环境温度对有氧呼吸影响.doc

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生物的生存需要能量来维持。能量来自有机物的分解即生物的呼吸作用。任何活细胞都不能停止呼吸，呼吸停止则意味着死亡。呼吸作用可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。有氧呼吸是生物细胞在有氧的条件下将糖类等有机物彻底氧化分解的过程。如以葡萄糖为糖源，有氧呼吸的化学方程式如下：C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 温度的改变对生物有很显著的影响，尤其酶促反应对温度的变化更加敏感。因此，变温动物体温决定于环境温度的动物的有氧呼吸速率大小取决于环境的温度是否合适。 本实验以酵母菌为例，利用二氧化碳浓度传感器来监测、研究在不同温度下酵母菌的呼吸差异，计算其有氧呼吸速率，并比较大小，找出最适温度。 二氧化碳浓度传感器的工作原理是将红外辐射的多少转变为输出电压的大小测定之，而红外辐射与二氧化碳浓度是紧密相关的，二氧化碳浓度越大，红外辐射就越少。样品中的二氧化碳浓度变化情况因此而被测知。它的测量范围是0-5000ppm浓度的二氧化碳，分辨率是9.77 ppm。目的： 1学会二氧化碳浓度传感器的使用方法。 2学会测定不同温度下的生物有氧呼吸速率，并对其进行比较研究。器材： 实验材料：市售干酵母。 实验仪器及用品：TI83 Plus图形计算器及CBL系统、二氧化碳浓度传感器(附配套塑料瓶)、CBL-DIN(传感器转接线)、玻璃棒、温度计、100mL小烧杯、50mL量筒、小试管、刻度移液管、胶头滴管、蒸馏水洗瓶、保温杯、冰、冷水、热水、吸水纸。 实验试剂：2%葡萄糖。步骤：一实验准备 1水浴准备：保温杯(或两个烧杯间填充泡沫塑料代替之)中盛放一定量冰水或热水，分别调至510、3035、3540、5055。实验期间温度计始终要悬在水中，监测温度。如有变化，及时调整。 2酵母菌悬液准备：0.5g干酵母溶解在25mL蒸馏水中，轻轻搅拌均匀后，放入30左右水浴中5分钟，使酵母菌恢复活力。二设置传感器 1连接TI83 Plus图形计算器、CBL系统。 2将二氧化碳浓度传感器与CBL系统CH1通道相连。 3打开TI83 Plus图形计算器、CBL系统，按APPS，选择“CHEMBIO”程序，按ENTER。(见图1、2) 图1 图2 4在“MAIN MENU”菜单中选择“1：SET UP PROBES”；输入传感器数量“1”，按ENTER。(见图3) 5在“SELECT PROBE”菜单中选择“7：MORE PROBES”，直至出现二氧化碳传感器。 6在“SELECT PROBE”菜单中选择“6：CO2 SENSOR”。(见图4) 图3 图4 7输入通道序号“1”；在“CALIBRATION”菜单中选择“1：USE STORE”。 传感器设置完成后即返回“MAIN MENU”菜单。(见图5、6) 图5 图6三设置采样方式 1在“MAIN MENU”菜单中选择“2：COLLECT DATA”。(见图7) 2在“COLLECT DATA”菜单中选择“2：TIME GRAPH”，预热30秒后，按ENTER。(见图8) 图7 图8 3输入采样间隔时间：“10”(秒)， 按ENTER。输入采集数据点的点数：“30”个， 按ENTER。屏幕显示该次采样共需历时300秒，按ENTER。(见图9、10) 图9 图10 4在“CONTINUE”菜单中选择“1：USE TIME SETUP”。(见图11) 图11 5输入Y轴(二氧化碳浓度)的最小值：“1000”(ppm)，按ENTER。输入Y轴的最大值：“5000”(ppm)，按ENTER。输入Y轴坐标点间隔：“500”，按ENTER。随后出现的屏幕上告知“按ENTER开始收集数据”。 (见图12、13) 图12 图13四数据采集 1轻轻搅拌酵母菌悬液，用刻度移液管移取1mL滴入呼吸瓶中，再用刻度移液管移取1mL 2%葡萄糖溶液滴入呼吸瓶中。混合均匀后将呼吸瓶放入40水浴中，5分钟后塞上二氧化碳浓度传感器，按ENTER开始收集数据。 2当CBL显示“DONE”时，采样全部完成(见图14)，按ENTER即可看到二氧化碳浓度随时间变化曲线，按ENTER。 3在“REPEAT”菜单中选择“1：NO”。(见图15) 图14 图15 4在“MAIN MENU”菜单中选择“7：QUIT”。 5取出传感器，洗净塑料瓶，吸干水分。用风扇或纸扇对传感器扇风一分钟左右以换气。五数据存储 1在主界面中按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“1：L1”；按STO；按ALPHA+A， 按ENTER。此操作将L1数组中的数据存储到A数组中。(见图16) 2在主界面中按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“2：L2”；按STO；按ALPHA+B， 按ENTER。