高中生物中酵母呼吸方式的探索。

1.探索酵母细胞的呼吸模式。？

2.说出酵母细胞呼吸的方式。

二、背景资料？

1.相关知识

(1)所有活细胞都需要细胞呼吸。细胞通过细胞呼吸获得生命活动所需的能量和中间产物。细胞呼吸可分为两种，即有氧呼吸和无氧呼吸。？

(2)酵母是单细胞真菌，在好氧和厌氧条件下都能存活，属于兼性厌氧菌。酵母取材方便，培养简单，是研究细胞呼吸的良好材料。？

(3)检测酵母细胞呼吸产物的方法简单易行。

(4)葡萄酒行业一般使用不同的酿酒酵母来生产葡萄酒、啤酒等。比如啤酒生产过程分为麦芽制造、麦汁制造、前发酵、后发酵、过滤除菌、包装等工序。？

麦芽制造？大麦(也在用小麦做试验)浸泡吸水后在适宜的温度和湿度下发芽，发芽过程中产生各种水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等。这些酶可以将麦芽本身的蛋白质分解成肽和氨基酸，将淀粉分解成糊精和麦芽糖。发芽到一定程度，就要停止发芽，干燥后做成含水量低的麦芽。

麦芽汁的制造？麦芽适当粉碎，加入温水，利用麦芽本身的酶在一定温度下糖化，主要是将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖。为了降低生产成本，可以加入一定比例的米粉作为辅料，米粉先用水煮。制备好的糖化醪经过滤罐过滤得到麦芽汁，麦芽汁被输送到麦芽汁煮沸锅，蒸发掉多余的水分，加入啤酒花。啤酒花是一种植物的花。添加到啤酒中，可使啤酒具有特殊的酒花香味和苦味。同时啤酒花中的一些成分也有防腐作用，可以延长啤酒的保质期。

发酵？麦芽汁冷却后，加入酵母并输送到发酵罐中。一般先通入少量空气，酵母可以进行短时间的有氧呼吸使自身增殖，然后开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，在不同的发酵罐中进行。目前，在罐中进行前发酵和后发酵是流行的。前发酵主要利用酵母将麦汁中的麦芽糖转化为酒精，后发酵主要产生一些具有特殊风味的物质，去除啤酒中的异味，促进啤酒陈酿。在此期间，需要控制罐内压力，以保持啤酒中后发酵产生的二氧化碳。

过滤除菌？经过大约两周的发酵，有些啤酒的发酵期可能长达几个月。过滤啤酒，去除啤酒中的酵母和微小颗粒，然后通过62？在20℃左右杀菌，然后冷却，啤酒就可以包装了.？

包装？主要的包装方式有瓶装和罐装，还有桶装。？

(5)重铬酸钾可以检测酒精的存在。这个原理可以用来检测司机是否喝了酒。具体来说，就是让司机呼出的气体直接接触含有重铬酸钾的硅胶(均为橙色)或用硫酸处理过的三氧化铬。如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬会变成灰绿色的硫酸铬。？

2.实验原理？

(1)在有氧条件下，酵母能将葡萄糖氧化分解为二氧化碳和水，并释放能量。在厌氧条件下，酵母可以通过厌氧呼吸将葡萄糖转化为酒精和二氧化碳。？

酵母有氧呼吸:c 6h 12o 6+6 O2+6h2o 6 CO2+12H2O+能量。

酵母无氧呼吸:C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量。

？(2)检查酵母有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2量。

(1)将酵母两种呼吸方式产生的气体分别引入到澄清石灰水中，根据产生的碳酸钙沉淀的量来判断两种方式产生的CO2的量，从而区分酵母的呼吸类型。反应式如下:CO2+Ca(OH)2→CaCO3+H2O。

有条件的地方可以考虑用Ba(OH)2代替Ca(OH)2，现象会更明显。？

？(2)将酵母两种呼吸方式产生的气体分别通入溴百里酚蓝溶液中，根据溶液的颜色变化判断两种方式产生的CO2量。？

在pH 6.0 ~ 7.6的环境中，溴百里酚蓝溶液的颜色会随着pH值的降低而由蓝色变为绿色再变为黄绿色再变为黄色。

有氧呼吸释放更多的CO2，产生更多的H2CO3，使得溴百里酚蓝溶液从蓝色到绿色再到黄绿色再到黄色的时间变短。无氧呼吸释放的CO2相对较少，溴百里酚蓝溶液由蓝变绿再由黄绿变黄的时间较长。根据溴百里酚蓝溶液变色的时间，我们可以比较酵母在两种呼吸方式下释放的CO2量。

？(3)检验酵母厌氧呼吸产生的酒精？

酵母厌氧呼吸产生的酒精在酸性条件下很容易与重铬酸钾反应生成灰绿色的硫酸铬。稀释的重铬酸钾溶液是透明的橙色。化学反应式为3c 2 H5 oh+2k 2 Cr 2 o 7+8h2so 4 = 3c H3 cooh+2k2so 4+2cr 4(SO4)3+11h2o？

