視頻標(biāo)簽：酵母菌細(xì)胞,呼吸的方式

所屬欄目：高中生物優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：高中生物人教版必修一5.3《“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)及拓展》廣西 - 桂林

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高中生物人教版必修一5.3《“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)及拓展》廣西 - 桂林

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第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 
第3節(jié) “探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)及拓展 
一、教材分析和學(xué)情分析 
“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”為高中必修一《分子與細(xì)胞》人教版第一冊第五章第三節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。本內(nèi)容學(xué)科交叉明顯、對學(xué)生分析解決問題的要求較高。通過初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生對呼吸作用的產(chǎn)物和能量有一定了解，對于未知的內(nèi)容：酵母菌產(chǎn)生CO2和酒精的條件及多少，心理上存在有渴求。 二、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)法指導(dǎo) （一）教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)與技能： 
（1）探究酵母菌產(chǎn)生CO2和酒精的條件及多少； （2）掌握相關(guān)物質(zhì)鑒定的一般方法； 2.過程與方法：   
（1）學(xué)生能夠理解并應(yīng)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則； 
 （2）學(xué)會(huì)假設(shè)、控制變量、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解釋數(shù)據(jù)等一般科學(xué)探究方法；  （3）提高小組合作學(xué)習(xí)和表達(dá)交流的能力； 3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：  
（1）通過對實(shí)驗(yàn)的不斷深入探究，養(yǎng)成求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，體會(huì)科學(xué)是不斷
探索的過程； 
（2）體驗(yàn)科學(xué)與生活的相互關(guān)系，認(rèn)同“科學(xué)本質(zhì)上是一種解決問題的活
動(dòng)”。 
（二）學(xué)法指導(dǎo)及課時(shí)安排 
1．綜合以上及現(xiàn)實(shí)的課時(shí)限制，確定學(xué)法為：合作學(xué)習(xí)法、探究學(xué)習(xí)法。 
 
                    
             
                    
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2．課時(shí)安排：1課時(shí)。 三、重難點(diǎn) 
1.重點(diǎn)：酵母菌在有氧和無氧條件下，通過實(shí)驗(yàn)，定性及定量探究細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物； 
2.難點(diǎn)：酵母菌在有氧和無氧條件下細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的定量實(shí)驗(yàn)探究過程。 四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)理念（如圖一所示）       
圖一 
2.設(shè)計(jì)思路（如圖二所示）      
圖二 
 
 
                    
             
                    
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五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法設(shè)計(jì) （一）原課本實(shí)驗(yàn) 
課本中對于該裝置操作的具體敘述為：“用錐形瓶和其他材料用具組裝好實(shí)驗(yàn)裝置（圖三），并連通橡皮球（或汽泵）。讓空氣間歇地依次通過3個(gè)錐形瓶（約50min）。然后將實(shí)驗(yàn)裝置放到25-35℃的環(huán)境中培養(yǎng)8-10h。”實(shí)驗(yàn)中藥品和器材準(zhǔn)備復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長，對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物僅進(jìn)行定性分析。       
圖三  原實(shí)驗(yàn)裝置圖 
（二）實(shí)驗(yàn)的改進(jìn) 
1.用真空泵得到含氧低的水溶液，減少無關(guān)變量干擾，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間 
將實(shí)驗(yàn)的溶劑煮沸冷卻后、再用真空泵得到低含氧量的水溶液，減少無關(guān)變量的干擾，縮短裝置中無氧呼吸開始實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，如圖四所示；   
 
圖四 
2.簡化實(shí)驗(yàn)裝置，便于實(shí)驗(yàn)操作 
用乳膠管、止水夾和100ml的注射器組裝成如圖五所示的酵母菌培養(yǎng)及集氣
 
                    
             
                    
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裝置。乳膠管可直接連接注射器如圖五所示，也可通過針?biāo)ㄊ箖烧呦噙B接如圖六所示。 
    
