一、活動(dòng)目標(biāo)?

? ? ? ?1．進(jìn)行酵母菌細(xì)胞呼吸方式的探究。?

? ? ? ?2．說(shuō)出酵母菌細(xì)胞呼吸的方式。

?二、背景資料?

? ? ? ? 1．相關(guān)知識(shí)

? ? ? ? （1）活細(xì)胞都要進(jìn)行細(xì)胞呼吸。細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞呼吸獲得生命活動(dòng)所需的能量和中間產(chǎn)物。細(xì)胞呼吸分成兩種類型，即有氧呼吸和無(wú)氧呼吸。?

? ? ? ?（2）酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，在有氧和無(wú)氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。酵母菌取材方便，培養(yǎng)簡(jiǎn)單，是做細(xì)胞呼吸研究的好材料。?

? ? ? ?（3）檢測(cè)酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的方法簡(jiǎn)單易行。

? ? ? ?（4）制酒業(yè)普遍使用不同的釀酒酵母生產(chǎn)葡萄酒、啤酒等。例如，啤酒生產(chǎn)過(guò)程就分為麥芽制造、麥芽汁制造、前發(fā)酵、后發(fā)酵、過(guò)濾滅菌、包裝等幾道工序。?

? ? ? ?麥芽的制造? 大麥（也正在試驗(yàn)用小麥）浸漬吸水后，在適宜的溫度和濕度下發(fā)芽，發(fā)芽時(shí)產(chǎn)生各種水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，這些酶可將麥芽本身的蛋白質(zhì)分解成肽和氨基酸，將淀粉分解成糊精和麥芽糖等。發(fā)芽到一定程度，就要中止發(fā)芽，經(jīng)過(guò)干燥，制成水分含量較低的麥芽。

? ? ? ? 麥芽汁的制造? 麥芽經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆鬯?，加入溫水，在一定的溫度下，利用麥芽本身的酶，進(jìn)行糖化，主要是將麥芽中的淀粉水解成麥芽糖。為了降低生產(chǎn)成本，還可以加入一定比例的大米粉作輔料，大米粉先加水煮沸。制成的麥芽醪，用過(guò)濾槽進(jìn)行過(guò)濾，得到麥芽汁，將麥芽汁輸送到麥芽汁煮沸鍋中，將多余的水分蒸發(fā)掉，并加入酒花。酒花是一種植物的花，加到啤酒中，可使啤酒帶有特殊的酒花香味和苦味，同時(shí)，酒花中的一些成分還具有防腐作用，可延長(zhǎng)啤酒的保存期。

? ? ? ? 發(fā)酵? 麥芽汁經(jīng)過(guò)冷卻后，加入酵母菌，輸送到發(fā)酵罐中。一般先通入少量空氣，酵母菌可進(jìn)行短時(shí)間的有氧呼吸，使自身增殖，而后開(kāi)始發(fā)酵。傳統(tǒng)工藝分為前發(fā)酵和后發(fā)酵，分別在不同的發(fā)酵罐中進(jìn)行?，F(xiàn)在流行的作法是在一個(gè)罐內(nèi)進(jìn)行前發(fā)酵和后發(fā)酵。前發(fā)酵主要是利用酵母菌將麥芽汁中的麥芽糖轉(zhuǎn)變成酒精，后發(fā)酵主要是產(chǎn)生一些具有特殊風(fēng)味的物質(zhì)，除掉啤酒中的異味，并促進(jìn)啤酒的陳熟。這一期間，需要控制一定的罐內(nèi)壓力，使后發(fā)酵中產(chǎn)生的二氧化碳保留在啤酒中。

? ? ? ? 過(guò)濾滅菌? 經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期左右的發(fā)酵，有些啤酒發(fā)酵期可能長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月，將啤酒經(jīng)過(guò)過(guò)濾，除去啤酒中的酵母菌和微小的顆粒，再經(jīng)過(guò)62?℃左右的滅菌，然后冷卻，啤酒就可以包裝。?

