内容正文:
1
第5章 细胞的能量供应和利用
高一生物上学期人教版必修1
学·新知探究
拓·素养提升
练·分层情境
含交互动画
新叶伸向和煦的阳光,蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。它们为生存而获取能量,能量在细胞里流转激荡!
第3节 细胞呼吸的原理和应用(第1课时)
新课标与教学目标
新课标要求
核心素养目标
1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
生命观念:理解细胞呼吸是细胞生命活动的基础,认识有氧呼吸和无氧呼吸在能量供应中的作用,形成结构与功能相适应的生命观念。
科学思维:能够分析探究酵母菌细胞呼吸方式的实验设计思路;能够比较有氧呼吸和无氧呼吸的产物差异;能够运用对比实验的原理分析实验结果。
社会责任:识细胞呼吸原理在生产生活中的应用(如酿酒、发酵饲料),形成科学服务生活的意识。
科学探究:通过“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验,掌握对比实验的设计方法,理解自变量、因变量和无关变量的控制;能够分析实验现象并得出科学结论。
一、细胞呼吸的方式
c
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s
研
学
目
录
练·分层情境
学·新知探究
筑基
拓能
冲刺
一、 细胞呼吸的方式
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学
·
新知探究
目
录
关键词: 实质 有氧呼吸 无氧呼吸
问题探讨
学·新知探究
酵母菌细胞富含蛋白质,可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时,要给培养装置通气或进行振荡,以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时,却需要密封发酵。
1. 都是培养酵母菌,为什么有的需要通气,有的却需要密封?
发酵生产葡萄酒的车间
葡萄酒
通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气,利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂;密封则是避免空气进入,便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
讨论:
问题探讨
学·新知探究
2. 为什么通气有利于酵母菌大量繁殖?
在有氧条件下,酵母菌分解营养物质释放能量多,这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
3. 在密封发酵时,酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义?
密封发酵时,酵母菌将有机物转化为酒精的同时,能为自己的生命活动提供少量能量。
通过以上的学习,你知道酵母菌的培养和酵母菌的发酵运用了什么原理吗?
发酵生产葡萄酒的车间
葡萄酒
学·新知探究
【探究活动1】
阅读课本p90-91,完成以下任务。
(1)细胞呼吸的概念及本质分别为?
(2)阅读课本探究·实践1 探究酵母菌细胞呼吸的方式,完成以下问题:
➡为何选择酵母菌探究细胞呼吸的方式
➡本实验的实验原理为?
➡本实验的实验设计思路及实验结论分别为?
(3)什么叫做对比实验?
一、细胞呼吸的方式
学·新知探究
1.1 细胞呼吸
一、细胞呼吸的方式
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并产生ATP的过程。
(1)概念:
(2)实质:
细胞内的有机物氧化分解,并释放能量。
细胞呼吸是否一定需要氧呢?
生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢?
请用实例来论证你的猜想。
【注意】呼吸≠细胞呼吸
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一、细胞呼吸的方式
探究酵母菌细胞呼吸的方式(视频)
探究·实践
探究酵母菌细胞呼吸的方式
学·新知探究
一、细胞呼吸的方式
探究·实践
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌,可用于研究细胞呼吸的不同方式。
酵母菌
(1) 实验材料:
生殖方式:出芽生殖
(2) 实验原理:
酵母菌呼吸方式
有氧
呼吸
CO2
H2O
无氧
呼吸
CO2
酒精
①通入澄清的石灰水:变浑浊。
②使溴麝香草酚蓝水溶液:由蓝变绿再变黄。
由橙色变成灰绿色。
CO2 产生量检测指标:
石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短。
➡酸性重铬酸钾溶液
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一、细胞呼吸的方式
探究·实践
探究酵母菌细胞呼吸的方式
作出假设
无氧条件
CO2+酒精
产生
CO2
有氧条件
产生
问题:怎样设置实验来对所提出的假说进行验证?
设计实验
【实验思路】分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件,一段时间后分别检测其产物是否含酒精或二氧化碳。
提出问题
(3) 实验方案:
酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精?
