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1、-高中生物验证性实验和探究性实验专题-第 24 页高一生物探究性实验专题一、背景叙述高中生物实验分两种类型，验证性实验和探究性实验，由于后者更能体现探究能力、实验设计能力和运用生物学知识和方法分析和解决实际问题能力；更能体现科学态度、科学精神和创新意识，每次考试都有相当比重。由于探究实验知识教材中并没有系统的整理，使同学们在做这方面题时感到无所是从。为解决这一问题，现将有关实验设计的基本理论、实验设计的思路方法和常见的类型作一介绍，以期增加理论知识，提高分析问题和解决问题的能力之目的。 二、高一生物必修一分子与细胞中所涉及的实验实验1使用高倍显微镜观察几种细胞实验2检测生物组织中的还原糖、脂肪
2、和蛋白质实验3观察DNA和RNA在细胞中的分布实验4体验制备细胞膜的方法实验5用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体实验6比较过氧化氢在不同条件下的分解实验7绿叶中色素的提取和分离实验8细胞大小与物质运输的关系探究1植物细胞的吸水和失水探究2影响酶活性的条件探究3探究酵母菌细胞呼吸的方式探究4环境因素对光合作用强度的影响三、探究实验的基本内容探究性实验一般包括：提出问题、作出假设、设计实验、进行实验并观察并记录结果（有时需收集数据）、分析结果得出结论和表达和交流六个基本内容。（一）提出问题人们对事物作缜密观察以后，常常由于好奇心或想作进一步的了解而提出问题，虽然任何人都能提出问题，但只有意义的问题才值
3、得探讨，问题即为实验的题目，是实验要达到的具体目标，例如“探究植物细胞在什么条件下吸水和失水”“探究影响酶活性的条件”“酵母菌在有氧还是无氧条件下产生酒精”“光照强度对光合作用的影响”（二）作出假设根据已有的知识和经验，对提出的问题作出尝试性的回答，也就是作出假设。假设一般分为两个步骤：第一步，提出假设；第二步，做出预期(推断)。一个问题常有多个可能的答案，但通常只有一个是正确的。因此，假设是对还是错，还需要加以验证，即依据假设或预期，设计实验方案，进行实验验证。（三）设计实验A、 实验原则：1、单一变量原则实验过程中可以变化的因素称为变量。按性质不同，通常可分为三类：自变量、因变量和无关变量
4、自变量，指实验中人为改变的变量。因变量，指实验中随着自变量的变化而引起的变化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的活性也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。无关变量指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。显然，无关变量会对反应变量有干扰作用，例如，上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外，PH、试管洁净程
5、度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量，以减少误差。2、对照性原则通过设置实验对照对比。既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组：对照组，也称控制组。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：（1）空白对照 指不做任何实
6、验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。（2）自身对照 指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。细胞外液为蔗糖溶液则液泡变小，细胞外液为清水则液泡增大，自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。（3）条件对照 指虽给对象施以某种实验处理，但这
