Question

完成下列有关呼吸作用方式和场所的探究实验。

Ⅰ.下图所示的是检测气压变化的密闭装置。课题小组同学利用该装置探究某种异养型微生物的细胞呼吸方式。反应瓶和中心小杯中放置有关实验材料和试剂，关闭活栓后，U型管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。

(1)取甲、乙两套该密闭装置设计实验。请补充表格有关内容：

装置	反应瓶内加入的材料	小杯内加入的材料	液面高度变化的含义
甲	一定浓度葡萄糖溶液微生物悬浮液各1 mL、	适量的NaOH溶液	①____________
乙	②____________	③___________	细胞呼吸时CO2的释放量与O2消耗量的差值

(2)将甲、乙装置均置于28 ℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性),60 min后读数。请补充下表有关内容。

 

 

 

 

预期实验结果		微生物的细胞呼吸方式
甲	乙
上升	不变	④____________________
⑤____	下降	只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸
上升	下降	⑥____________________
⑦____	不变	只进行产生乳酸的无氧呼吸

Ⅱ.课题小组同学为了确定细胞有氧呼吸第二阶段发生的场所，又进行了如下探究：

作出假设：有氧呼吸第二阶段只发生在线粒体中，不能在细胞质基质中完成。

实验过程：

 

实验结果：1号和2号试管中均检测到CO₂(与预测结果不相符)。

请分析回答：

(1)分析实验结果与预期不相符合的原因及改进措施。

原因：________________________________________________________________。

改进措施：_____________________________________________________。

(2)实验步骤⑥依据的原理是________________________________________________。

(3)经同学们的分析及对实验个别步骤作出的恰当修改，重新实验，大家都获得了与预期相符合的实验结果。最后，老师又提出一个新问题：“假如该实验时间过长，空气中的CO₂溶入样本中的量足以被检测剂检测出，为了提高实验的科学性，排除干扰因素带来的实验误差，你如何解决？”

 

请写出解决措施：_____________________________________________________。

 

Answer 1

　Ⅰ.(1)①细胞呼吸时O₂的消耗量　②(一定浓度)葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1 mL　③等量蒸馏水　(2)④只进行有氧呼吸　⑤不变　⑥同时进行有氧呼吸和产生酒精、CO₂的无氧呼吸　⑦不变

Ⅱ.(1)肝细胞利用保存液中的葡萄糖进行有氧呼吸，线粒体产生的CO₂扩散进入细胞质基质中　用不含葡萄糖的保存液(2)丙酮酸在有氧呼吸的第二阶段和水彻底分解成CO₂和[H]，因此可以通过检测是否有CO₂产生来判断丙酮酸是否被分解　(3)分别给1号和2号试管设置空白对照组1′和2′，1′和2′试管所装物质分别与1号和2号试管中的相同，只是在第⑤步不加入丙酮酸，而加入生理盐水

 

Ⅰ.(1)甲装置小烧杯内放置NaOH，吸收呼吸作用释放的CO₂，锥形瓶内气体的减少是呼吸作用吸收O₂造成的；乙装置与甲装置相同，反应瓶中同样放一定浓度葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1 mL，但小烧杯内需放等量的蒸馏水，此时锥形瓶内气体的变化是呼吸释放的CO₂与O₂消耗量的差值。(2)如果甲装置锥形瓶中气体减少，而乙装置锥形瓶中气体不变，这说明微生物只进行有氧呼吸；如果甲装置锥形瓶中气体体积不变，而乙装置锥形瓶中气体增加，这说明微生物只进行产生酒精和CO₂的无氧呼吸；如果甲装置锥形瓶中气体体积减小，而乙装置锥形瓶中气体增加，这说明微生物同时进行有氧呼吸和产生酒精、CO₂的无氧呼吸；如果甲、乙两装置锥形瓶中气体体积不变，这说明微生物只进行产生乳酸的无氧呼吸。

Ⅱ.(1)正常情况下细胞质基质不能发生丙酮酸脱[H]产生CO₂的过程，但实验结果表明1号和2号试管中均检测到CO₂，究其原因，是因为保存液中的葡萄糖被肝细胞利用进行有氧呼吸产生的CO₂扩散进入细胞质基质，改进的措施是用不含葡萄糖的保存液保存肝细胞。(2)丙酮酸在有氧呼吸的第二阶段脱[H]产生CO₂，因此通过检测是否有CO₂产生来判断丙酮酸是否被分解。(3)为了排除干扰因素带来的实验误差，分别给1号和2号试管设置空白对照组1′和2′，1′和2′试管所装物质分别与1号和2号试管中的相同，但不加入丙酮酸，而是加入生理盐水。