Question

完成下列有關呼吸作用方式和場所的探究實驗。

Ⅰ.下圖所示的是檢測氣壓變化的密閉裝置。課題小組同學利用該裝置探究某種異養型微生物的細胞呼吸方式。反應瓶和中心小杯中放置有關實驗材料和試劑，關閉活栓后，U型管右管液面高度變化反映瓶中氣體體積變化。實驗開始時將右管液面高度調至參考點，實驗中定時記錄右管液面高度相對于參考點的變化(忽略其他原因引起的容積變化)。

(1)取甲、乙兩套該密閉裝置設計實驗。請補充表格有關內容：

裝置	反應瓶內加入的材料	小杯內加入的材料	液面高度變化的含義
甲	一定濃度葡萄糖溶液微生物懸浮液各1 mL、	適量的NaOH溶液	①____________
乙	②____________	③___________	細胞呼吸時CO2的釋放量與O2消耗量的差值

(2)將甲、乙裝置均置于28 ℃恒溫條件下進行實驗(實驗過程中微生物保持活性),60 min后讀數。請補充下表有關內容。

 

 

 

 

預期實驗結果		微生物的細胞呼吸方式
甲	乙
上升	不變	④____________________
⑤____	下降	只進行產生酒精和CO2的無氧呼吸
上升	下降	⑥____________________
⑦____	不變	只進行產生乳酸的無氧呼吸

Ⅱ.課題小組同學為了確定細胞有氧呼吸第二階段發生的場所，又進行了如下探究：

作出假設：有氧呼吸第二階段只發生在線粒體中，不能在細胞質基質中完成。

實驗過程：

 

實驗結果：1號和2號試管中均檢測到CO₂(與預測結果不相符)。

請分析回答：

(1)分析實驗結果與預期不相符合的原因及改進措施。

原因：________________________________________________________________。

改進措施：_____________________________________________________。

(2)實驗步驟⑥依據的原理是________________________________________________。

(3)經同學們的分析及對實驗個別步驟作出的恰當修改，重新實驗，大家都獲得了與預期相符合的實驗結果。最后，老師又提出一個新問題：“假如該實驗時間過長，空氣中的CO₂溶入樣本中的量足以被檢測劑檢測出，為了提高實驗的科學性，排除干擾因素帶來的實驗誤差，你如何解決？”

 

請寫出解決措施：_____________________________________________________。

 

Answer 1

　Ⅰ.(1)①細胞呼吸時O₂的消耗量　②(一定濃度)葡萄糖溶液、微生物懸浮液各1 mL　③等量蒸餾水　(2)④只進行有氧呼吸　⑤不變　⑥同時進行有氧呼吸和產生酒精、CO₂的無氧呼吸　⑦不變

Ⅱ.(1)肝細胞利用保存液中的葡萄糖進行有氧呼吸，線粒體產生的CO₂擴散進入細胞質基質中　用不含葡萄糖的保存液(2)丙酮酸在有氧呼吸的第二階段和水徹底分解成CO₂和[H]，因此可以通過檢測是否有CO₂產生來判斷丙酮酸是否被分解　(3)分別給1號和2號試管設置空白對照組1′和2′，1′和2′試管所裝物質分別與1號和2號試管中的相同，只是在第⑤步不加入丙酮酸，而加入生理鹽水

 

Ⅰ.(1)甲裝置小燒杯內放置NaOH，吸收呼吸作用釋放的CO₂，錐形瓶內氣體的減少是呼吸作用吸收O₂造成的；乙裝置與甲裝置相同，反應瓶中同樣放一定濃度葡萄糖溶液、微生物懸浮液各1 mL，但小燒杯內需放等量的蒸餾水，此時錐形瓶內氣體的變化是呼吸釋放的CO₂與O₂消耗量的差值。(2)如果甲裝置錐形瓶中氣體減少，而乙裝置錐形瓶中氣體不變，這說明微生物只進行有氧呼吸；如果甲裝置錐形瓶中氣體體積不變，而乙裝置錐形瓶中氣體增加，這說明微生物只進行產生酒精和CO₂的無氧呼吸；如果甲裝置錐形瓶中氣體體積減小，而乙裝置錐形瓶中氣體增加，這說明微生物同時進行有氧呼吸和產生酒精、CO₂的無氧呼吸；如果甲、乙兩裝置錐形瓶中氣體體積不變，這說明微生物只進行產生乳酸的無氧呼吸。

Ⅱ.(1)正常情況下細胞質基質不能發生丙酮酸脫[H]產生CO₂的過程，但實驗結果表明1號和2號試管中均檢測到CO₂，究其原因，是因為保存液中的葡萄糖被肝細胞利用進行有氧呼吸產生的CO₂擴散進入細胞質基質，改進的措施是用不含葡萄糖的保存液保存肝細胞。(2)丙酮酸在有氧呼吸的第二階段脫[H]產生CO₂，因此通過檢測是否有CO₂產生來判斷丙酮酸是否被分解。(3)為了排除干擾因素帶來的實驗誤差，分別給1號和2號試管設置空白對照組1′和2′，1′和2′試管所裝物質分別與1號和2號試管中的相同，但不加入丙酮酸，而是加入生理鹽水。