内容正文:
第12讲 细胞呼吸的影响因素及其应用
新人教版高考生物 一轮复习
by:Biology Teacher Yóu
0
CO2吸收
mol·h-1
CO2释放
mol·h-1
光照强度
______植物
______植物
(一)内因:不同生物、同一生物的不同生长发育时期、同一生物的不同器官,细胞呼吸速率不同。
一、细胞呼吸的影响因素
阳生
阴生
2
(二)外因:主要是O2浓度和温度, 光照强度不影响细胞呼吸。
一、细胞呼吸的影响因素
3
①图中N点以前CO2释放量大于O2吸收量,说明无氧呼吸的产物是_____________;
O2吸收量可以表示____________速率;
CO2释放量可以表示__________速率,还可以表示___________________;
阴影可以表示___________速率,随O2浓度增大而_______。(O2对无氧呼吸有抑制作用)
一、细胞呼吸的影响因素
酒精和CO2
1.O2浓度:
(1)当细胞呼吸的底物是糖类(葡萄糖)时:
有氧呼吸
总呼吸
有机物消耗速率
无氧呼吸
减小
4
②02浓度为0时,只有CO2释放,没有O2吸收,说明细胞呼吸方式是_______________________;
N点以前,CO2的释放量>O2的吸收量>0,说明细胞呼吸方式是__________________________;
N点以后,CO2的释放量=O2的吸收量 ,说明细胞呼吸方式是___________________________;
M点释放的CO2最少,说明此时有氧呼吸和无氧呼吸都_______,共同消耗的有机物________。
一、细胞呼吸的影响因素
只有无氧呼吸
既有有氧又有无氧呼吸
只有有氧呼吸
很弱
很少
1.O2浓度:
(1)当细胞呼吸的底物是糖类(葡萄糖)时:
5
一、细胞呼吸的影响因素
低
③CO2释放量最低时有机物的消耗量很少,此时的O2浓度最适合贮藏植物。
即粮食、蔬菜水果应该储藏在_____氧条件下,以减少有机物消耗,延长储存时间。
1.O2浓度:
(1)当细胞呼吸的底物是糖类(葡萄糖)时:
6
④对于植物和酵母菌等生物:
0 = O2吸收量 < CO2释放量时,呼吸方式是____________________________;
0 < O2吸收量 < CO2释放量时,呼吸方式是____________________________;
0 < O2吸收量 = CO2释放量时,呼吸方式是____________________________。
一、细胞呼吸的影响因素
只有无氧呼吸
既有有氧又有无氧呼吸
只有有氧呼吸
1.O2浓度:
(1)当细胞呼吸的底物是糖类(葡萄糖)时:
7
⑤对于人和动物等生物:O2吸收量始终与CO2释放量相等,呼吸方式可能是
_________________________________________________。
一、细胞呼吸的影响因素
,或既有有氧又有无氧呼吸
只有有氧呼吸
1.O2浓度:
(1)当细胞呼吸的底物是糖类(葡萄糖)时:
8
例1.某植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法错误的是( )
A.甲、乙曲线分别表示CO2释放量和O2吸收量
B.O2浓度由0到b的过程中,无氧呼吸释放CO2的速率逐渐降低
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
一、细胞呼吸的影响因素
D
9
例2.如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )
A.氧浓度为a时,最适于储藏该植物器官,此时呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B.氧浓度为b时,无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍
C.氧浓度为c时,只进行有氧呼吸
D.氧浓度为d时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
一、细胞呼吸的影响因素
B
10
一、细胞呼吸的影响因素
M
(2)当细胞呼吸的底物不只是糖类(可能还含有脂肪等)时:
图中最适宜储存农作物的O2浓度是_____,原因是_________________________________________。
N点后O2的吸收量>CO2的释放量,原因是:______________________________________。
N点时是否只进行有氧呼吸?_______。
CO2释放量最低, 有机物的消耗量很少
呼吸的底物中有非糖物质(脂肪)
否
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一、细胞呼吸的影响因素
(2)当细胞呼吸的底物不只是糖类(可能还含有脂肪等)时:
例3.上图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下,O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况,根据所提供的信息,以下判断正确的是( )
A.N点时,该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等,说明其只进行有氧呼吸
B.M点是贮藏该器官的最适O2浓度,此时无氧呼吸的强度最低
C.该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解
D.L点时,该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
C
12
一、细胞呼吸的影响因素
2.温度
①对于植物、变温动物:温度 → 酶活性 → 呼吸速率
对于恒温动物:温度 → 代谢(产热)→ 呼吸速率
②储藏水果、蔬菜,应将温度控制在_________温,以减少有机物消耗;
温室栽培中增大昼夜温差,可以降低夜间植物的呼吸作用,增加有机物积累。
变温
恒温
零上低
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一、细胞呼吸的影响因素
3.CO2浓度(CO2是呼吸的产物,积累过多在一定程度上会抑制呼吸)
对蔬菜、水果进行保鲜时,增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。
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一、细胞呼吸的影响因素
4.水(一定范围内,自由水含量越高,代谢越旺盛,呼吸速率越快)
粮食储藏要求干燥,减少有机物消耗;干种子萌发前进行浸泡处理。
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二、细胞呼吸原理的应用
1.蔬菜、水果等新鲜农作物,应保存在_____氧、________温、_____CO2、湿度________的环境中;
种子等粮食,应保存在_____氧、_________温、_____CO2、湿度_______的环境中。
2.包扎伤口时,需要选用_______的消毒纱布或“创可贴”等敷料,抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
3.作物栽培中进行中耕松土,保证根的正常细胞呼吸。
4.提倡慢跑等有氧运动,防止肌细胞无氧呼吸产生_________。
5.稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生_______(对根细胞有毒害作用),防止烂根死亡。
6.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等,在控制通气的情况下,可以生产各种酒。
低
零上低
高
适中
低
零上低
高
干燥
透气
乳酸
酒精