7、种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如，“动物激素饲喂小动物”的实习实验，采用等组实验法，其实验设计方案是： 甲组：饲喂甲状腺激素(实验组)； 乙组：饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组)； 丙组：不饲喂药剂(空白对照组)； 显然，乙组为条件对照。丙组为空白对照，通过比较、对照、更能充分说明实验变量甲状腺激素能促进动物的生长发育。（4）相互对照 指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用对照，如“PH值对酶活性的影响”的实验中，分别设置不同的PH值来实验，各个实验组所采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具
8、有说服力。3、科学性原则所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则，都要具有可行性。 4、重复性原则在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验部必须要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性，尤其是有数据计算的实验，设计的实验不能只能进行一次，在无法重复的情况下，作为正式结论，这样的结论易被推翻。（四）进行实验并记录观察或测量实验结果（五）分析结果得出结论（六）表达和交流四、笔试考查点及解题技巧六个基本内容中，除实施实验笔试无法考查外，其它各项均是考查点。（一）课题的
9、考查通常对课题的考查要求考生以合乎规范的方式写出或补充课题，难度不大，但要注意以下两点：1、要紧扣试题的意图，不能偏题。2、课题是具体的、有明确的目标，不能大而空洞，如果试题的意图是“探究不同光照强度对光合作用的影响”，而回答成“探究光照对光合作用的影响”即为偏题，不具体。（二）假设的考查一般要求根据试题中给出的材料、用具和药品，提出一种可检测的解释，因为后面的实验步骤的设计具体就是寻找证据检验假设成立与否，从而得出结论。（三）实验预期的考查是常考点，有两种情况，一是预期最可能的结果，二是预期各种可能的结果。 （四）实验步骤设计的考查 最常见的几种考查形式是：写出实验步骤、补充关键步骤、续写步
10、骤或找出设计中的错误。该考查点对考生来说最难，跨度最大，需熟知仪器、药品的使用方法，掌握生物学实验的一些基本技术、方法，掌握设计的原则并能准确运用，还需有具体实验情境中获取信息和灵活处理能力。所以要先审清：实验材料如何用？自变量是什么？如何控制？因变量是什么？用什么观测指标来表示因变量的变化？ 步骤的一般顺序： 、分组标号、前期共性处理； 、设置对照（自身对照不需要设对照组）； 3、合适条件下培养或放置、后期共性处理； 4、观察现象，记录结果； 5、分析结果，推导结论。高中生物必修一实验归纳实验一 使用高倍显微镜观察几种细胞1、高倍镜的使用步骤：（1）在低倍镜下找到物象，将物象移至视野中央；（
11、2）转动转换器，换上高倍镜。（3）调节光圈和反光镜，使视野亮度适宜。如果光线较暗时，可用凹面反光镜来对光，同时选用较大的光圈；如果光线明亮时，可用平面反光镜来对光，同时选用较小的光圈。（4）调节细准焦螺旋，使物象清晰。换用高倍镜后不能使用粗准焦螺旋。2、低倍镜和高倍镜的区别： 透镜大小 镜头长短 视野亮度 物像大小 细胞数量低倍镜 小 短 亮 小 多高倍镜 大 长 暗 大 少3、污点位置的判断：用显微镜观察玻片标本时，目镜、物镜、所观察的材料是在同一直线上的，只要分别转动镜头或移动玻片标本，看污物是否随之而动，就可做出正确判断。实验二 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质（一）可溶性还原糖的检测
12、和观察1、实验原理及化学试剂：斐林试剂与可溶性还原糖（如葡萄糖、果糖、麦芽糖）反应，生成砖红色沉淀。（这种试剂要现配现用。甲液（质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液）与乙液（质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液）等量均匀混合生成蓝色Cu（OH）2，Cu（OH）2与可溶性还原糖发生反应。淀粉、蔗糖等不能与斐林试剂发生颜色反应。2、实验过程：选材（应选含糖量较高、颜色为白色或浅色的植物组织，以苹果、梨为最好） 研磨过滤 组织样液 加入斐林试剂（现配现用） 摇匀 水浴加热 观察颜色反应（浅蓝色 棕色 砖红色沉淀）。（二）脂肪的检测和观察1、实验原理及化学试剂苏丹染液：把脂肪物质染成橘黄色苏丹
