Question

17．某校学生做完“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验后，想进一步探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量CO₂时，哪种条件下消耗葡萄糖较少的问题．他们对实验进行了改进：将等量的无菌葡萄糖溶液及等量的酵母菌混匀后分别加入到A、B两个锥形瓶中并密封（瓶中无氧气），如图1装置实验．一段时间后，当测定甲、乙装置中澄清石灰水变浑浊生成CaCO₃相等时，立刻停止实验，将A、B两锥形瓶溶液分别用滤菌膜过滤，除去酵母菌，分别得到滤液1和滤液2．请分析回答：

（1）甲、乙两组的实验变量是有无氧气，实验中NaOH的作用是吸收空气中的CO₂．
（2）A、B两个锥形瓶中酵母菌产生CO₂的场所分别是线粒体基质和细胞质基质．
（3）图2曲线中能正确表示B瓶实验结果的是②③．
（4）在此实验中，可以利用渗透作用的原理进行探究．如图3，取等量的滤液1和滤液2分别倒入U形管的A、B两侧并标记，一段时间后观察两侧液面的变化．如果A、B两侧液面高度相同，则有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多；如果A侧液面高于B侧液面，则有氧呼吸消耗的葡萄糖少；反之，则有氧呼吸消耗的葡萄糖多．

Answer 1

分析 1、分析实验装置：装置甲和装置乙的单一变量是有无氧气，装置甲中通入氧气，酵母菌进行有氧呼吸，装置乙中没有通入氧气，酵母菌进行无氧呼吸．图中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是除去空气中的CO₂，以免影响实验结果；澄清石灰水的作用是检测呼吸作用产生的二氧化碳．
2、适宜温度下，在锥形瓶中加入含有酵母菌的葡萄糖溶液并密封，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，因此酒精浓度会逐渐升高然后达到平衡；酵母菌数量通过有氧呼吸增殖，因此数量先增加，当进一步发酵后，由于营养物质减少、酒精等代谢产物增加，酵母菌出生率小于死亡率，种群数量开始下降；酵母菌活性消耗葡萄糖，因此葡萄糖的剩余量减少；酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳，二氧化碳溶解于水中，使溶液PH降低．
3、渗透作用指两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象．或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象．渗透作用的发生需要两个条件：半透膜和膜两侧的溶液具有浓度差．

解答 解：（1）甲、乙两组实验的自变量是氧气的有无，实验中NaOH的作用是吸收空气中的CO₂．
（2）A锥形瓶中酵母菌进行有氧呼吸，产生CO₂的场所是线粒体基质；B锥形瓶中酵母菌进行无氧呼吸，产生CO₂的场所是细胞质基质．
（3）①适宜温度下，在锥形瓶中加入含有酵母菌的葡萄糖溶液并密封，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，因此酒精浓度会逐渐升高然后达到平衡，①错误；
②酵母菌数量通过无氧呼吸增殖，因此数量先增加，当进一步发酵后，由于营养物质减少、酒精等代谢产物增加，酵母菌出生率小于死亡率，种群数量开始下降，②正确；
③酵母菌活性消耗葡萄糖，因此葡萄糖的剩余量减少，③正确；
④酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳，二氧化碳溶解于水中，使溶液PH降低，④错误．
所以，②③正确．
（4）在此实验中，可以利用渗透作用的原理进行探究．如图3，取等量的滤液1和滤液2分别倒入U形管的A、B两侧并标记，一段时间后观察两侧液面的变化．如果A、B两侧液面高度相同，则有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多；如果A侧液面高于B侧液面，则有氧呼吸消耗的葡萄糖少；反之，则有氧呼吸消耗的葡萄糖多．
故答案为：
（1）有无氧气        吸收空气中的CO₂
（2）线粒体基质        细胞质基质
（3）②③
（4）渗透作用      A侧液面高于B侧液面

点评 本题结合实验装置图，考查探究酵母菌细胞呼吸方式及相关的探究实验，要求考生明确实验的目的，能正确区分实验的自变量和因变量，掌握探究实验的原理，并能据此完善实验步骤和预测实验现象和得出实验结论．