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三、实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验原理:酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。
有氧呼吸反应式:_____________________________________________________;
无氧呼吸反应式:_____________________________________________________。
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量
酶
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三、实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
2.实验思路
自变量:控制有氧、无氧条件
因变量:产生CO2的多少、是否生成酒精
本实验需要设置有氧和无氧两种条件,这两组实验都是实验组,通过对比看出氧气条件对细胞呼吸的影响。
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三、实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
对比实验:设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验,也叫相互对照实验。(对照实验包括:空白对照、相互对照、自身对照、条件对照等)
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三、实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.产物的检测
(1)检测CO2的产生:CO2可使________________变_______,也可使______________
_______出现___________________的颜色变化。根据______________________或___________________________________________,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
澄清的石灰水
浑浊
溴麝香草酚蓝
溶液
由蓝变绿再变黄
石灰水浑浊程度
溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短
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三、实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.产物的检测
(2)检测酒精的产生:______色的___________溶液在_______条件(浓H2SO4)下与乙醇发生化学反应,变成_______色。
应取图中____________瓶内的液体进行检测。如果存在酒精,颜色变化是____________________,否则为______色。
橙
重铬酸钾
酸性
灰绿
B和D
由橙色变为灰绿色
橙
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三、实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
4.先将空气通过10%的NaOH溶液后,再进入酵母菌培养液中的原因是:________
_______________________________________________________________________________;
实验所用的葡萄糖溶液需煮沸的原因是:___________________________________;
用于测定无氧呼吸的装置中,将酵母菌培养液封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的原因是:______________________________________
_______________________________________________________________________________。
吸收空气中的CO2(保证澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的)
排除其他微生物呼吸对实验结果干扰
酵母菌将锥形瓶中的O2消耗完毕后再进行检测,以确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的
22
三、实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
5.实验结论
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
②在有氧条件下产生大量CO2,在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
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四、气压瓶法测呼吸
NaOH
酵母菌培养液、新鲜种子或绿色植物(遮光处理)
装置A
H2O
酵母菌培养液、新鲜种子或绿色植物(遮光处理)
装置B
有色液滴
有色液滴
1.装置
2.原理
装置A中NaOH的作用是____________,液滴移动由______引起。装置A测定____________速率。
装置B中H2O的作用是_________,液滴移动由______________________引起。装置B测定____________速率。
吸收CO2
O2
有氧呼吸
对照
无氧呼吸产生的CO2
无氧呼吸
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四、气压瓶法测呼吸
NaOH
酵母菌培养液、新鲜种子或绿色植物(遮光处理)
装置A
H2O
酵母菌培养液、新鲜种子或绿色植物(遮光处理)
装置B
有色液滴
有色液滴
1.装置
3.结果分析
若A液滴左移,B液滴不移动,则酵母菌只进行有氧呼吸;
若_____________________________,则________________________________________;
若_____________________________,则________________________________________。
A液滴左移,B液滴右移
酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
A液滴不移动,B液滴右移
酵母菌只进行无氧呼吸
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四、气压瓶法测呼吸
NaOH
酵母菌培养液、新鲜种子或绿色植物(遮光处理)
装置A
H2O
酵母菌培养液、新鲜种子或绿色植物(遮光处理)
装置B
有色液滴
有色液滴
1.装置
4.为了排除无关变量(如温度)对液滴移动的影响,应分别设置对照(校正装置),只需将酵母菌培养液换成_____________________________(或将新鲜种子换成_____________________或将绿色植物换成________________________)。
等量煮沸的酵母菌培养液
等量消毒的死种子
等量死亡的该种植物
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四、气压瓶法测呼吸