此操作将L2数组中的数据存储到B数组中。(见图17) 图16 图17六继续数据收集。 1按APPS，选择“CHEMBIO”程序，按ENTER。 2重复三、四、五的操作步骤，可以依次测定其余温度下酵母菌呼吸的速率。实验结果及数据处理： 1按ENTER，在“MAIN MENU”菜单中选择“7：QUIT”。 2在主界面中按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“A”；按STO；按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“1：L1”， 按ENTER。此操作将A数组中的数据复制到L1数组中。(见图18) 3在主界面中按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“B”；按STO；按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“2：L2”， 按ENTER。此操作将B数组中的数据存储到L2数组中。(见图19) 图18 图19 4按2nd+LIST，在“OPS”菜单中选择“8：SELECT(”； 按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“1：L1”；按 ，；按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“2：L2”；按 ) ； 按ENTER。此操作将从L1、L2数组中截取出一段。(见图20、21) 图20 图21 5截取出曲线上最近似于直线的一段，以便进行回归。按 4至所选取的直线的起点，按ENTER；按 4至直线终点，按ENTER。按2nd+QUIT。(例：见图22、23、24) 举例如下（起点：X = 40，Y = 1903.14；终点：X = 300，Y = 4970.5） 图22 图23 图24 6按STAT，在“EDIT”菜单中选择“1：EDIT”，可以看到截取的数据自动替换了原L1、L2中的数据。按2nd+QUIT退出。(例：见图25、26) 图25 图26 7按STAT，在“CACL”菜单中选择“4：LinReg(ax + b)”； 按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“1：L1”；按 ，；按2nd+LIST，在“NAMES”菜单中选择“2：L2”。 此操作将对L1、L2数组中数据进行线性回归。得到线性回归的方程为y = 11.019x + 1608.872，线性回归的可靠系数r = 0.997。(例见图27、28、29) 图27 图28 图29 8以上操作完成了3540下酵母菌有氧呼吸速率曲线的回归计算。重复27操作，依次完成510、3035、5055下酵母菌呼吸速率曲线的回归计算。(例：见图30、31) 图30 图31 图示：1. 510酵母菌呼吸曲线； 2. 3035酵母菌呼吸曲线； 3. 3540酵母菌呼吸曲线； 4. 5055酵母菌呼吸曲线。环境温度（）回归直线斜率5102.34430357.870354010.7050556.920实验说明： 1由于实验中总共要测得4个温度共8组数据，为防止下一组数据覆盖本组数据，在每次测定完成后，必须将L1、L2中的时间、二氧化碳浓度数据改名存储。 2安装传感器时，应把橡皮塞轻轻地拧进瓶口，不能转动传感器本身。思考问题： 1分析实验结果，说明温度是否影响有氧呼吸速率？如何影响？ 2呼吸作用最适温度是多少？酵母菌是否最适宜于生活在有氧呼吸速率最高的温度下？说明理由。 3为什么在数据采集之前酵母菌需先“温育”一段时间？ 4本实验有什么可以改进的地方？拓展： 1为得到更为详细准确的结论，试把060温度范围细分为多个区间(如每5一档)来研究它对呼吸作用的影响，找出酵母菌有氧呼吸的最适温度。 2请设计实验方案，测定酵母菌利用不同糖类进行有氧呼吸的速度。(如果糖、蔗糖、半乳糖、麦芽糖等等)上海市科技教育研究所、徐汇区教育学院 李红杰评： 本课题利用TI技术进行实验研究，学生可以方便而迅速地收集不同温度下有氧呼吸时放出的二氧化碳随时间变化的量，并且由图形计算器进行形象直观的数据分析处理，得出实验结论。这样不仅节省时间，而且可使教学更能联系实际、使学习更具有研究性、探索性。这是传统教学手段所不可企及的。啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊环境温度对有氧呼吸影响啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊2.学会测定不同温度下的生物有氧呼吸速率,并对其进行比较研究.器材: 实验材料.使酵母菌恢复活力.二.设置传感器 1.连接TI83 Plus图形