《ATP与细胞呼吸》实验设计题考点例析

编辑: 逍遥路 关键词: 高中生物 来源: 高中学习网

考点1.探究ATP是直接能源物质

 

例1.为了探究肌肉收缩的直接能源是ATP还是葡萄糖,某研究性学习小组的同学利用下列实验材料进行了相关的探究活动。假设你是该研究性小组的成员,请做出你的假设,完善实验方案并回答问题。

 

⑴你的假设是:                                              。

 

⑵实验方案:

 

①实验材料及用具:新鲜的骨骼肌标本、ATP溶液、葡萄糖溶液、电极、滴管等。

 

②实验步骤:

 

                                                                           

 

                                                                          

 

⑶根据你的假设和设计的实验方案,预期的实验现象是                          。

 

⑷请根据实验过程中可能得到的实验现象,对自己的假设作出评价。

 

                                                                         

 

【解析】在探究肌肉收缩的直接能源是ATP还是葡萄糖的实验中,我们所作出的假设最好是符合正确的生物学理论。因此本题的假设是ATP是肌肉收缩的直接能源。在选用新鲜的骨骼肌标本设计实验证明肌肉收缩的直接能源是ATP时,要首先确保肌肉标本内没有直接能源物质ATP,因此要施加适宜的电刺激,直至骨骼肌不再收缩,以消耗肌肉标本内的ATP。然后就可以运用对照实验的思维进行设计了。取两个新鲜的骨骼肌标本,施加适宜电刺激消耗ATP后,分成两组:一组滴加ATP溶液,一组滴加葡萄糖溶液,然后再给以适宜电刺激,观察肌肉是否收缩。正常情况下,滴加ATP的骨骼肌标本收缩。

 

【参考答案】⑴ATP是肌肉收缩的直接能源 ⑵a.取两个新鲜的骨骼肌标本,分别标记A、B;b.给A、B骨骼肌分别施加适宜的电刺激,直至骨骼肌不再收缩;c.给A标本滴加适宜的ATP溶液,给B标本滴加等量的葡萄糖溶液;d.给A、B标本同时施加适宜的电刺激,观察是否收缩;e.在B标本上再滴加适宜的ATP,然后施加适宜的电刺激,观察肌肉是否收缩 ⑶A标本肌肉收缩;滴加葡萄糖时,B标本肌肉不收缩,但再次滴加ATP后B标本肌肉收缩 ⑷若现象同上,说明假设成立;否则,假设不成立。

 

考点2.探究细胞呼吸的方式

 

例2.某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计了如下实验装置。请根据图回答:

 

 

 

⑴为减少实验误差,空气泵泵入的气体中应去除        。利用甲、乙试管来探究酵母菌呼吸方式时,可以探知酵母菌是否进行______呼吸,其化学反应式是               。

 

⑵在利用丙、丁试管探究酵母菌呼吸方式时,用石蜡油密封酵母菌和葡萄糖液,目的是防止        进入反应混合液,从而为实验提供无氧条件。

 

⑶此装置能否用于探究乳酸菌的呼吸方式                            。

 

⑷请根据以上实验装置,预期可能的实验现象及结论:

 

①                                                               ;

 

②                                                               ;

 

③                                                               。

 

【解析】乳酸菌是厌氧型的微生物,而酵母菌是兼性厌氧型的生物,即在有氧的条件下能进行有氧呼吸:C6H12O6 + 6H2O + 6O2   酶→12H2O + 6CO2 +能量;在无氧的条件下进行无氧呼吸:

 

C6H12O6    酶→2C2H5OH + 2CO2 +能量。为减少实验误差,空气泵泵入的气体中应去除CO2的空气,以防止空气的CO2对实验结果的干扰。用石蜡油密封丙、丁试管中的酵母菌和葡萄糖液,目的是防止空气中的氧气进入反应混合液,从而为实验提供无氧条件。

 

【参考答案】⑴二氧化碳 有氧   C6H12O6 + 6H2O + 6O2   酶→12H2O + 6CO2 +能量    CO2 ⑵空气中O2 ⑶不能 ⑷①甲、丁试管中溶液均变浑浊,说明酵母菌既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸②甲试管中溶液变浑浊,丁试管中溶液不变浑浊,说明酵母菌可进行有氧呼吸,不能进行无氧呼吸③甲试管中溶液不变浑浊,丁试管中溶液变浑浊,说明酵母菌能进行无氧呼吸,不能进行有氧呼吸

 

例3.酿酒、做面包都需要酵母菌。某同学想探究酵母菌的呼吸方式(是否在有氧和无氧条件下都能生存),于是进行了如下实验。

 

⑴实验原理:酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。

 

做出假设:                                                 。

 

⑵材料用具:酵母菌培养液、澄清石灰水、橡皮球、玻璃导管数根、质量分数为10%的NaOH溶液等。

 

⑶实验步骤:

 

①A瓶先封口放置一段时间后,选择玻璃导管,将下图中的装置一、二中的锥形瓶分别进行连接。

 

 

②将两套装置放在适宜温度条件下培养10小时,观察澄清石灰水是否变浑浊。步骤①中A瓶先封口放置一段时间的目的是                                  。

 

⑷预测及结论:

 

①                                                                   ;

 

②                                                                   ;

 

③                                                                   ;

 

④                                                                   。

 

