Question

某校生物兴趣小组在学习了课本实验“探究酵母菌细胞的呼吸方式”后，想进一步探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量CO₂时，哪种条件下消耗葡萄糖较少的问题。他们进行了如下实验：将无菌葡萄糖溶液与少许酵母菌混匀后密封(瓶中无氧气)，按图装置进行实验。当测定甲、乙装置中CaCO₃沉淀相等时，撤去装置，将甲、乙两锥形瓶溶液分别用滤菌膜过滤，除去酵母菌，得到滤液1和滤液2。请分析回答下列问题。

(1)甲、乙两组的实验变量是______________。

(2)酵母菌产生CO₂的场所是____________________________。

(3)利用提供的U形管(已知滤液中的葡萄糖不能通过U形管底部的半透膜，其余物质能通过)、滤液1和滤液2等，继续完成探究实验：

实验步骤：

①将等量的滤液1和滤液2分别倒入U形管的A、B两侧并标记；

②一段时间后观察两侧液面的变化。

实验结果预测和结论：

①如果__________________________________，则有氧呼吸消耗的葡萄糖少；

②如果_________________________________，则有氧呼吸消耗的葡萄糖多；

③__________________________________________________________________。

Answer

有无氧气 细胞质基质和线粒体 A侧液面上升，B侧液面下降 A侧液面下降，B侧液面上升 A、B两侧液面高度相同，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多

【解析】

有氧呼吸的总反应方程式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量

无氧呼吸的总反应方程式：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量

（1）由题意可知，实验目的为探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量CO2时，哪种条件下消耗葡萄糖较少的问题。因此，实验的自变量是有无氧气，因变量是葡萄糖的量、无关变量是温度、pH、培养液量、培养液浓度等。

（2）酵母菌无氧呼吸第二阶段和有氧呼吸第二阶段均会产生CO2，其中无氧呼吸第二阶段发生在细胞质基质，有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质。

（3）实验目的：探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量CO2时，哪种条件下消耗葡萄糖较少。预测实验结论：①有氧呼吸消耗的葡萄糖少；②有氧呼吸消耗的葡萄糖多；③有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多。可根据预测实验结论反推实验结果：①如果有氧呼吸消耗的葡萄糖少，则滤液1的葡萄糖浓度大于滤液2的葡萄糖浓度，水分子从B侧通过半透膜进入A侧，A侧液面上升，B侧液面下降。②如果有氧呼吸消耗的葡萄糖多，则滤液1的葡萄糖浓度小于滤液2的葡萄糖浓度，水分子从A侧通过半透膜进入B侧，A侧液面下降，B侧液面上升。③如果有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多，则滤液1的葡萄糖浓度等于滤液2的葡萄糖浓度，从A侧进入B侧的水分子数目等于从B侧进入A侧的，A、B两侧液面高度相同。