13、染液：把脂肪物质染成红色2、实验过程选材（选含脂肪的种子，以花生种子为较好） 浸泡 制作花生子叶临时转片（徒手切片，切片要薄，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊） 滴3滴苏丹染液染色 用体积分数为50的酒精洗浮色 显微镜观察（先用低倍镜，找到子叶最薄处，并移到视野中央，再换高倍镜，调整细焦螺旋观察，可见已着色的脂肪颗粒）。（三）蛋白质的检测和观察1、实验原理及化学试剂双缩脲试剂：与蛋白质发生作用，产生紫色反应。（在碱性溶液中，Cu2与蛋白质发生反应）双缩脲试剂A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液双缩脲试剂B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液2、实验过程选材（
14、豆浆或鸡蛋蛋白） 取组织样液加入试管中 加入双缩脲试剂A液加入双缩脲试剂B液 摇匀观察，出现紫色。（四）淀粉的检测和观察1、实验原理及化学试剂：淀粉遇碘变蓝。2、实验过程：选用富含淀粉的植物组织（如马铃薯） 将组织样液注入试管 滴加碘液 观察颜色反应。实验三 观察DNA和RNA在细胞中的分布1、实验原理：甲基绿将细胞核中的DNA染成绿色，吡罗红将细胞质中的RNA染成红色，用甲基绿吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。盐酸的作用：改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。2、实验过程：取口腔上皮细胞制片 盐酸
15、水解 冲洗涂片 染色 观察（先用低倍镜，后用高倍镜）。3、实验结果：真核的DNA主要存在于细胞核中，此外，在线粒体和叶绿体中也有少量的DNA分布。RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中。实验四 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体1、实验原理高等绿色植物的叶绿体存在于叶片中。叶绿体一般是绿色的椭球或球形，它的形态和分布不需要染色就可以用高倍镜观察。健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。线粒体的形态和分布可用高倍镜观察。2、实验过程（1）观察叶绿体：制作藓类叶片（或菠菜叶下表皮）临时装片，用显微镜观察叶绿体（低倍显微镜到高倍显微镜），注意观察叶
16、绿体的形态和分布，绘图。（2）观察线粒体：制作人口腔上皮细胞临时装片，用低倍显微镜观察，找到观察的对象后移到视野中央，再高倍显微镜观察，细胞内蓝绿色小颗粒即是线粒体，观察其形态和分布。实验六 植物细胞的吸水和失水一、实验原理当细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离，即发生质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入液泡中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即植物细胞发生质壁分离复原。常用的化学试剂
17、：0.3g/mL蔗糖溶液。（试剂浓度越高，发生现象就越明显。但如果试剂浓度过高，则细胞会因为过度失水而死亡，不能发生质壁分离复原。）二、实验过程制作洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片 显微镜观察液泡的大小和原生质层的位置 滴入蔗糖溶液 显微镜观察（观察到质壁分离现象） 滴入清水 显微镜观察（发生质壁分离复原）。【探究1】植物细胞的吸水和失水活动目标1进行植物细胞失水和吸水的探究，观察植物细胞的质壁分离和复原。2说明植物细胞失水和吸水的条件。背景资料1相关知识（1）扩散现象如果在蔗糖浓溶液中加入清水，水分子就会进入蔗糖分子之间，直到水分子和蔗糖分子在整个体系中均匀分布为止。像这样，一种物质的分子自发地
