(三套装置中种子的质量相等且不考虑温度引起的体积膨胀)。有关说法正确的是(  ) A.一段较短时间后,玻璃管中的有色液滴移动的距离的关系可能为 hC>hB>hA B.当种子中的有机物消耗完毕,温度计读数TC最低 C.玻璃管中有色液滴移动的距离是种子呼吸消耗氧气和释放二氧化碳的差值 D.A、B两试管有色液滴左移的速率一样 【命题意图】 本题围绕细胞呼吸过程、实验分析等内容,综合考查细胞中有机物的组成及在细胞呼吸过程中的变化等知识,难度较大。 【解析】 氢氧化钠只吸收种子呼吸产生的二氧化碳,这样液滴移动的距离完全由试管中氧气的消耗量来决定,氧气消耗越多,液滴左移距离越大,A、B实验操作,自变量是刚萌发的小麦种子有无消毒,没有消毒,说明存在微生物,微生物的细胞呼吸也消耗一定的氧气,故耗氧量多,B、C实验操作,自变量为种子的种类,花生种子的主要成分是脂肪,相同质量的脂肪和糖类相比,由于C、H比例高,其耗氧量大于糖类,小麦种子的主要成分是糖类中的多糖淀粉,由此可知,A、B装置比较,A装置里面的氧气只有小麦(细胞呼吸)消耗,B装置里面的氧气除了小麦(细胞呼吸)消耗外,还有一些微生物,故HB>HA;B、C装置比较,一个实验材料是小麦,另一个实验材料是花生,都没有消毒,而C装置中有机物的主要成分是脂肪,故HC>HB,一段较短时间后,玻璃管中的有色液滴移动的距离可能是HC>HB>HA,A正确;当种子中的有机物消耗完毕,由于C装置中脂肪含量高,呼吸作用释放的热量多,温度计读数TC最高,B错误;二氧化碳被氢氧化钠吸收,玻璃管中有色液滴移动的距离是种子呼吸消耗氧气量,C错误;A、B两试管中生物的呼吸强度不一样,有色液滴左移的速率也不一样,D错误。 【名师点睛】 测定细胞的呼吸速率时: (1)如果实验材料是绿色植物,整个装置应进行遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 (2)如果实验材料是种子,为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应对装置及所测种子进行消毒处理。 (3)为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟),其他条件均不变。答案A。 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    贡献于2022-01-14

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