? ? ? ?包裝? 包裝方式主要有瓶裝和罐裝，還有桶裝等。?

? ? ? ?（5）重鉻酸鉀可以檢測(cè)酒精的存在。這一原理可以用來(lái)檢測(cè)司機(jī)是否喝了酒。具體做法是：讓司機(jī)呼出的氣體直接接觸到載有用硫酸處理過(guò)的重鉻酸鉀或三氧化鉻的硅膠（二者均為橙色），如果呼出的氣體中含有酒精，重鉻酸鉀或三氧化鉻就會(huì)變成灰綠色的硫酸鉻。?

2．實(shí)驗(yàn)原理?

? ? ? ?（1）在有氧條件下，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，可以將葡萄糖氧化分解形成二氧化碳和水，并釋放能量。在無(wú)氧條件下，酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸，能將葡萄糖轉(zhuǎn)變成酒精和二氧化碳。?

? ? ? ?酵母菌有氧呼吸： C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量

? ? ? ?酵母菌無(wú)氧呼吸：C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量

? ? ? （2）檢驗(yàn)酵母菌有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2的量的多少

? ? ? ?①將酵母菌兩種呼吸方式產(chǎn)生的氣體分別通入澄清的石灰水，根據(jù)產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀的多少，即可判斷兩種方式產(chǎn)生的CO2的量的多少，辨別酵母菌的呼吸類型。反應(yīng)式如下：CO2+Ca(OH)2→CaCO3+H2O

? ? ? ?有條件的地區(qū)可考慮用Ba(OH)2代替Ca(OH)2，現(xiàn)象將更明顯。?

? ? ? ②將酵母菌兩種呼吸方式產(chǎn)生的氣體分別通入溴麝香草酚藍(lán)溶液，根據(jù)溶液顏色的變化，判斷兩種方式產(chǎn)生的CO2的量的多少。?

? ? ? ?溴麝香草酚藍(lán)溶液在pH6．0～7．6的環(huán)境中，其顏色隨著pH值的降低，將發(fā)生由藍(lán)→綠→黃綠→黃的顏色變化。

? ? ? ?有氧呼吸釋放的CO2多，生成的H2CO3多，使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)→綠→黃綠→黃的時(shí)間短；無(wú)氧呼吸釋放的CO2相對(duì)較少，溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)→綠→黃綠→黃的時(shí)間較長(zhǎng)。根據(jù)溴麝香草酚藍(lán)溶液顏色變化的時(shí)間長(zhǎng)短，可以比較酵母菌兩種呼吸方式中CO2釋放量的多少。

? ? ? （3）檢驗(yàn)酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精?

? ? ? ?酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精，在酸性條件下很容易與重鉻酸鉀反應(yīng)生成灰綠色的硫酸鉻。稀的重鉻酸鉀溶液為透明的橙色?；瘜W(xué)反應(yīng)式為： 3C2H5OH＋2K2Cr2O7＋8H2SO4=3CH3COOH＋2K2SO4＋2Cr4（SO4)3＋11H2O?

三、制作指南?

? ? ? ?1．材料? 新鮮酵母（或干酵母），質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的葡萄糖溶液。?

? ? ? ?2．用具? 玻璃棒，玻璃導(dǎo)管，試管，研缽，燒杯，量筒，500 mL廣口瓶或錐形瓶，膠塞，滴管。?

? ? ? ?3．試劑? 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液，澄清的石灰水（或Ba（OH）2溶液），蒸餾水，濃硫酸，重鉻酸鉀晶體，色拉油，溴麝香草酚藍(lán)溶液。?

? ? ? ?4．操作要點(diǎn)?

? ? ? ?（1）制備酵母液

? ? ? ?取兩份新鮮酵母，每份10 g，分別放入兩個(gè)編好號(hào)的500 mL廣口瓶或錐形瓶中，再向瓶中分別加入200 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的葡萄糖溶液，制成酵母發(fā)酵液，簡(jiǎn)稱酵母液。

? ? ? ?（2）實(shí)驗(yàn)裝置?