18、分布于另一种物质中的现象称为扩散。（2）渗透现象如果将蔗糖水溶液与水用半透膜隔开,使膜内和膜外液面相平（图1），静置一段时间后，可以看到膜内溶液的液面不断上升（图2），说明水分子不断地通过半透膜进入溶液中。溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程称为渗透现象。不同浓度的两种溶液被半透膜隔开时都有渗透现象发生。半透膜是一种只允许某些物质通过，而不允许另一些物质通过的薄膜。上述实验中的半透膜只允许水分子通过，而蔗糖分子却不能通过。细胞膜、膀胱膜、毛细血管壁等都具有半透膜的性质。人工制造的火棉胶膜、玻璃纸等也具有半透膜的性质。图1图2上述渗透现象产生的原因是蔗糖分子不能通过半透膜，而水分子可以自由通过半透膜
19、。由于膜两侧单位体积内水分子数目不等，水分子在单位时间内从纯水（或稀溶液）进入蔗糖溶液的数目，比蔗糖溶液中的水分子进入纯水（或稀溶液）的数目多，因而产生了渗透现象。渗透现象的产生必须具备两个条件：一是有半透膜存在，二是半透膜两侧的溶液存在浓度差。上述实验中，膜内溶液液面的上升不是无止境的，而是达到某一高度时便不再上升（右图），此时，单位时间内水分子进出膜的数目相同,达到平衡状态，即渗透平衡。（3）液泡是植物细胞中具有膜结构的细胞器之一。植物细胞具有酸甜苦涩等味道，植物的花、果、叶具有红橙黄绿紫等颜色，通常都与植物细胞中的液泡有关。液泡中的液体称为细胞液。细胞液中含有细胞代谢的产物，其主要成分是
20、水和溶于水的糖类、有机酸、植物碱、色素和盐类等，因此，细胞液具有一定的浓度。由于植物细胞的种类、分布部位等的不同，细胞液所含的物质也不完全相同。操作指南1材料紫色的洋葱鳞片叶2用具刀片，尖头镊子，滴管，载玻片，盖玻片，显微镜，吸水纸。3试剂质量浓度为03 g/mL的蔗糖溶液，清水。4操作要点（1）制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片用滴管在载玻片中央滴一滴清水。用镊子撕取一小块颜色较深的洋葱鳞片叶外表皮，将这块表皮放在载玻片中央的清水滴中展平。用镊子夹起盖玻片，将盖玻片的一边先接触载玻片上的水滴，然后轻轻地盖在水滴上。（2）观察洋葱表皮细胞将低倍镜对准通光孔，调节反光镜和光圈，获得明亮的视野。把做好
21、的装片放在载物台上观察，直至获得清晰的影像。（3）观察质壁分离取下临时装片，水平地放在桌上。用滴管从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引。重复上述操作，使洋葱鳞片叶表皮浸润在蔗糖溶液中。用低倍镜观察蔗糖溶液中细胞的变化。（4）观察质壁分离的复原取下临时装片，水平地放在桌上。从盖玻片的一侧滴入12滴清水，在另一侧用吸水纸吸引，以吸去蔗糖溶液。这样重复几次，盖玻片下的洋葱表皮又浸润在清水中。仍用低倍镜观察，看洋葱表皮细胞又发生了什么变化。分析讨论1从植物体的哪些部位能够获得用来研究细胞失水和吸水的材料？2植物细胞在什么条件下会发生质壁分离？在什么条件下发生质壁分离的复原？3如果本探究用K
22、NO3溶液代替蔗糖溶液，洋葱表皮细胞会发生什么变化？4动物细胞能不能通过渗透作用吸水或失水？动物细胞会不会发生质壁分离现象？实验七 探究影响酶活性的因素一、实验原理淀粉遇碘后，形成紫蓝色络合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，这两种物质遇碘后，形成紫蓝色的复合物，但是能与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色沉淀。二、实验过程（一）探究温度对淀粉酶活性的影响序号项目试管1试管2试管31注入可溶性淀粉液2 mL2 mL2 mL2置于不同温度的条件下60左右的热水中沸水中冰块中时间5min5min5min3注入淀粉酶溶液1 mL1 mL1 mL4振荡摇匀保持各自的温度5 min5 min5
23、 min5加入碘液1滴1滴 1滴6观察颜色变化不变蓝变蓝变蓝 （二）探究pH对淀粉酶活性的影响顺序项目试管1231注入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL2注入蒸馏水1mL3注入5氢氧化钠溶液1mL4注入5盐酸溶液1mL5注入新鲜的淀粉酶溶液1mL1mL1mL6保温60时间5min5min5min7注入斐林试剂2mL2mL2mL8隔水煮沸1min1min1min9实验现象有砖红色沉淀产生无无三、结论：酶的活性受温度和pH的影响。4几个具体案例探究温度对淀粉酶活性的影响材料质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液用具试管，量筒，烧杯，三脚架，酒精灯，石棉网，火柴，试管夹，温度计，滴管。试剂质量分数为3%的