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一、细胞呼吸的方式
探究·实践
探究酵母菌细胞呼吸的方式
设计实验
实验组
A组:有氧呼吸组
B组:无氧呼吸组
分析变量
①自变量:
②因变量:
③无关变量:
细胞呼吸的条件
无氧
是否产生CO2/酒精
影响实验结果的可变因素
有氧
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一、细胞呼吸的方式
实验步骤
酵母菌培养液的配置:酵母菌+葡萄糖溶液
取20g新鲜的食用酵母菌,分成两等份,分别放入锥形瓶A(500mL)和锥形瓶B(500mL)中,分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。
实验过程
二氧化碳的产生
B组:无氧呼吸
酵母菌培养液
酵母菌培养液
质量分数为10%的NaOH溶液
澄清的石灰水
澄清的石灰水
A
B
如何在通入空气中去除CO2?
B瓶应封口放置一段时间后再连通澄清石灰水,为何?
接橡皮球或气泵
A组:有氧呼吸
NaOH溶液可吸 收空气中的CO2。
目的: 消耗瓶内的氧气,造成无氧环境。
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一、细胞呼吸的方式
(4)实验现象:
① CO2的检测
溴麝香草酚蓝水溶液
由蓝变绿再变黄
条件 澄清石灰水/
出现的时间 溴麝香草酚蓝溶液
有氧
无氧
变混浊/快
变混浊/慢
黄色/快
黄色/慢
实验结果:
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸;有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2,且有氧呼吸产生的更多。
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一、细胞呼吸的方式
酵母菌
培养液
酵母菌培养液
质量分数为10%的NaOH溶液
澄清的石灰水
澄清的石灰水
A
B
接橡皮球或气泵
从A、B酵母菌培养瓶中各取2ml培养液,分别注入2支干净的试管中,再向试管中分别滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液,并轻轻震荡混匀。
酒精的产生
实验过程
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一、细胞呼吸的方式
②酒精的检测
实验结果:
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸;在无氧条件下产生酒精,还产生少量CO2。
条件 重铬酸钾溶液
有氧
无氧
出现灰绿色
不出现灰绿色
提示:葡萄糖能和酸性重铬酸钾反应,故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。
橙色的重铬酸钾溶液
由橙色变成灰绿色
(4)实验现象:
学·新知探究
一、细胞呼吸的方式
(5)实验结论:
酵母菌是单细胞真菌,在有氧和无氧条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。
细胞呼吸
有氧呼吸: 产生大量二氧化碳和水
无氧呼吸: 产生酒精和少量二氧化碳
绝大多数生物细胞呼吸的主要形式都是有氧呼吸
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一、细胞呼吸的方式
(1)装置气密性检查
注意事项
注意: 有氧组的进气口和出气口连接要紧密,防止漏气。无氧组的瓶口密封至关重要,必须确保在反应过程中空气无法进入。
目的: 有氧组漏气会导致氧气不足;无氧组漏气会引入氧气,干扰无氧环境的建立。
(2)实验操作阶段
有氧组的空气处理:注意:通入有氧组的空气必须先通过盛有NaOH溶液或澄清石灰水的洗气瓶。目的:除去空气中原有的CO2防止其对检测结果造成干扰,确保后续检测到的CO2完全来自酵母菌的呼吸作用。
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一、细胞呼吸的方式
注意事项
无氧组的环境营造:
注意:B组封口后,不能立即连接检测装置,应先静置一段时间(约20-30分钟)。
目的:让酵母菌消耗掉锥形瓶内残留的氧气,真正创造出无氧环境。
(3)细胞呼吸方式的判断
不能仅凭是否产生CO2来判断呼吸方式,必须结合CO2的产生量/速率以及酒精的检测进行综合判断。因为两种呼吸方式都产生CO2。
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一、细胞呼吸的方式
设置两个或两个以上的实验组,通过对几个实验组结果的分析比较,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。
实验组
实验组
