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        澄清的石灰水渾濁到底能說(shuō)明什么

        2019-07-01 08:50:04
        數(shù)理化解題研究 2019年18期
        關(guān)鍵詞:石灰水甲乙酵母菌

        俞 慧

        (江蘇省昆山中學(xué) 215300)

        【問(wèn)題背景】: 【2016徐州學(xué)業(yè)水平模測(cè),34】下列有關(guān)“探究酵母菌的呼吸方式”實(shí)驗(yàn)的敘述,錯(cuò)誤的是( D )

        A.實(shí)驗(yàn)中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2

        B.在探究有氧呼吸的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,泵入的空氣應(yīng)去除CO2?

        C.實(shí)驗(yàn)中需控制的無(wú)關(guān)變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等

        D.可通過(guò)觀察澄清石灰水是否變渾濁來(lái)判斷酵母菌的呼吸方式

        查閱關(guān)于此題D選項(xiàng)的解析,幾乎都是說(shuō)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)物中都有CO2,都能使澄清石灰水變渾濁,因此不能通過(guò)此指標(biāo)判斷酵母菌細(xì)胞呼吸的方式,只有通過(guò)兩者澄清石灰水渾濁程度的比較才能判斷.但是有學(xué)生對(duì)此卻產(chǎn)生了這樣的疑惑:此實(shí)驗(yàn)甲乙兩個(gè)裝置不正是通過(guò)自變量氧氣有無(wú)的控制,從它們澄清石灰水是否渾濁判斷了酵母菌的呼吸方式嗎?甲組澄清石灰水渾濁,乙組不渾濁,說(shuō)明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸;甲組澄清石灰水不渾濁,乙組渾濁,說(shuō)明酵母菌只進(jìn)行無(wú)氧呼吸;甲乙組澄清石灰水都渾濁說(shuō)明酵母菌兩種呼吸方式都能進(jìn)行,是兼性厭氧菌.初看之下,這樣的分析似乎也頗有些道理,那么到底是哪里出了問(wèn)題?澄清的石灰水渾濁到底能說(shuō)明什么呢?

        【思考過(guò)程】:此題涉及到的探究實(shí)驗(yàn)是人教版必修一“分子與細(xì)胞”中 “探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”,該實(shí)驗(yàn)之所以給出如題中甲乙的參考裝置,是基于教材提供的關(guān)于探究實(shí)驗(yàn)“提出問(wèn)題”環(huán)節(jié)的幾個(gè)參考案例:“有一位同學(xué)說(shuō)他知道酵母菌能使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精,但是不清楚這一過(guò)程是在有氧條件下還是在無(wú)氧條件下進(jìn)行的;另一位同學(xué)說(shuō)他知道酵母菌的細(xì)胞呼吸會(huì)產(chǎn)生CO2,但是不知道不同條件下產(chǎn)生的CO2是否一樣多.”所以不難發(fā)現(xiàn),該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是建立在已知酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能生存,都能產(chǎn)生CO2的基礎(chǔ)上,這一點(diǎn)在教材中該實(shí)驗(yàn)開始的原理里面也可以看出:“酵母菌是一種單細(xì)胞真菌,在有氧和無(wú)氧的條件下都能生存,屬于兼性厭氧菌,因此便于用來(lái)研究細(xì)胞呼吸的不同方式”.所以該實(shí)驗(yàn)針對(duì)這幾位學(xué)生的問(wèn)題,其實(shí)探究的是酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物生成區(qū)別.而通過(guò)甲乙兩組澄清石灰水是否渾濁,或是渾濁程度的比較,在未知酵母菌的生存條件,甚至不知其細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的前提下,能否判定酵母菌的細(xì)胞呼吸方式呢?

        自然界微生物對(duì)氧氣的需求以及進(jìn)行的細(xì)胞呼吸方式不盡相同,可將它們大致分為這樣幾類:

        另外,不同微生物細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物也是不同的,尤其是無(wú)氧呼吸的發(fā)酵產(chǎn)物更是復(fù)雜,可以是酒精和CO2、乳酸、乙酸、丁醇等多種產(chǎn)物,所以在未知酵母菌的生存條件,不知其細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的前提下,是無(wú)法通過(guò)上述裝置來(lái)判定酵母菌的細(xì)胞呼吸方式.對(duì)此可以通過(guò)下面兩個(gè)說(shuō)法簡(jiǎn)單論證:

        1.如果按照本文開始時(shí)同學(xué)的說(shuō)法,甲乙兩裝置澄清的石灰水都渾濁能說(shuō)明酵母菌屬于兼性厭氧菌,但是如果酵母菌在有氧或是無(wú)氧條件下都只進(jìn)行產(chǎn)生CO2的無(wú)氧呼吸,也就是屬于耐氧菌的話,那么甲乙兩裝置中澄清的石灰水仍然都會(huì)渾濁,所以無(wú)法通過(guò)兩裝置中澄清石灰水是否渾濁來(lái)判斷酵母菌的細(xì)胞呼吸方式,但是結(jié)合甲乙兩裝置澄清的石灰水渾濁程度的差異,倒是在一定程度上能說(shuō)明酵母菌在有氧條件和無(wú)氧條件下細(xì)胞呼吸是不同的,就能排除耐氧菌的可能.

        2.如果酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的是乳酸,沒(méi)有CO2的產(chǎn)生,那么無(wú)氧裝置中澄清的石灰水不論它是否能進(jìn)行無(wú)氧呼吸都是不會(huì)渾濁的,所以更加無(wú)法通過(guò)兩裝置澄清石灰水是否渾濁來(lái)判斷酵母菌的細(xì)胞呼吸方式.

        綜上所述,如果在已知酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能生存,都能產(chǎn)生CO2的前提下還是不能簡(jiǎn)單地通過(guò)兩裝置澄清石灰水是否渾濁來(lái)判斷酵母菌的細(xì)胞呼吸方式,但通過(guò)澄清石灰水渾濁程度的差異是可以判斷它的細(xì)胞呼吸類型——兼性厭氧型;如果在未知酵母菌生存條件及細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的情況下,則更加無(wú)法通過(guò)澄清石灰水是否渾濁來(lái)判斷其細(xì)胞呼吸類型了.所以針對(duì)人教版中“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”中實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì),更傾向于它是對(duì)酵母菌屬于兼性厭氧菌的驗(yàn)證,以及比較它在有氧和無(wú)氧條件下細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的區(qū)別.

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