24、可溶性淀粉溶液，碘液（或斐林试剂）。方法步骤（1）取2支洁净的试管，编上1号和2号，并分别加入2 mL的质量分数为3%的淀粉溶液(见下表)。（2）另取2支洁净的试管，编上1号和2号，并分别加入2 mL的质量分数为2%的淀粉酶溶液。（3）将1号和1号试管放入60 的水浴中保温5 min；2号和2号试管放入100 的水浴中保温5 min。（4）将1号试管中的淀粉酶溶液倒入1号试管中，轻轻振荡混合液，并将1号试管继续放在60 的水浴中加热10 min；将2号试管中的淀粉酶溶液倒入2号试管中，轻轻振荡混合液，并将2号试管继续放在100 的水浴中加热10 min。（5）待1号和2号试管冷却至常温后，在1
25、号和2号试管中分别滴入2滴碘液，并轻轻振荡，观察颜色的变化。试管号试管内容物条件检验现象12 mL淀粉溶液+2 mL淀粉酶溶液60 碘液（或斐林试剂）加入碘液不变蓝22 mL淀粉溶液+2 mL淀粉酶溶液100 碘液（或斐林试剂）加入碘液变蓝说明：（1）本实验和后面的第2个实验都应该将底物和酶分开保温，然后才混合在一起。（2）在实验室中常用的淀粉酶为-淀粉酶，-淀粉酶的适宜温度为5575 ，因此，本实验采用的温度为60 和100 。（3）在2号试管中滴加碘液前应将试管及其内容物冷却至常温，否则碘液会挥发，导致溶液不变色。探究pH对过氧化氢酶活性的影响材料新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液用具试管
26、，量筒，滴管。试剂体积分数为3%的过氧化氢溶液，清水，质量分数为5%的盐酸，质量分数为5%的NaOH溶液。方法步骤（1）取3支洁净的试管，分别编上1、2、3号。（2）在3支试管中分别加入2 mL的过氧化氢溶液（见下表）。（3）再另取3支试管，分别加入1 mL清水、1 mL盐酸和1 mL NaOH溶液，并在试管上分别写上1、2和3。（4）在1号、2号和3号试管中分别滴入2滴新鲜的肝脏研磨液，并轻轻振荡，静置1 min。（5）将1号、2号和3号试管中的液体分别倒入1号、2号和3号试管中，并轻轻振荡，使试管内的液体混合均匀。（6）观察1号、2号和3号三支试管内的变化，记录哪支试管产生的气泡多。试管号
27、加入的实验材料或试剂现象过氧化氢溶液清水盐酸NaOH溶液新鲜的肝脏研磨液12 mL1 mL-2滴有大量的气泡产生22 mL-1 mL-2滴无气泡产生32 mL-1 mL2滴有少量的气泡产生探究温度对果胶酶活性的影响实验原理果肉细胞壁主要由纤维素和果胶组成。工业上生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高水果果肉的出果汁率。果胶酶在不同的温度条件下活性不同。本实验探究不同温度下果胶酶的催化效率，以确定果胶酶发挥活性的最适温度。材料质量分数为2%的果胶酶，苹果泥。用具烧杯，试管，温度计，量筒，漏斗，滤纸。方法步骤（1）将50 mL苹果泥和5 mL果胶酶分装于大小不同的试管中，在25 的水浴中恒
28、温处理5 min（图A）。（2）将处理后的苹果泥和果胶酶混合，再次放在25 的水浴中恒温处理20 min（图B）。（3）将步骤（2）处理后的混合物过滤到100 mL的量筒中，收集滤液，测量果汁量（图C），记录在表格中。温度对果胶酶活性的影响（4）在30 、35 、40 、45 、50 、55 、60 等温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量。记录表如下：温度/2530354045505560果汁量/mL （5）用温度作为横坐标，果汁量作为纵坐标，将上述表格中的数据做成曲线图。实验八 探究酵母菌的呼吸方式一、实验原理酵母菌属于真核单细胞生物，在有氧、无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。可用于探