科学方法
对比实验
课堂小结
细胞呼吸
的原理
概念:
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并产生ATP的过程。
细胞内的有机物氧化分解,并释放能量。
实质:
探究·实践1 探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧呼吸: 产生大量二氧化碳和水
无氧呼吸: 产生酒精和少量二氧化碳
趣味交互游戏演示——细胞呼吸的原理与应用
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点击下方蓝色按钮操作
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学·新知探究
Broadening
练
·
分层情境
筑基· 必备知识通关
——核心定义原理全覆盖
拓能· 关键能力进阶
冲刺· 核心素养拓展
——串联核心原理情境设问
——学有余力冲刺高分断层
练分层情境
筑基· 必备知识通关
1.某小组探究酵母菌的细胞呼吸方式,设置有氧组(通入空气)和无氧组(密封),实验过程中使用了不同的试剂检测代谢产物。下列叙述中错误的是( )
A.两组需要加入等量的酵母菌培养液,并且给予相同且适宜的温度
B.有氧组需持续通入除去CO2的空气,无氧组需密封避免空气进入
C.若用溴麝香草酚蓝溶液检测二氧化碳,颜色变化顺序为:黄→绿→蓝
D.实验后期在无氧组的培养液中滴加酸性重铬酸钾,培养液变成灰绿色
C
蓝→绿→黄
练分层情境
筑基· 必备知识通关
组别 实验 实验方法(技术)
甲 分离各种细胞器 差速离心法
乙 探究酵母菌细胞呼吸的方式 对比实验
丙 研究分泌蛋白的合成和分泌过程 同位素标记技术
丁 细胞膜成分和结构的探索 假说——演绎法
2.选择正确的实验方法是实验成功的关键。生物学中某些实验及其常用的实验方法(技术)如表所示,其中错误的是( )
D
演绎推理
练分层情境
筑基· 必备知识通关
3.酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。某兴趣小组学习做馒头,他们先把面粉、温水、酵母菌按比例混合,揉成面团,再放置一段时间进行发酵。发酵完成后,掰开面团,发现中间有很多小孔;若发酵时间过长,还会产生淡淡的酒味。下列叙述错误的是( )
A.面团制作初期,酵母菌进行的呼吸方式是有氧呼吸
B.发现面团中间有很多小孔是因为酵母菌呼吸作用产生了CO2
C.可用溴麝香草酚蓝溶液在酸性条件下检测酵母菌产生酒精的情况
D.面团发酵时间过长会产生淡淡酒味是因为酵母菌进行无氧呼吸酒精
C
重铬酸钾溶液
练分层情境
筑基· 必备知识通关
A.甲组酵母菌细胞进行有氧呼吸
B.乙组酵母菌培养液会检测到酒精
C.乙组的澄清石灰水不变浑浊
D.甲、乙两组形成对比实验
4.图为探究酵母菌细胞呼吸方式的装置示意图。下列分析错误的是( )
C
乙组酵母菌无氧呼吸也会产生CO2
练分层情境
筑基· 必备知识通关
5.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验操作的叙述,正确的是( )
A.酵母菌培养液配制后加入干酵母并煮沸去除氧气
B.组装有氧呼吸装置时培养液中添加一定浓度的NaOH溶液
C.用重铬酸钾检测酒精时,需要营造碱性或中性环境
D.将酵母菌的培养时间适当延长,以便较为准确的检测酒精的产生
D
不需要煮沸,否则会杀死酵母菌
通过导管连接NaOH溶液
酸性环境
练分层情境
拓能· 关键能力进阶
A.有氧组和无氧组均为实验组,该实验不存在对照
B.实验采用排气法检测酒精,可避免葡萄糖对检测结果造成干扰
C.有氧组杯内温度升幅显著大于无氧组,说明有氧呼吸释放的能量更多
D.溴麝香草酚蓝溶液在无氧组中变色更慢,说明酵母菌无氧呼吸产生CO2的速率更低
6.某兴趣小组利用带数显功能的保温杯,对“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验进行了改进。有氧组、无氧组分别持续通入O2和N2,实时监测温度、CO2含量和酒精含量,如图所示。下列叙述错误的是( )
A
该实验为对比实验,有氧组和无氧组互为相互对照
练分层情境
拓能· 关键能力进阶
7.某生物小组利用改进后的装置(如图所示)探究酵母菌细胞的呼吸方式,B处连接CO2传感器,可实时显示装置中CO2的含量变化,酵母菌培养液为一定浓度的葡萄糖溶液和酵母菌。下列分析正确的是( )
C
A.与有氧组相比,无氧组测得的CO2量更大
B.用酸性重铬酸钾溶液随时检测两组培养液,无氧组会发生颜色变化,有氧组不会
C.充分反应后,消耗等量的葡萄糖,理论上有氧组测得的CO2量是无氧组的3倍
D.酵母菌无氧呼吸过程中,葡萄糖分子中的能量大部分以热能的形式散失了
更小
会
30℃~50℃
练分层情境
冲刺· 核心素养拓展
8.某生物小组利用下图a~d所示装置(a和d装置中含等量的酵母菌培养液,其他条件适宜)进行实验。下列相关分析错误的是( )