? ? ? ?裝置1：

? ? ? ?裝置2： ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?

? ? ? ?（在裝置2的酵母液中加一些色拉油，以隔絕空氣）?

? ? ? ?裝置3：同裝置1或裝置2，但要將酵母液換成葡萄糖液。

? ? ? ?（3）檢測(cè)

? ? ? ?①使用石灰水（或Ba(OH)2溶液）檢測(cè)CO2的生成?

? ? ? ?在室溫25?℃、濕度55%條件下，10 min時(shí)，可見(jiàn)裝置1中石灰水變混濁，裝置2中石灰水剛冒出氣泡；20 min時(shí)，裝置2中石灰水變混濁。?

? ? ? ?實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：比較單位時(shí)間內(nèi)兩種裝置中石灰水混濁的程度。

? ? ? ?可觀察到裝置1與裝置2中的酵母液均有氣體產(chǎn)生，并使石灰水變渾濁，但裝置1中石灰水的混濁程度（沉淀）多于裝置2，裝置1中石灰水變混濁的時(shí)間早于裝置2。裝置3中不出現(xiàn)石灰水變混濁的現(xiàn)象。

? ? ? ?②使用溴麝香草酚藍(lán)溶液檢測(cè)CO2的生成

? ? ? ?溴麝香草酚藍(lán)溶液的配制：在錐形瓶中加入5 mL質(zhì)量濃度為10-4 g/mL的溴麝香草酚藍(lán)溶液、100 mL蒸餾水、1滴質(zhì)量濃度為0．1 g/mL的NaOH溶液。此時(shí)溶液為藍(lán)色。

? ? ? ?注意：仍使用裝置1和裝置2，但要將瓶中的石灰水換成溴麝香草酚藍(lán)溶液，按裝置圖將反應(yīng)容器連接好，裝置1和裝置2要同時(shí)連通溴麝香草酚藍(lán)溶液。

? ? ? ?實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在室溫25?℃、濕度55%條件下，20 min時(shí)可見(jiàn)以下現(xiàn)象。

? ? ? ?裝置1 溴麝香草酚藍(lán)溶液在130 s時(shí)由藍(lán)色變成綠色；190 s時(shí)變成黃綠色；270 s時(shí)變成黃色。?

? ? ? ?裝置2 溴麝香草酚藍(lán)溶液需330 s才變成黃色。?

? ? ? ?裝置3 溴麝香草酚藍(lán)溶液仍為藍(lán)色。

? ? ? ?③檢測(cè)酒精的生成

? ? ? ?取3支試管，按裝置標(biāo)號(hào)分別給試管標(biāo)上1、2、3號(hào)。向1、2、3號(hào)試管中各加入0．1 g重鉻酸鉀晶體，然后分別向3支試管中小心地加入0．5 mL濃硫酸，振蕩試管使晶體溶解，待溶液冷卻后備用。在室溫25?℃、濕度55%條件下，20 min時(shí)，將裝置1和裝置2中的酵母液和裝置3中的葡萄糖液取出，分別過(guò)濾，將濾液盛在3支干凈的試管中。各取出2 mL濾液，分別加入1、2、3號(hào)試管中，振蕩試管。

? ? ? ?實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：看單位時(shí)間內(nèi)溶液顏色的變化。

? ? ? ?1號(hào)試管的溶液（即裝置1的溶液）橙色略有變化，即有一點(diǎn)灰綠色出現(xiàn)。

? ? ? ?2號(hào)試管的溶液（即裝置2的溶液）由橙色變?yōu)榛揖G色（在橙色背景中可能顯青黃色）。

? ? ? ?3號(hào)試管的溶液（即裝置3的溶液）仍為橙色。

? ? ? ?5．需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

? ? ? ?（1）各裝置的連通管盡量不漏氣。

? ? ? ?（2）檢測(cè)酒精生成時(shí)，配藥后要馬上檢測(cè)。

? ? ? ?（3）由于裝置簡(jiǎn)單，不可能形成完全的有氧或無(wú)氧條件，因此不排除裝置1中有酒精生成。檢測(cè)酒精生成的實(shí)驗(yàn)中，裝置1可能出現(xiàn)少許的灰綠色。

? ? ? ?（4）注意對(duì)照裝置3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

? ? ? ?（5）建議將全班學(xué)生分成若干個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組4～6人。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)?