29、究细胞呼吸的不同方式。通过控制有氧呼吸和无氧呼吸，可以探究酵母菌在不同条件下的呼吸产物。CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。因此可用这两种溶液来检测酵母菌培养液中的CO2产生情况。橙色的重铬酸钾在酸性条件下与乙醇（酒精）发生化学反应，变成灰绿色，可用来检测乙醇的产生情况。二、实验过程1、酵母菌培养液的配制：目的是保证酵母菌在整个实验过程中正常生活。两份：10g新鲜食用酵母菌240mL质量分数为5的葡萄糖液。2、检测CO2的产生安装好实验装置：如下图 甲 乙甲图用于检测有氧条件下CO2的产生；乙图用于检测无氧条件下CO2的产生。装置甲设置左边第一个锥形瓶的目的是吸
30、收通入空气中的CO2。装置乙的B瓶应封口放置一段时间之后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这样做的目的是是空气中残余的O2消耗尽。甲、乙装置石灰水都变混浊，装置甲混浊快且程度高。得出结论：酵母菌在有氧条件下产生的CO2比无氧条件下产生的CO2多。3、检测酒精的产生A试管中的酵母菌培养液滤液溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液（混合均匀）：颜色不变。B试管中的酵母菌培养液滤液溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液（混合均匀）：颜色变灰绿色。得出结论：酵母菌在有氧条件下不产生酒精，在无氧条件下产生酒精。【探究3】探究酵母菌细胞呼吸的方式活动目标1进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。2说出酵母菌细胞呼吸的方式。背景资料1相关知识（1
31、）活细胞都要进行细胞呼吸。细胞通过细胞呼吸获得生命活动所需的能量和中间产物。细胞呼吸分成两种类型，即有氧呼吸和无氧呼吸。（2）酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌取材方便，培养简单，是做细胞呼吸研究的好材料。（3）检测酵母菌细胞呼吸产物的方法简单易行。（4）制酒业普遍使用不同的酿酒酵母生产葡萄酒、啤酒等。例如，啤酒生产过程就分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等几道工序。麦芽的制造 大麦（也正在试验用小麦）浸渍吸水后，在适宜的温度和湿度下发芽，发芽时产生各种水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，这些酶可将麦芽本身的蛋白质分解成肽和氨基酸
32、，将淀粉分解成糊精和麦芽糖等。发芽到一定程度，就要中止发芽，经过干燥，制成水分含量较低的麦芽。麦芽汁的制造 麦芽经过适当的粉碎，加入温水，在一定的温度下，利用麦芽本身的酶，进行糖化，主要是将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖。为了降低生产成本，还可以加入一定比例的大米粉作辅料，大米粉先加水煮沸。制成的麦芽醪，用过滤槽进行过滤，得到麦芽汁，将麦芽汁输送到麦芽汁煮沸锅中，将多余的水分蒸发掉，并加入酒花。酒花是一种植物的花，加到啤酒中，可使啤酒带有特殊的酒花香味和苦味，同时，酒花中的一些成分还具有防腐作用，可延长啤酒的保存期。发酵 麦芽汁经过冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中。一般先通入少量空气，酵母菌可进行
33、短时间的有氧呼吸，使自身增殖，而后开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，分别在不同的发酵罐中进行。现在流行的作法是在一个罐内进行前发酵和后发酵。前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精，后发酵主要是产生一些具有特殊风味的物质，除掉啤酒中的异味，并促进啤酒的陈熟。这一期间，需要控制一定的罐内压力，使后发酵中产生的二氧化碳保留在啤酒中。过滤灭菌 经过两个星期左右的发酵，有些啤酒发酵期可能长达几个月，将啤酒经过过滤，除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒，再经过62 左右的灭菌，然后冷却，啤酒就可以包装。包装 包装方式主要有瓶装和罐装，还有桶装等。（5）重铬酸钾可以检测酒精的存在。这一原理可以用来