例4.某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1mm2,实验开始时,打开软管夹,将装置放入25℃水浴中,10min后关闭软管夹,随后每隔5 min记录一次毛细管中液滴移动的位置,结果如下表所示。下列分析中,正确的是( )
A.图中X为NaOH溶液,软管夹关闭后液滴将向右移动
B.在20~30min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/min
C.如将X换为清水,并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D.增设的对照实验只需将装置中的X换成清水,并将该装置置于相同的环境中
B
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练习
1.(经典高考题)下列有关豌豆的叙述,正确的是( )
A.萌发初期,种子的有机物总重量增加
B.及时排涝,能防止根细胞受酒精毒害
C.进入夜间,叶肉细胞内ATP合成停止
D.叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多
B
28
练习
2.(2022·河北)关于细胞呼吸的叙述,正确的是( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
B
29
练习
3.(2022·海南)种子萌发过程中,储藏的淀粉、蛋白质等物质在酶的催化下生成简单有机物,为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列有关叙述错误的是( )
A.种子的萌发受水分、温度和氧气等因素的影响
B.种子萌发过程中呼吸作用增强,储藏的有机物的量减少
C.干燥条件下种子不萌发,主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活
D.种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后,显微镜下观察到橘黄色颗粒,说明该种子含有脂肪
C
30
练习
4.(2021·湖南)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是( )
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
B
31
练习
5.(2022·重庆)从如图中选取装置,用于探究酵母菌细胞呼吸方式,正确的组合是( )
B
注:箭头表示气流方向。
A.⑤→⑧→⑦和⑥→③ B.⑧→①→③和②→③
C.⑤→⑧→③和④→⑦ D.⑧→⑤→③和⑥→⑦
32
练习
6.(2023·新课标卷)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、生活经验,并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存,即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理,即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏,即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理,即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植,即栽种作物时做到密度适当,行距、株距合理
⑥间作种植,即同一生长期内,在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施,下列说法合理的是( )
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
A
33
练习
7.呼吸熵(RQ=释放的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。下列叙述正确的是( )
A.呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越强,无氧呼吸越弱
B.图中b点时细胞质基质、线粒体内膜均消耗[H]
C.图中c点后,细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化
D.若呼吸底物中混有少量脂肪,氧分压足够大时,呼吸熵的值应大于1
B
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本课结束
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$$
第12讲 细胞呼吸的影响因素及其应用
一、细胞呼吸的影响因素
(一)内因:不同生物、同一生物的不同生长发育时期、同一生物的不同器官,细胞呼吸速率不同。
0
CO2吸收
mol·h-1
CO2释放
mol·h-1
光照强度
________植物
________植物
(二)外因:主要是O2浓度和温度, 光照强度不影响细胞呼吸。
1.O2浓度:
(1)当细胞呼吸的底物是糖类(葡萄糖)时:
O2浓度
物质的量
M
N
CO2释放量
O2吸收量
0
①图中N点以前CO2释放量大于O2吸收量,说明无氧呼吸的产物是_________________;
O2吸收量可以表示_______________速率;
CO2释放量可以表示______________速率,还可以表示________________;
阴影可以表示_______________速率,随O2浓度增大而_______。(O2对无氧呼吸有抑制作用)
②02浓度为0时,只有CO2释放,没有O2吸收,说明细胞呼吸方式是_______________________;
N点以前,CO2的释放量 > O2的吸收量 > 0,说明细胞呼吸方式是_____________________________;
N点以后,CO2的释放量=O2的吸收量 ,说明细胞呼吸方式是_____________________________;
M点释放的CO2最少,说明此时有氧呼吸和无氧呼吸都________,共同消耗的有机物_________。
③CO2释放量最低时有机物的消耗量很少,此时的O2浓度最适合贮藏植物。
即粮食、蔬菜水果应该储藏在_____氧条件下,以减少有机物消耗,延长储存时间。
④对于植物和酵母菌等生物:
0 = O2吸收量< CO2释放量时,呼吸方式是________________________;
0< O2吸收量< CO2释放量时,呼吸方式是________________________;
0< O2吸收量 = CO2释放量时,呼吸方式是________________________。
⑤对于人和动物等生物:O2吸收量始终与CO2释放量相等,呼吸方式可能是___________________________。
例1.某植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法错误的是( )
A.甲、乙曲线分别表示CO2释放量和O2吸收量
B.O2浓度由0到b的过程中,无氧呼吸释放CO2的速率逐渐降低
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
例2.如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )
A.氧浓度为a时,最适于储藏该植物器官,此时呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B.氧浓度为b时,无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍
C.氧浓度为c时,只进行有氧呼吸
D.氧浓度为d时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