圖五                        圖六 
此裝置的優(yōu)點(diǎn)在于： （1）有氧呼吸實(shí)驗(yàn)組： 
○
1制備無CO2的空氣、氣液態(tài)產(chǎn)物的收集和定性鑒定更簡潔，縮短實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)； 
○
2通過針筒活塞的移動(dòng)與否可以準(zhǔn)確控制酵母菌反應(yīng)的呼吸類型，避免無氧呼吸產(chǎn)物的干擾； 
○
3利用活塞的移動(dòng)可以定量測量的有氧呼吸中O2和CO2比值關(guān)系。 （2）無氧呼吸實(shí)驗(yàn)組： 
○
1無氧呼吸中無O2的密封、氣液態(tài)產(chǎn)物的收集和定性鑒定更簡潔，縮短實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)； 
○
2利用活塞的移動(dòng)可以定量測量消耗等量的葡萄糖時(shí)，有氧呼吸與無氧呼吸中CO2產(chǎn)量的比值關(guān)系。 
3.簡化實(shí)驗(yàn)步驟、器材，課本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可在一個(gè)課時(shí)內(nèi)完成 
通過簡化實(shí)驗(yàn)步驟、器材，加快無氧呼吸開始反應(yīng)的速度，使得酵母菌呼吸作用的反應(yīng)和產(chǎn)物的定性分析即課本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可在一個(gè)課時(shí)內(nèi)完成。 
 
                    
             
                    
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六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 
（一）環(huán)節(jié)一：日常生活導(dǎo)入 [趣味實(shí)驗(yàn)] 
實(shí)驗(yàn)組一：面粉與酵母菌混合發(fā)面； 
實(shí)驗(yàn)組二：面粉、酵母菌和白砂糖混合發(fā)面； 現(xiàn)象：兩組都可以使面團(tuán)膨大，后者速度更快； 問題：面粉膨大的原因是什么？ [發(fā)酵演示] 
知識(shí)背景：葡萄表面的白霜是野生酵母菌，將葡萄洗凈擠破密封一定時(shí)間并定時(shí)放氣，即可釀制美味的葡萄酒。觀察葡萄酒發(fā)酵過程的視頻可以知道，面粉膨大的原因是酵母菌呼吸作用產(chǎn)生氣體，但是氣體是什么方式產(chǎn)生的？氣體的化學(xué)實(shí)質(zhì)又是什么？ 
[目的]●通過導(dǎo)入，從學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象聯(lián)系實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。 （二）環(huán)節(jié)二：驗(yàn)證酵母菌的細(xì)胞呼吸有幾種方式？產(chǎn)物有什么 ？ 1.試劑配置： 
[演示實(shí)驗(yàn)——排除溶劑中的氣體物質(zhì)]  
用真空泵（如圖七所示）抽取實(shí)驗(yàn)溶劑中的氣體，使得溶解氧和二氧化碳濃度盡可能低至，避免水中的氣體干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。               
圖七  真空泵 
 
                    
             
                    
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2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （1）有氧呼吸 ○
1實(shí)驗(yàn)分組 [實(shí)驗(yàn)組1] 
裝置介紹：裝置連接如圖八所示，上側(cè)針筒中為適宜體積的除二氧化碳的
空氣和酵母菌培養(yǎng)液，下側(cè)針筒內(nèi)為適宜濃度體積的澄清石灰水，中間有止水夾； 
目的：鑒定有氧呼吸的氣液態(tài)產(chǎn)物； 
氣態(tài)產(chǎn)物的鑒定：將圖八的裝置進(jìn)行豎直放置，澄清石灰石在上、呼吸作用的針筒在下，緩慢推動(dòng)活塞，使實(shí)驗(yàn)組1產(chǎn)生的氣體經(jīng)過澄清石灰水進(jìn)入上部針筒，即可觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：澄清石灰水變渾濁。 
    