34、检测司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（二者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。2实验原理（1）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，可以将葡萄糖氧化分解形成二氧化碳和水，并释放能量。在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，能将葡萄糖转变成酒精和二氧化碳。酵母菌有氧呼吸：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酵母菌无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量（2）检验酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2的量的多少将酵母菌两种呼吸方式产生的气体分别通入澄清的石灰水，根据产
35、生的碳酸钙沉淀的多少，即可判断两种方式产生的CO2的量的多少，辨别酵母菌的呼吸类型。反应式如下：CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O有条件的地区可考虑用Ba(OH)2代替Ca(OH)2，现象将更明显。将酵母菌两种呼吸方式产生的气体分别通入溴麝香草酚蓝溶液，根据溶液颜色的变化，判断两种方式产生的CO2的量的多少。溴麝香草酚蓝溶液在pH6076的环境中，其颜色随着pH值的降低，将发生由蓝绿黄绿黄的颜色变化。有氧呼吸释放的CO2多，生成的H2CO3多，使溴麝香草酚蓝溶液由蓝绿黄绿黄的时间短；无氧呼吸释放的CO2相对较少，溴麝香草酚蓝溶液由蓝绿黄绿黄的时间较长。根据溴麝香草酚蓝溶液颜色变化的时间长
36、短，可以比较酵母菌两种呼吸方式中CO2释放量的多少。（3）检验酵母菌无氧呼吸产生酒精酵母菌无氧呼吸产生的酒精，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。稀的重铬酸钾溶液为透明的橙色。化学反应式为：3C2H5OH2K2Cr2O78H2SO4=3CH3COOH2K2SO42Cr4（SO4)311H2O制作指南1材料 新鲜酵母（或干酵母），质量分数为5的葡萄糖溶液。2用具 玻璃棒，玻璃导管，试管，研钵，烧杯，量筒，500 mL广口瓶或锥形瓶，胶塞，滴管。3试剂 质量分数为10的NaOH溶液，澄清的石灰水（或Ba（OH）2溶液），蒸馏水，浓硫酸，重铬酸钾晶体，色拉油，溴麝香草酚蓝溶液。4操作
37、要点（1）制备酵母液取两份新鲜酵母，每份10 g，分别放入两个编好号的500 mL广口瓶或锥形瓶中，再向瓶中分别加入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）实验装置装置1：质量分数为10%的NaOH溶液、酵母液、石灰水（或Ba(OH)2溶液）装置2：酵母液、石灰水（或Ba(OH)2溶液）（在装置2的酵母液中加一些色拉油，以隔绝空气）装置3：同装置1或装置2，但要将酵母液换成葡萄糖液。（3）检测使用石灰水（或Ba(OH)2溶液）检测CO2的生成在室温25 、湿度55%条件下，10 min时，可见装置1中石灰水变混浊，装置2中石灰水刚冒出气泡；20 min时，装置2
38、中石灰水变混浊。实验现象：比较单位时间内两种装置中石灰水混浊的程度。可观察到装置1与装置2中的酵母液均有气体产生，并使石灰水变浑浊，但装置1中石灰水的混浊程度（沉淀）多于装置2，装置1中石灰水变混浊的时间早于装置2。装置3中不出现石灰水变混浊的现象。使用溴麝香草酚蓝溶液检测CO2的生成溴麝香草酚蓝溶液的配制：在锥形瓶中加入5 mL质量浓度为10-4 g/mL的溴麝香草酚蓝溶液、100 mL蒸馏水、1滴质量浓度为01 g/mL的NaOH溶液。此时溶液为蓝色。注意：仍使用装置1和装置2，但要将瓶中的石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液，按装置图将反应容器连接好，装置1和装置2要同时连通溴麝香草酚蓝溶液。实验
