高考生物必考教材实验(六)——探究酵母菌的呼吸方式及实验拓展

高考必考教材实验(六)——探究酵母菌的呼吸方式及实验拓展

(国考5年未考)(地方卷：2018天津卷；2018浙江卷；2017海南卷；2015安徽卷；2013广东卷)

【师说考问】

考问1探究酵母菌的呼吸方式

(1)实验原理

(2)实验流程

提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精的条件是有氧还是无氧？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

↓

科学思维

1．为什么选酵母菌作为实验材料？

提示：酵母菌在有氧、无氧条件下都能生存，可通过测定其细胞呼吸产物来确定酵母菌的细胞呼吸方式。

2．为什么先将空气通过10%的NaOH溶液，再进入酵母菌培养液中？

提示：10%的NaOH溶液用于吸收空气中的CO2，以保证用于检测产物的锥形瓶中澄清

石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。

3．用于测定无氧呼吸的装置中，为什么将酵母菌培养液封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？

提示：酵母菌将锥形瓶中的氧气消耗完毕后再进行检测，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。

4．实验设计需遵循对照原则，此实验为何不设置对照组？

提示：此实验为对比实验，对比实验不设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对比得出实验结论。

5．实验所用的葡萄糖溶液为什么需煮沸？

提示：煮沸的主要目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。

考问2实验拓展

(1)运用液滴移动情况探究酵母菌呼吸方式的方法

①欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如下图所示(以发芽种子为例)。

②实验结果预测和结论(见下表)：

(2)细胞呼吸速率的测定

①实验装置

②实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴左移。装置乙为对照。

③误差的校正

a．如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。

b．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。

c．为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，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。

【题组跟进】

高考题组——研考向

考向一酵母细胞呼吸方式的实验探究及拓展

1．[2018·天津卷，5]为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是()

A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降

B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快

C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短

D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色

解析：在t1～t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率相同，所以单位时间内产生相同量的CO2，所以单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；图示所给温度是最适温度，该温度条件下酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。

答案：C

2．[经典高考]

将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作，错误的是()

A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a

B．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况

C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查

D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通

解析：将果酒发酵装置改装成用于探究酵母菌呼吸方式的装置，改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通，以检测酵母菌产生的气体成分；经管口3取样只能检测酒精的产生情况；实验开始前，需对改装后的装置的气密性进行检查；探究有氧条件下酵母菌的呼吸方式时，需打开阀a，为酵母菌提供充足的氧气。

答案：B

3．[经典高考]回答下列问题：如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的情况。

材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。

实验假设：酵母菌在有氧条件下细胞呼吸比无氧条件下细胞呼吸放出的热量多。

变量。

(3)要测定B装置因细胞呼吸引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出对装置C

(4)温度大小关系是________________________________________________________________________ (用“<、＝、>”表示)，则假设成立。

解析：(1)该实验要探究酵母菌在有氧和无氧条件下的细胞呼吸方式，所以A、B两装置内的自变量应为氧气的有无，其他条件要保持完全相同且适宜。(2)B装置内煮沸葡萄糖溶液是为了完全除去其中溶解的氧气，从而制造无氧环境。(3)装置C作为装置B的对照，测定细胞呼吸引起的温度变化，两装置内的自变量应为进行细胞呼吸的酵母菌的有无。(4)一段时间后，内部进行了有氧呼吸的A装置中的温度>进行了无氧呼吸的B装置中的温度>无酵母菌无细胞呼吸的C装置中的温度，则假设成立。

答案：(1)①不加入石蜡油②加入10 g活性干酵母

(2)去除氧气自(3)③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液④不加入活性干酵母(4)A>B>C

考向二细胞呼吸相关的实验探究

4．[2018·浙江卷，12]以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”，装置图如下。下列关于该实验过程与结果的叙述，错误的是()

A．将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀

B．在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境

C．乙试管中澄清的石灰水变浑浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2