C
A.将d封口放置一段时间后排气,再连接d→b,b中澄清石灰水变浑浊,可证明酵母菌无氧呼吸产生了CO2
B.连接c→a→b,并从c左侧通气,b中澄清石灰水变浑浊,说明酵母菌有氧呼吸的产物中有CO2
C.可将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液,根据溶液是否由蓝变绿再变黄,判断酵母菌的细胞呼吸方式
D.检测酒精时,由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化,应将酵母菌培养时间适当延长
溴麝香草酚蓝溶液是CO₂的检测试剂,酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO₂
练分层情境
冲刺· 核心素养拓展
A.该实验装置中,气球膨胀程度不能反映气体的产生量
B.甲组用酸性重铬酸钾溶液检测,颜色深浅反映酒精产生量
C.实验中所用的溴麝香草酚蓝溶液可替换为澄清的石灰水
D.甲组变黄速度比乙组较快的原因是单位时间CO₂产生量多
9.研究小组以葡萄糖为底物,探究了不同氧气条件下酵母菌细胞呼吸的方式,实验装置如图所示。在适宜条件下培养一段时间后,取左侧锥形瓶中少量培养液,加入酸性重铬酸钾溶液,记录两组溶液的颜色变化,实验处理及结果如下表所示。下列说法错误的是( )
B
葡萄糖也能与酸性重铬酸钾溶液反应发生颜色变化
组别 氧气条件 溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化 酸性重铬酸钾溶液的颜色变化
甲 有 蓝色→黄色,甲组变色速度较快 橙色→灰绿色
乙 无
练分层情境
冲刺· 核心素养拓展
A.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸
B.装置一中液滴不移动,装置二中液滴右移,说明酵母菌不进行有氧呼吸,也不进行无氧呼吸
C.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸
D.装置一中液滴不移动,装置二中液滴不移动,说明酵母菌死亡
10.如图是探究酵母菌呼吸方式类型的装置(呼吸底物只有葡萄糖,不考虑无关变量对实验结果的影响),下列说法正确的是( )
D
同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
存在无氧呼吸
只进行有氧呼吸
练分层情境
冲刺· 核心素养拓展
A.甲中A瓶的NaOH溶液能吸收空气中的CO2和O2,以保证实验结果的准确性
B.乙中D瓶应封口一段时间后再连通E瓶,目的是消耗瓶内O2以确保是无氧环境
C.若装置中的澄清石灰水替换为溴麝香草酚蓝溶液,则颜色由蓝色变成灰绿色
D.实验结束后,直接在D瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,以检测酒精的产生情况
11.某生物兴趣小组利用下图装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。将甲、乙置于30℃环境中保温一段时间,观察实验现象。下列叙述正确的是( )
B
不能直接向D瓶中加入酸性重铬酸钾,避免污染全部培养液,D错误。
蓝色→绿色→黄色
无法吸收O2
练分层情境
冲刺· 核心素养拓展
A.甲、乙两组均为实验组,两者形成相互对照
B.两组装置右侧溶液颜色均可由蓝变绿再变黄
C.若要减慢供氧,甲组装置左侧可换为等体积的3.5%FeCl3和H2O2溶液
D.取乙组酵母菌培养液加酸性重铬酸钾溶液,若变色说明产生了酒精
12.某同学用甲、乙两组图示装置探究酵母菌细胞呼吸方式,甲组a、b、c三个阀门均开启,乙组只开启b、c,相关实验材料和试剂含量均充足。下列叙述错误的是( )
D
若变色不能说明产生酒精
练分层情境
冲刺· 核心素养拓展
A.该实验的自变量是有无氧气,因变量是CO2和酒精的产生情况
B.①②处溴麝香草酚蓝溶液由黄变蓝,而且初始变色时间相同
C.试管2中酸性重铬酸钾变成灰绿色,说明无氧呼吸产生了酒精
D.两组实验的葡萄糖溶液浓度和酵母菌数量应相同且适宜
13.兴趣小组利用“乙醇发酵装置”探究酵母菌的呼吸方式,实验操作如下表。下列叙述错误的是( )
B
①处初始变色时间早于②,溴麝香草酚蓝溶液检测CO₂的颜色变化顺序为蓝→绿→黄
试管编号 加入物质(5mL) 条件 溴麝香草酚蓝溶液 酸性重铬酸钾
1 酵母菌+葡萄糖溶液 有氧 ① 颜色不变
2 酵母菌+葡萄糖溶液 无氧 ② ?
37
第5章 细胞的能量供应和利用
高一生物上学期人教版必修1
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第3节 细胞呼吸的原理和应用(第1课时)
新叶伸向和煦的阳光,蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。它们为生存而获取能量,能量在细胞里流转激荡!
