Question

11．在水培水稻秧苗过程中，常常发生根系腐烂导致幼苗死亡的现象．为探究根系腐烂的原因，某研究小组选取若干长势相同的水稻幼苗平均分为甲、乙两组，进行如下实验．

组别	甲组	乙组
培养条件	在水培箱中加入等量的培养液
	培养液中通入足量空气	不通气
	在相同条件下培养4周
实验结果	根系无腐烂现象，幼苗长势良好		根系腐烂，幼苗死亡

请回答：
（1）甲、乙两组水稻的根细胞在培养过程中要进行细胞呼吸，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，释放出能量并生成ATP的过程；
（2）甲组水稻根细胞发生的呼吸作用类型为有氧呼吸，其释放能量最多的阶段发生在线粒体内膜（细胞结构）；从细胞呼吸产物的角度分析，推测乙组水稻出现根系腐烂的原因是细胞进行无氧呼吸，产生酒精毒害细胞；请写出相关反应式：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量；
（3）若要验证以上推测，可取甲乙两组培养后的水样，加入酸性重铬酸钾进行鉴定，观察并比较颜色的变化，请预测鉴定结果：甲组水样没有明显颜色变化，乙组水样变成灰绿色；
（4）在农业生产中，为了防止水稻幼根因缺氧变黑，腐烂，稻田需要定期排水．

Answer 1

分析 1、水稻有氧呼吸过程：
第一阶段（在细胞质基质中）：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2丙酮酸+4[H]+2ATP；       
第二阶段（线粒体基质中）：2丙酮酸+6H₂O$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+20[H]+2ATP；
第三阶段（线粒体内膜上）：24[H]+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+34ATP．
2、水稻无氧呼吸过程：
第一阶段（在细胞质基质中）：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2丙酮酸+4[H]+2ATP；     
第二阶段（在细胞质基质中）：2丙酮酸+4[H]$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂．

解答 解：（1）细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或二氧化碳和酒精，释放出能量并生成ATP的过程．
（2）甲组实验培养液中通入足量空气，所以水稻根细胞的呼吸作用类型为有氧呼吸，在此过程中释放能量最多的是第三阶段，发生在线粒体内膜上．乙组不通气，水稻根细胞的主要呼吸方式为无氧呼吸，无氧呼吸生成的大量酒精毒害水稻根系细胞，从而使根系腐烂．水稻根系细胞进行无氧呼吸的反应式为C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量．
（3）若要验证第（2）小题的推测，可取甲乙两组培养后的水样，加入酸性重铬酸钾进行鉴定，酸性重铬酸钾与酒精发生颜色反应呈现灰绿色．因此，鉴定结果为甲组水样没有明显颜色变化，而乙组水样变成灰绿色．
（4）在农业生产中，为了防止水稻幼根因缺氧变黑，腐烂，稻田需要定期排水，确保水稻根系细胞能进行有氧呼吸．
故答案为：
（1）氧化分解         二氧化碳或其他产物
（2）有氧呼吸  线粒体内膜  细胞进行无氧呼吸，产生酒精毒害细胞    C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量
（3）酸性重铬酸钾         没有明显颜色变化      变成灰绿色
（4）排水

点评 本题考查细胞呼吸的相关知识，主要考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程中物质变化、能量释放的多少，要求学生会写无氧呼吸的反应式，属于理解层次的考查．