⑸为进一步确定酵母菌无氧呼吸的产物,可以再用            (试剂)检测培养瓶中有酒精产生。

 

【解析】根据实验原理及日常生活经验做出最可能的假设。A瓶封口放置一段时间是为了耗尽瓶中遗留的氧气,防止氧气干扰酵母菌的无氧呼吸(此目的是假设酵母菌可能会进行无氧呼吸),向D瓶中通入C瓶中的除去二氧化碳的空气,说明是用来探究酵母菌是否会进行有氧呼吸的。若能进行,产生的二氧化碳通入E瓶进行检验。因此应用导管将两装置中各瓶进行连接。预测现象及结论有四种情况:有氧、无氧都不能呼吸,有氧能呼吸、无氧不能呼吸,有氧不能呼吸、无氧能呼吸,有氧、无氧都能呼吸。酸性的重铬酸钾溶液与酒精溶液反应呈现灰绿色。

 

【参考答案】

 

⑴酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。⑶①装置连接如下图:

 

 

⑷①两组装置中石灰水都出现浑浊,说明酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸;②两组装置中石灰水都不出现浑浊,说明酵母菌在有氧和无氧条件下都不能进行呼吸;③装置一中石灰水出现浑浊,装置二中石灰水不浑浊,说明酵母菌只能在无氧条件下进行呼吸;④装置一中石灰水不出现浑浊,装置二中石灰水出现浑浊,说明酵母菌只能在有氧条件下进行呼吸 ⑸重铬酸钾溶液

 

考点3.细胞呼吸与光合作用的综合考查

 

例4.⑴细胞呼吸的原理在生活和生产中有广泛的应用,为了探究植物体的呼吸强度,研究人员进行了如下实验。如图是一种测定发芽玉米种子呼吸作用强度的密封装置(U形刻度管内装有有色液体,用作减压计)。向广口瓶中一侧放入盛有高浓度的NaOH溶液的小烧杯,另一侧放入发芽玉米种子。将整个装置置于25℃恒温环境中,打开A、B开关,通入氧气,待U形管两侧液柱平衡后,关闭A、B。一段时间后,U形管两侧液柱出现高度差。

 

①U形管两侧液柱高度的变化量表示                                      。

 

②为了保证实验结果的准确严谨,还需要设计对照实验,对照组如何设计?

 

                                                                      

 

                                                                       

 

 

⑵为了探究植物体呼吸强度的变化规律,研究人员在不同的温度和不同的氧含量下,测定了一定大小的新鲜菠菜叶的二氧化碳释放量(表中为相对值),其数据如下表所示。请分析回答:

 

  

 

①为了能使实验数据真实地反映呼吸强度的变化,在实验环境条件的控制上应特别注意的是什么?为什么?

 

②研究人员在对数据分析时,发现在温度、氧含量分别为              的条件下所测数据最可能是错误的。

 

③图中数据反映出当含氧量从20%上升到40%时,植物的呼吸强度一般           ,其原因是                                    。

 

④由表中数据分析,蔬菜长期储藏的最佳环境控制条件是             。此条件下植物细胞内二氧化碳的产生场所是                            。

 

⑤分析表中数据,我们可以发现植物呼吸作用强度的变化规律是                  。

 

【解析】⑴小烧杯中放入NaOH溶液用来吸收CO2,这样广口瓶中无CO2,影响U形管液柱高度变化的只有氧气。该实验应设置对照组排除无关变量的影响,对照组广口瓶中放置死种子,其它不变。⑵①实验中为了防止菠菜叶片光合作用的干扰,应在无光条件下进行。②在所列数据中,温度为10℃、氧含量为1.0%时的数据可能是错误的。因为在氧气浓度从0.1%→1.0%的变化中,其他温度条件下CO2释放量是减少的,只有在10℃时是增大的。也可以从氧气含量为0.1%、3.0%、10.0%、20.0%、40.0%所对应的温度从3℃→20℃,CO2释放量都是增大的,只有1.0%与10℃对应的CO2释放量除外。③氧含量从20.0%→40.0%时,CO2释放量基本不变,外因是充足的,影响因素只能从内因分析,如酶的数量、线粒体的数量等。④蔬菜储藏的最佳条件是分解有机物最少的条件,即CO2释放量最少。从表中可以看出这一条件是温度为 3℃、氧含量为3.0%时,此时无氧呼吸受到抑制,有氧呼吸还没有快速启动,二者都很微弱。产生CO2来自无氧呼吸的场所──细胞质基质和有氧呼吸的线粒体。⑤从表中数据可以看出在温度从3℃→30℃范围内,随温度的升高,CO2释放量增多(氧含量为1.0%是从3℃→20℃);在氧含量从3.0%→20.0%范围内,随着氧含量升高,CO2释放量也增多。

 

【参考答案】⑴①发芽玉米种子细胞呼吸消耗氧气的体积 ②广口瓶内放入煮熟玉米种子,其它装置不变 ⑵①遮光,使叶处于黑暗状态   防止叶片进行光合作用干扰呼吸强度的测定 ②10℃ 1.0% ③保持相对稳定   酶的数量限制(或线粒体数量限制)④温度为 3℃、氧含量为3.0%时 细胞质基质、线粒体 ⑤在一定温度和氧气浓度范围内,随着温度和氧气含量的增高,呼吸作用强度增大


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