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炸弹
细胞呼�实验闯关场
开始暂å�œé‡�置设置ç”题时间éš�机抽å�·èƒŒæ™¯éŸ³ä¹�:关范围—得分 0æ£ç¡®çއ 0%高ä¸ç”Ÿç‰©å¦Â·ç»†èƒžå‘¼å�¸çš„原ç�†ç»†èƒžå‘¼å�¸çš„原ç�†Â·æ‰“怪å�‡çº§é—¯å…³æ¸¸æˆ�
用酵æ¯�è�Œå®žéªŒè¾¨è¯†æœ‰æ°§ä¸Žæ— æ°§æ�¡ä»¶ï¼ŒæŽŒæ�¡å¯¹æ¯”实验的å�˜é‡�设计和结果检测ï¼�
已开放关�1:探究酵��细胞呼�的方�
é…µæ¯�è�Œç”Ÿæ´»æ–¹å¼�ã€�CO2与酒精检测ã€�实验装置和现象判æ–。
进入第1关完��一关解�关�2:对比实验
自å�˜é‡�ä¸Žæ— å…³å�˜é‡�ã€�对照关系与实验结论的综å�ˆåˆ†æž�。
尚未解�
闯关规则:ç”对释放烟花,ç”错出现炸弹并按选项åº�å�·çº æ£ï¼›å…±8题,完æˆ�且æ£ç¡®çŽ‡è¾¾åˆ°85%以上,å�¯å¼€å�¯ä¸€æ¬¡åˆ®åˆ®ä¹�。
有氧实验观察�
有氧:产生大é‡�CO₂关注:先通入NaOH溶液除去空气ä¸çš„CO₂,å†�检测酵æ¯�è�Œäº§ç”Ÿçš„CO₂。
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æ— æ°§ï¼šäº§ç”Ÿé…’ç²¾å’Œå°‘é‡�CO₂关注:å°�å�£æ”¾ç½®ä¸€æ®µæ—¶é—´å�Žå†�连接检测瓶,消耗瓶内原有氧气。
剩余30秒
è¯·é€‰æ‹©ä¸€ä¸ªç”æ¡ˆï¼Œç”题å�Žå°†æ˜¾ç¤ºæŒ‰é€‰é¡¹åº�å�·çš„çº æ£æ��示。
下一题
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$五摄氏度的环境中培养观察两个装置内澄清石灰水的浑浊程度。一段时间后观察到装置A比装置B中澄清石灰水的浑浊程度大,说明锥形瓶A中产生了大量的二氧化碳,锥形瓶B中产生了少量的二氧化碳。
探究酵母菌细胞呼吸的方式。材料用具,新鲜的食用酵母菌质量分数为5%的葡萄糖溶液、质量分数为10%的氢氧化钠溶液、酸性重铬酸钾溶液、澄清石灰水、气泵、锥形瓶、玻璃导管、烧杯、试管架、试管滴管。取20克新鲜的食用酵母菌分成两等份,分别放入锥形瓶A和锥形瓶B中,分别向瓶中注入240毫升质量分数为5%的葡萄糖溶液。混云将锥形瓶A与盛有质量分数为10%的氢氧化钠溶液和盛有澄清石灰水的锥形瓶相连接。锥形瓶密封口将A组装置连通,气泵持续通气,锥形屏蔽放置一段时间后,连通成有澄清石灰水的锥形瓶。将两组实验装置放到25到35摄氏度的环境中培养,观察两个装置内澄清石灰水的浑浊程度。一段时间后,观察到装置A比装置B中澄清石灰水的浑浊程度大,说明锥形瓶A中产生了大量的二氧化碳,锥形瓶B中产生了少量的二氧化碳。从AB两个锥形瓶中各取两毫升酵母菌培养液的滤液,分别注入两只干净的试管中。向试管中分别滴加0.5毫升酸性重铬酸钾溶液,并轻轻震荡,使它们混合均匀。观察试管中溶液颜色的变化,观察到A组溶液无明显的颜色变化,B组溶液由橙色变为灰绿色。实验原理,橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生化学反应变成灰绿色。实验结论,通过实验我们得知酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。
null从AB两个锥形瓶中各取两毫升酵母菌培养液的滤液,分别注入两只干净的试管中。向试管中分别滴加0.5毫升酸性重铬酸钾溶液,并轻轻震荡,使它们混合均匀。观察试管中溶液。颜色的变化。观察到A组溶液无明显的颜色变化,B组溶液由橙色变为灰绿色。实验原理,橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。