高中数字化生物实验：酵母菌两种呼吸方式

普通高中生物学数字化实验 对“探究酵母菌呼吸的方式”实验的改进辛国秦 乌鲁木齐市第八十中学（830002）背景 人教社普通高中课程标准实验教科书生物（必修）分子与细胞第五章“细胞的能量供应和利用”第3节“ATP的主要来源细胞呼吸” “探究酵母菌呼吸的方式”实验可用先进的数字化实验进行，具有省时快捷，测试精确的优点。实验原理 酵母菌是典型的单细胞兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存。因此便于研究细胞呼吸的不同方式。创设出有氧和无氧的条件，利用氧传感器精确测得二氧化碳的数值进行比对，则可以获得两种呼吸方式的不同点。依据：1.酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生二氧化碳，但二氧化碳产量相差3倍。2. 酵母菌无氧呼吸产生酒精，而有氧呼吸无酒精生成（条件所限，无酒精传感器进行测试）。 3. 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的培养液pH值存在较大差别。 所采用的实验瓶为700mL,100mL为发酵液，其余600mL为测试气体的基础空间。改进点 1.把实验改进为数字化定量实验。 2.检测酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸过程中其发酵瓶中氧的差异。4. 检测酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸过程中其发酵瓶中二氧化碳的差异。3.检测酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸过程中其培养液pH的变化。实验设计改进 1.实验瓶的设计改进 取2个广口塑料瓶（约700mL），将瓶盖加工成与二氧化碳传感器探头、氧传感器探头和溶液和紧密匹配的装置（见照片）。将1个实验瓶加工成可盛100mL发酵液空间的“泡菜坛”式的结构（编为2号，见照片）2. 测试工具的改进 采用二氧化碳传感器、氧传感器、pH传感器精确测试。 材料用品 计算机，DISLabV6.0采集器及通用软件，二氧化碳传感器、氧传感器、pH传感器一套；可密封塑料瓶2个（700mL）。恒温箱，用市售发酵粉0.5g加入质量分数为5%的葡萄糖溶液200mL中，配制成发酵液。 操作方法1. 将1号瓶贴上有氧呼吸标签,注入100mL发酵液。用pH传感器测试pH初始值。2. 将2号瓶贴上无氧呼吸标签，用注射器把发酵液注入到“泡菜坛式”的下层空间内，其上层倒扣粗试管加少许水密封。3. 用氧传感器、二氧化碳传感器测得初始值。4将两个发酵实验瓶放入35恒温箱内，发酵35h。5.用氧传感器、二氧化碳传感器、pH传感器测得终结数据。优点 微型微量 简便易行 省时快捷 数据可靠（附 照片）一、光质对光合作用强度的影响实验装置1 2 氧初始数据二氧化碳初始数据pH初始数据实验瓶初始数据实验及数据采集1.有氧呼吸2.无氧呼吸氧终结数据二氧化碳终结数据 pH终结数据 数据记录表序号氧初始数据（%）氧终结数据（%）差值CO2初始数据（ppm）CO2终结数据（ppm）差值pH初始数据pH终结数据差值1.有氧呼吸17.513.04.5475500045255.424.131.292无氧呼吸17.514.33.2475201215375.424.650.77时间5h温度38实验数据分析1.1号实验瓶（有氧呼吸）氧终结值比初始差4.5%，2号实验瓶（无氧呼吸）氧终结值比初始差3.2%。说明酵母菌有氧呼吸耗氧量大于无氧呼吸。2. 1号实验瓶（有氧呼吸）二氧化碳终结值比初始差4525ppm，2号实验瓶（无氧呼吸）二氧化碳终结值比初始差1537ppm。说明酵母菌有氧呼吸二氧化碳产量大于无氧呼吸。3. 1号实验瓶（有氧呼吸）pH终结值比初始差1.29，2号实验瓶（无氧呼吸）氧终结值比初始差0.77。结论： 通过以上3项初始值与实验终结数据的比较，可以明确酵母菌细胞的确存在着两种不同的