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    探究“酵母菌細(xì)胞呼吸方式實(shí)驗(yàn)”的改進(jìn)

    2018-01-14 03:13陳燕
    讀寫算 2018年13期
    關(guān)鍵詞:酵母菌創(chuàng)新

    陳燕

    摘 要?教材中該實(shí)驗(yàn)實(shí)施起來很困難:耗時(shí)較長;實(shí)驗(yàn)器具無法滿足實(shí)驗(yàn)要求,實(shí)施較難;實(shí)驗(yàn)中有氧、無氧條件難以把握;實(shí)驗(yàn)器材多且較大,藥品用量較大。利用注射器可以嚴(yán)格控制氧氣有無,使實(shí)驗(yàn)簡化快捷,可以隨堂化。

    關(guān)鍵詞?;酵母菌;控制氧氣;呼吸方式;創(chuàng)新

    中圖分類號(hào):G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-7661(2018)13-0242-01

    2018年8月,筆者代表廣元市高中生物老師參加了2018年度四川省中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)說課評選活動(dòng),筆者的說課題目是《探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式》,本實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)《必修1》第五章第三節(jié)“ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸”中的一個(gè)重要探究性實(shí)驗(yàn),也是高考考查的重點(diǎn)。它是以酵母菌為實(shí)驗(yàn)材料,通過控制有氧和無氧條件,檢測CO2和酒精的生成情況,探究酵母菌在不同條件下細(xì)胞呼吸的方式。

    教材實(shí)驗(yàn)裝置雖然能較直觀反映有氧條件和無氧條件的對比實(shí)驗(yàn)。但是筆者在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)實(shí)施起來有以下困難:

    ①耗時(shí)較長:整個(gè)實(shí)驗(yàn)完成要用時(shí)8~10h,不便于課堂操作。

    ②條件難控:有氧條件的控制是用氣泵或橡皮球?yàn)槊總€(gè)實(shí)驗(yàn)組持續(xù)供氧,操作不便。無氧條件則是將錐形瓶放置一段時(shí)間待酵母菌消耗完里面的氧氣來實(shí)現(xiàn)的,那么究竟需要放。

    ③誤差較大:有氧組A瓶是否發(fā)生了無氧呼吸無法確定。無氧組B培養(yǎng)液放置一段時(shí)間消耗完里面的O2再開始檢測CO2,那么里面的O2有沒有消耗完,難以把握。

    ④實(shí)驗(yàn)藥品用量較大,且實(shí)驗(yàn)需要將玻璃導(dǎo)管和橡膠塞組裝,學(xué)生操作過程中容易將玻璃導(dǎo)管壓碎而劃傷手掌,并且橡膠塞容易老化,導(dǎo)致裝置的氣密性無法保證。

    一、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

    (1)提前活化酵母菌縮短課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間。參照《生物·選修1》“課題3酵母細(xì)胞的固定化”,為讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài),可提前30min用溫水活化酵母菌。

    (2)用注射器代替原實(shí)驗(yàn)裝置便于嚴(yán)格控制氧氣有無,減少誤差,更加嚴(yán)謹(jǐn)。

    ①便于控制有氧組不發(fā)生無氧呼吸。用注射器抽取酵母菌培養(yǎng)液后,再抽取一定O2進(jìn)行培養(yǎng)。

    ②便于控制無氧組不發(fā)生有氧呼吸。用注射器抽取酵母菌培養(yǎng)液后,排盡其中的空氣,夾緊夾子,再進(jìn)行培養(yǎng)。

    ③便于檢測CO2的產(chǎn)生。將2支注射器中產(chǎn)生的氣體分別推入溴麝香草酚藍(lán)水溶液中,觀察顏色的變化程度與速度即可。

    二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

    (一)實(shí)驗(yàn)器材

    干酵母、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%葡萄糖溶液、H?2O2溶液、FeCl3溶液、溴麝香草酚藍(lán)水溶液、酸性重鉻酸鉀溶液、15%酒精溶液、蒸餾水、注射器(100mL)、三通接頭、燒杯等。

    (二)實(shí)驗(yàn)原理

    酵母菌是一種單細(xì)胞真菌,代謝旺盛,在有氧和無氧的條件下都能生存,屬于兼性厭氧菌,可用于研究細(xì)胞呼吸的不同方式。干酵母經(jīng)水中活化后,代謝活動(dòng)加強(qiáng)。CO2可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)色變綠再變黃,可根據(jù)顏色變化來判斷是否產(chǎn)生了CO2。橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下遇酒精發(fā)變成灰綠色,據(jù)此判斷是否產(chǎn)生了酒精。

    (三)實(shí)驗(yàn)過程

    1.酵母細(xì)胞的活化

    課前,取5g干酵母和50mL蒸餾水于100mL燒杯中,攪拌均勻。

    2.對照實(shí)驗(yàn)

    在燒杯中倒入5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%葡萄糖溶液,加入50mL已活化的酵母菌液,攪拌均勻。取3支潔凈的注射器,分別標(biāo)號(hào)為A、B、C。

    (1)有氧組:用100mL注射器A吸取H2O2溶液、FeCl3溶液共10mL,夾緊橡膠導(dǎo)管。待產(chǎn)生90mLO2后,連通注射器B,注射器B中已吸入10mL酵母菌培養(yǎng)液,夾緊注射器B導(dǎo)管(如圖1)。

    (2)無氧組:用注射器緩慢吸入10mL酵母菌培養(yǎng)液,倒置,排盡注射器中的氣體,夾緊注射器導(dǎo)管。

    (3)注意:觀察注射器B內(nèi)體積變化,如果注射器B活塞移動(dòng),說明已發(fā)生無氧呼吸,此時(shí)應(yīng)立即停止培養(yǎng),并檢測。

    3.檢測CO2和酒精的產(chǎn)生

    取3支試管,分別加入等量溴麝香草酚藍(lán)水溶液。將注射器B、C中氣體推入到其中2支試管中,與第3支試管中溴麝香草酚藍(lán)水溶液對比觀察顏色變化,檢測是否有CO2產(chǎn)生。取2只燒杯,將注射器B、C中溶液過濾。將濾液加入2支試管中,分別滴加少量酸性重鉻酸鉀溶液,并輕輕振蕩,對比觀察顏色變化,檢測是否有酒精產(chǎn)生。

    (四)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    B、C注射器中反應(yīng)10min后,可觀察到注射器B內(nèi)活塞移動(dòng)。將2支注射器中的氣體推入到溴麝香草酚藍(lán)水溶液中,溶液由藍(lán)變綠再變黃,說明兩種情況下均能產(chǎn)生CO2。注射器C中溶液能使酸性重鉻酸鉀溶液由橙色變成灰綠色,說明酵母菌在無氧情況下還能產(chǎn)生酒精。

    三、自我評價(jià)

    利用注射器來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),使有氧和無氧操作簡單,節(jié)約藥品,縮短時(shí)間,使該實(shí)驗(yàn)在課堂即可完成,因此可以普遍用于全國絕大多數(shù)高中生物課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

    參考文獻(xiàn):

    [1]朱正威,孫萬儒,趙占良.高中生物(選修1).第2版.人民教育出版社,2007:50.

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