(2)当细胞呼吸的底物不只是糖类(可能还含有脂肪等)时:
图中最适宜储存农作物的O2浓度是____,原因是______________________________________________。
N点后O2的吸收量>CO2的释放量,原因是:__________________________________________________。
N点时是否只进行有氧呼吸?__________。
例3.上图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下,O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况,根据所提供的信息,以下判断正确的是( )
A.N点时,该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等,说明其只进行有氧呼吸
B.M点是贮藏该器官的最适O2浓度,此时无氧呼吸的强度最低
C.该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解
D.L点时,该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
2.温度
0
温度
耗氧量
_____动物
_____动物
0
温度
呼吸速率
植物
①对于植物、变温动物:温度 → 酶活性 → 呼吸速率
对于恒温动物:温度 → 代谢(产热)→ 呼吸速率
②储藏水果、蔬菜,应将温度控制在_________温,以减少有机物消耗;
温室栽培中增大昼夜温差,可以降低夜间植物的呼吸作用,增加有机物积累。
3. CO2浓度(CO2是呼吸的产物,积累过多在一定程度上会抑制呼吸)
对蔬菜、水果进行保鲜时,增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。
4.水(一定范围内,自由水含量越高,代谢越旺盛,呼吸速率越快)
粮食储藏要求干燥,减少有机物消耗;干种子萌发前进行浸泡处理。
二、细胞呼吸原理的应用
1.蔬菜、水果等新鲜农作物,应保存在_______氧、_________温、______CO2、湿度________的环境中;
种子等粮食,应保存在_______氧、_________温、______CO2、湿度_________的环境中。
2.包扎伤口时,需要选用_______的消毒纱布或“创可贴”等敷料,抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
3.作物栽培中进行中耕松土,保证根的正常细胞呼吸。
4.提倡慢跑等有氧运动,防止肌细胞无氧呼吸产生_________。
5.稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生________(对根细胞有毒害作用),防止烂根死亡。
6.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等,在控制通气的情况下,可以生产各种酒。
三、实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验原理:酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。
有氧呼吸反应式:_____________________________________________;
无氧呼吸反应式:_____________________________________________。
2.实验思路
自变量:控制有氧、无氧条件
因变量:产生CO2的多少、是否生成酒精
本实验需要设置有氧和无氧两种条件,这两组实验都是实验组,通过对比看出氧气条件对细胞呼吸的影响。
对比实验:设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验,也叫相互对照实验。(对照实验包括:空白对照、相互对照、自身对照、条件对照等)
3.产物的检测
(1)检测CO2的产生:CO2可使________________变_______,也可使_______________________出现________
______________的颜色变化。根据_____________________或______________________________________,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
(2)检测酒精的产生:___色的________溶液在_____条件(浓H2SO4)下与乙醇发生化学反应,变成______色。
应取图中______瓶内的液体进行检测。如果存在酒精,颜色变化是____________________,否则为____色。
4.先将空气通过10%的NaOH溶液后,再进入酵母菌培养液中的原因是:________________________________;
实验所用的葡萄糖溶液需煮沸的原因是:_________________________________________________________;
用于测定无氧呼吸的装置中,将酵母菌培养液封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的原因是:____________________________________________________。
5.实验结论
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
②在有氧条件下产生大量CO2,在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
四、气压瓶法测呼吸
1.装置
NaOH
酵母菌培养液、新鲜种子或绿色植物(遮光处理)
装置A
H2O
酵母菌培养液、新鲜种子或绿色植物(遮光处理)
装置B
有色液滴
有色液滴
2.原理
装置A中NaOH的作用是____________________,液滴移动由______引起。装置A测定_________速率。
装置B中H2O的作用是________,液滴移动由______________________引起。装置B测定_________速率。
3.结果分析
若A液滴左移,B液滴不移动,则酵母菌只进行有氧呼吸;
若_________________________,则______________________;
若_________________________,则______________________。
4.为了排除无关变量(如温度)对液滴移动的影响,应分别设置对照(校正装置),只需将酵母菌培养液换成__________________________(或将新鲜种子换成______________________________或将绿色植物换成__________________________)。
例4.某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1mm2,实验开始时,打开软管夹,将装置放入25℃水浴中,10min后关闭软管夹,随后每隔5 min记录一次毛细管中液滴移动的位置,结果如下表所示。下列分析中,正确的是( )
A.图中X为NaOH溶液,软管夹关闭后液滴将向右移动
B.在20~30 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/min
C.如将X换为清水,并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D.增设的对照实验只需将装置中的X换成清水,并将该装置置于相同的环境中
2
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