? ? ? ?1．提出問(wèn)題

? ? ? ?創(chuàng)設(shè)情境：可從工業(yè)制酒引入。

? ? ? ?圍繞學(xué)生對(duì)酵母菌的了解，以及如何進(jìn)行酵母菌細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)展開(kāi)教學(xué)。

? ? ? ?2．作出假設(shè)

? ? ? ?引導(dǎo)學(xué)生圍繞酵母菌細(xì)胞呼吸的兩種可能方式進(jìn)行討論。

? ? ? ?3．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

? ? ? ?重點(diǎn)在引導(dǎo)學(xué)生思考以下問(wèn)題。

? ? ? ?（1）如何控制實(shí)驗(yàn)中的有氧條件和無(wú)氧條件？

? ? ? ?（2）怎樣鑒定細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物？重點(diǎn)放在如何檢測(cè)二氧化碳和酒精的生成，如何比較兩種呼吸產(chǎn)物的多少。

? ? ? ?4．實(shí)施計(jì)劃

? ? ? ?同前面的“操作指南”。

? ? ? ?5．分析結(jié)果?

? ? ? ?（1）如果在室溫25?℃、濕度55%條件下，安裝好裝置，一般在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后25 min左右就會(huì)出現(xiàn)比較明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。?

? ? ? ?（2）無(wú)論是酵母菌的有氧呼吸還是無(wú)氧呼吸，都可以檢測(cè)到二氧化碳的生成。二氧化碳的生成量可依據(jù)單位時(shí)間內(nèi)石灰水變混濁的程度來(lái)判斷。?

? ? ? ?（3）在酵母菌有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的裝置中都可以檢測(cè)到酒精的生成。這是因?yàn)樵谖覈?guó)目前中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)室的條件下，難以做到讓有氧裝置中的每一個(gè)酵母菌細(xì)胞都處于有氧環(huán)境中。因此在有氧呼吸裝置中也可能有部分酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生酒精。

? ? ? ?6．得出結(jié)論

? ? ? ?教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)討論，得出以下結(jié)論。?

? ? ? ?（1）細(xì)胞呼吸有兩種方式：有氧呼吸和無(wú)氧呼吸。

? ? ? ?（2）細(xì)胞的無(wú)氧呼吸包括兩種形式：生成酒精的無(wú)氧呼吸和生成乳酸的無(wú)氧呼吸。

? ? ? ?7．表達(dá)交流

? ? ? ?從學(xué)生開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，到得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大約需要30 min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可以安排時(shí)間讓學(xué)生討論并整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，各小組派代表匯報(bào)、交流。?

五、評(píng)價(jià)建議 ?

? ? ? ?1．評(píng)價(jià)等級(jí)分為優(yōu)、良、及格、不及格四個(gè)檔次。

? ? ? ?2．能比較完整地完成探究活動(dòng)的學(xué)生或小組獲得“良”以上的成績(jī)。

? ? ? ?3．在探究活動(dòng)的某個(gè)環(huán)節(jié)有創(chuàng)意、有想法，并進(jìn)行認(rèn)真思考和實(shí)踐的學(xué)生或小組獲得提高一檔的評(píng)價(jià)。

本視頻是人教版高中生物必修一分子與細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)12探究酵母菌的呼吸方式

那個(gè)實(shí)驗(yàn)是分別在有氧條件下和無(wú)氧條件下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，在無(wú)氧條件下產(chǎn)生了酒精和二氧化碳，在有氧條件下只產(chǎn)生了二氧化碳，因此證明了酵母菌的呼吸方式