39、现象：在室温25 、湿度55%条件下，20 min时可见以下现象。装置1溴麝香草酚蓝溶液在130 s时由蓝色变成绿色；190 s时变成黄绿色；270 s时变成黄色。装置2溴麝香草酚蓝溶液需330 s才变成黄色。装置3溴麝香草酚蓝溶液仍为蓝色。检测酒精的生成取3支试管，按装置标号分别给试管标上1、2、3号。向1、2、3号试管中各加入01 g重铬酸钾晶体，然后分别向3支试管中小心地加入05 mL浓硫酸，振荡试管使晶体溶解，待溶液冷却后备用。在室温25 、湿度55%条件下，20 min时，将装置1和装置2中的酵母液和装置3中的葡萄糖液取出，分别过滤，将滤液盛在3支干净的试管中。各取出2 mL滤液，分
40、别加入1、2、3号试管中，振荡试管。实验现象：看单位时间内溶液颜色的变化。1号试管的溶液（即装置1的溶液）橙色略有变化，即有一点灰绿色出现。2号试管的溶液（即装置2的溶液）由橙色变为灰绿色（在橙色背景中可能显青黄色）。3号试管的溶液（即装置3的溶液）仍为橙色。5需要注意的几个问题（1）各装置的连通管尽量不漏气。（2）检测酒精生成时，配药后要马上检测。（3）由于装置简单，不可能形成完全的有氧或无氧条件，因此不排除装置1中有酒精生成。检测酒精生成的实验中，装置1可能出现少许的灰绿色。（4）注意对照装置3的实验结果。（5）建议将全班学生分成若干个小组进行实验，每组46人。教学设计1提出问题创设情境：
41、可从工业制酒引入。围绕学生对酵母菌的了解，以及如何进行酵母菌细胞呼吸的实验展开教学。2作出假设引导学生围绕酵母菌细胞呼吸的两种可能方式进行讨论。3设计实验重点在引导学生思考以下问题。（1）如何控制实验中的有氧条件和无氧条件？（2）怎样鉴定细胞呼吸的产物？重点放在如何检测二氧化碳和酒精的生成，如何比较两种呼吸产物的多少。4实施计划同前面的“操作指南”。5分析结果（1）如果在室温25 、湿度55%条件下，安装好装置，一般在实验开始后25 min左右就会出现比较明显的实验现象。（2）无论是酵母菌的有氧呼吸还是无氧呼吸，都可以检测到二氧化碳的生成。二氧化碳的生成量可依据单位时间内石灰水变混浊的程度来判
42、断。（3）在酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的装置中都可以检测到酒精的生成。这是因为在我国目前中学生物实验室的条件下，难以做到让有氧装置中的每一个酵母菌细胞都处于有氧环境中。因此在有氧呼吸装置中也可能有部分酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精。6得出结论教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两种形式：生成酒精的无氧呼吸和生成乳酸的无氧呼吸。实验九 绿叶中色素的提取和分离一、实验原理剪碎叶片并加入二氧化硅研磨，目的是破坏叶表皮、细胞壁、细胞膜、液泡膜，使研磨充分。叶绿体中的色素都能够溶解于有机溶剂如无水乙醇，可以用无水乙醇提取色素。加入碳酸钙可
43、以防止色素被破坏。绿叶中的各种色素都能溶解于层析液中，但在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，各种色素会随层析液在滤纸上的扩散，因扩散速度不同而分离开。二、实验步骤提取绿色叶片中的色素（研磨绿叶，同时加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇，过滤得到色素滤液）；制备滤纸条；画滤液细线；利用层析液分离色素；观察实验结果。三、实验成功的关键：叶片要新鲜，颜色要深绿。研磨要迅速、充分。滤液收集后，要及时用棉塞将试管塞紧，以免滤液挥发。滤液细线不仅细、直，而目含有比较多的色素(可以画二三次)。滤纸上的滤液细线不能浸入层析液，否则色素会溶解在层析液中。四、实验结果滤纸条上色素带有四条，分别是(由上到下)橙黄色的胡萝卜素；黄色的叶黄素；蓝绿色的叶绿素a；黄绿色的叶绿素b。胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。叶绿素a和叶绿素b通常为叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光。说明：四种色素中，含量最多的是叶绿素a，色素带最宽的也是叶绿素a；含量最少(色素带最窄)的是胡萝卜素，扩散速度最快的也是胡萝卜素；扩散速度最慢的是叶绿素b；相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。【探究4】环境因素对光合作用强度的影响活动目标1进行环境因素对光合作用强度影响的探究。2说出某种环境因素对光合作用强度的影响。背景资料1