圖八  有氧呼吸實(shí)驗(yàn)組1 
[實(shí)驗(yàn)組2} 
裝置介紹：裝置連接如圖九所示，上側(cè)針筒中為適宜體積的除二氧化碳的
空氣和酵母菌培養(yǎng)液，下側(cè)針筒內(nèi)為適宜濃度體積的NaOH溶液，中間無止水夾； 
   
 
                    
             
                    
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圖九  有氧呼吸實(shí)驗(yàn)組2 
目的：定量測量有氧呼吸過程中O2的消耗體積V1，該裝置中有氧呼吸CO2
的生成體積V2和無氧呼吸CO2的生成體積V3，為與消耗同質(zhì)量葡萄糖的無氧呼吸CO2生成體積的比較做數(shù)據(jù)收集； 
除二氧化碳空氣的制備： 配置適宜濃度的氫氧化鈉置于針筒中，針筒豎直
放置且注射器的乳頭朝下，緩慢吸收空氣，得到的氣體即為無二氧化碳的空氣。 
[空白對照組3] 
裝置介紹：裝置連接如圖十所示，上側(cè)針筒中為適宜體積的除二氧化碳的
空氣和無酵母菌的培養(yǎng)液（另一組空白對照組為適宜體積的除二氧化碳的空氣和無葡萄糖溶液），下側(cè)針筒內(nèi)為適宜濃度體積的澄清石灰水，中間有止水夾。     
圖十  有氧呼吸空白對照組 
目的：排除環(huán)境因素對體積測量的干擾V0和V0’。 
○
2結(jié)果分析：通過實(shí)驗(yàn)組1活塞的移動(dòng)情況即可判斷針筒內(nèi)的呼吸類型，從而進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。有氧呼吸中可用酸性重鉻酸鉀與澄清石灰水對有氧呼吸的液
 
                    
             
                    
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氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行鑒定，消耗O2和生成CO2的體積比V1：V2；  ○
3注意事項(xiàng)： 為克服氣體微量增加不能推動(dòng)活塞移動(dòng)的困難，在反應(yīng)開始時(shí)向左側(cè)拉動(dòng)上方針筒的活塞，至其可依靠氣壓的反向推動(dòng)力停止為止；在有氧呼吸即將結(jié)束時(shí)重復(fù)上述操作，使劃分酵母菌培養(yǎng)液的呼吸類型變得更為及時(shí)。 （2）無氧呼吸實(shí)驗(yàn)組4 
○
1裝置連接：如圖十一所示，上側(cè)針筒為含氧量較低的酵母菌培養(yǎng)液，下側(cè)針筒內(nèi)為適宜濃度體積的NaOH溶液，中間有止水夾；     
圖十一  無氧呼吸 
○
2目的：鑒定無氧呼吸的氣液態(tài)產(chǎn)物，測量該裝置中無氧呼吸CO2的生成體積V4，定量測量消耗等量的葡萄糖時(shí)有氧呼吸與無氧呼吸中CO2產(chǎn)量的比值關(guān)系； 
○
3結(jié)果分析：無氧呼吸中可用酸性重鉻酸鉀與澄清石灰水對無氧呼吸的液氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行鑒定，消耗等量的葡萄糖時(shí)有氧呼吸與無氧呼吸中CO2產(chǎn)量的比值關(guān)系為V2：（V4—V3）； 
○
4說明：在拓展的定量實(shí)驗(yàn)過程中，得到的結(jié)果為：V2：（V4—V3）=2～5。3.目的：通過教師引導(dǎo)，使學(xué)生觀察現(xiàn)象，提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。規(guī)范實(shí)驗(yàn)思路，為自主探究積累經(jīng)驗(yàn)，完成拓展實(shí)驗(yàn)。  
 
                    
             
                    
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七、自我評價(jià) 
1.簡化實(shí)驗(yàn)儀器、操作，一個(gè)課時(shí)完成 ； 2.激發(fā)學(xué)生自主設(shè)計(jì)興趣； 3.定量測定呼吸產(chǎn)物，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)； 4.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)部分，體現(xiàn)理綜的綜合思想。

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