三、制作指南？

1.材质？新鲜酵母(或干酵母)，5%葡萄糖溶液。？

2.家电？玻璃棒、玻璃导管、试管、研钵、烧杯、量筒、500 mL广口瓶或锥形瓶、橡皮塞和滴管。？

3.试剂？质量分数为10%的NaOH溶液、澄清石灰水(或Ba(OH)2溶液)、蒸馏水、浓硫酸、重铬酸钾晶体、色拉油和溴百里酚蓝溶液。？

4.操作要点是什么？

(1)酵母液的制备

取两个新鲜酵母，每个10 g，分别装入两个编号为500 mL的广口瓶或锥形瓶中，再向瓶中加入200 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液，制成酵母发酵液，简称酵母液。

(2)实验装置？

设备1:

装置二:？

在装置2的酵母液中加入一些色拉油，隔绝空气？

装置3:与装置1或装置2相同，除了酵母溶液改为葡萄糖溶液。

(3)检测

①用石灰水(或Ba(OH)2溶液)检测CO2的生成？

室温25？在55%的湿度和10分钟时，可以看到装置1中的石灰水变得浑浊，而装置2中的石灰水刚好冒泡。20分钟后，装置2中的石灰水变浑浊。？

实验现象:比较单位时间内两种装置中石灰水的浊度。

可以观察到，装置1和装置2中的酵母液都产生气体，使石灰水浑浊，但装置1中石灰水的浊度(沉淀)比装置2中的多，装置1中的石灰水比装置2中的石灰水更早浑浊。装置3中没有石灰水变浑浊。

②用溴百里酚蓝溶液检测CO2生成。

溴百里酚蓝溶液的制备:在锥形瓶中加入5 mL质量浓度为10-4 g/mL的溴百里酚蓝溶液、100 mL蒸馏水和1滴质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液。此时溶液是蓝色的。

注:仍使用装置1和装置2，但应将瓶中的石灰水换成溴百里酚蓝溶液，并按装置图连接反应容器。装置1和装置2应同时与溴百里酚蓝溶液连接。

实验现象:室温25？在温度为℃，湿度为55%的条件下，20分钟后会出现以下现象。

装置1中溴百里酚的蓝色溶液在130 s时由蓝色变为绿色；190 s转黄绿色；270 s就变黄了？

装置2溴百里酚蓝溶液变黄需要330 s。？

装置3中溴百里酚的蓝色溶液仍然是蓝色的。

③酒精产量的检测。

取3支试管，根据设备编号分别标上1、2、3。将0.1 g重铬酸钾晶体分别加入到1号、2号和3号试管中，然后小心地将0.5 mL浓硫酸分别加入到三个试管中，摇动试管使晶体溶解，待溶液冷却后备用。室温25？在55%湿度和1的条件下20 min，取出装置1和装置2中的酵母液和装置3中的葡萄糖液，分别过滤，滤液放入三个干净的试管中。取出2 mL滤液，分别加入1号、2号和3号试管中，摇动试管。

实验现象:看单位时间内溶液颜色的变化。

试管1中的溶液(即装置1中的溶液)的橙色稍有变化，即出现一点灰绿色。

试管2的溶液(即装置2的溶液)由橙色变为灰绿色(在橙色背景上可能是蓝黄色)。

试管3中的溶液(即装置3中的溶液)仍然是橙色的。

5.需要注意的几个问题

(1)各设备的连接管应尽可能不泄漏。

(2)检测到酒精产生时，应在配药后立即检测。

(3)由于装置简单，无法形成完全的好氧或厌氧条件，所以不排除在装置1中产生酒精。在检测酒精产量的实验中，器件1可能会出现一点灰绿色。

(4)注意控制装置3的实验结果。

(5)建议全班分成若干小组，每组4-6人。

四、教学设计？

1.提问

创造一个情境:可以从工业酿酒引入。

围绕学生对酵母的认识和如何进行酵母细胞呼吸实验进行教学。

做出假设

引导学生讨论酵母细胞呼吸的两种可能方式。

设计实验

重点引导学生思考以下问题。

(1)如何控制实验中的有氧和无氧条件？

(2)如何鉴别细胞呼吸的产物？重点是如何检测二氧化碳和酒精的产生，以及如何比较两种呼吸产物的量。

4.实施计划

同前面的《操作指南》。

5.分析结果？

(1)如果室温25？在℃和55%湿度的条件下，装置安装好后，实验开始后25 min左右会有明显的实验现象。？

(2)酵母的有氧呼吸和无氧呼吸都可以检测二氧化碳的生成。二氧化碳的产生量可以根据单位时间内石灰水的混浊程度来判断。？

(3)在酵母的有氧和无氧呼吸装置中都可以检测到酒精的产生。这是因为在我国目前的中学生物实验室条件下，很难让好氧装置中的每一个酵母细胞都处于好氧环境中。因此，一些酵母也可能在有氧呼吸装置中进行无氧呼吸来产生酒精。

得出结论

老师引导学生通过讨论，得出以下结论。？

(1)细胞呼吸有两种方式:有氧呼吸和无氧呼吸。

(2)细胞的无氧呼吸包括无氧呼吸产生酒精和无氧呼吸产生乳酸两种形式。

7.快速通信

从学生开始实验到得到实验结果大约需要30分钟。实验结束后，可以安排时间让学生讨论，整理实验结果，各组派代表汇报交流。？

动词 （verb的缩写）评价建议？

1.评价等级分为优秀、良好、及格、不及格四个等级。

2.能够完整完成探究活动的学生或小组获得“良好”或以上。

3.在探究活动的某一环节有创意、有想法，并认真思考、实践的学生或小组，得到提高一个年级的评价。