Question

14．将酵母菌研磨、离心分离后，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物质（含细胞器）．把等量上清液、沉淀物和未离心处理的匀浆分别放入甲、乙、丙3支试管中，进行4组实验：
实验一：向3支试管中分别滴加等量的（1mol）葡萄糖溶液；
实验二：向3支试管中分别滴加等量的（2mol）丙酮酸；
实验三：在隔绝空气的条件下，重复实验一；
实验四：向3支试管中分别滴加等量的荧光素（萤火虫尾部提取的可以发光的物质），重复实验一和实验二．
（1）实验一中，甲试管的产物是丙酮酸，其原因是葡萄糖在细胞质基质中产生丙酮酸，因存在氧气，发酵作用受抑制，丙酮酸在细胞质基质中无法按无氧呼吸的过程转化为酒精和二氧化碳．
（2）实验二中，产生H₂O的试管是乙和丙．
（3）实验三中，甲、乙、丙中的终产物分别是：甲酒精和CO₂，乙无反应，丙酒精和CO₂．（填“酒精和CO₂”“无反应”或“H₂O和CO₂”）
（4）实验四中，从理论上讲，发光最强的是实验一中的丙试管，原因是有机物分解释放的能量越多发光越强，而有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸释放的能量．

Answer 1

分析 酵母菌是兼性厌氧型生物，在有氧条件下能进行有氧呼吸，在缺氧条件下能进行无氧呼吸．
1、有氧呼吸的过程：
①C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2丙酮酸+4[H]+能量        （细胞质基质）
②2丙酮酸+6H₂O$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+20[H]+能量     （线粒体基质）
③24[H]+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+能量             （线粒体内膜）
2、无氧呼吸的过程：
①C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2丙酮酸+4[H]+能量        （细胞质基质）
②2丙酮酸$\stackrel{酶}{→}$2酒精+2CO₂               （细胞质基质）
或C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2乳酸+能量               （细胞质基质）

解答 解：3支试管中所含细胞的部分不同，其功能也有不同．甲只含细胞质基质，其中的酶可催化有氧呼吸的第一阶段及无氧呼吸；乙只含细胞器，其中线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所；丙含有酵母菌细胞的各部分，存在催化两种呼吸作用的酶．
（1）实验一：葡萄糖在甲中产生丙酮酸，因有氧存在，发酵作用受抑制，所以丙酮酸在细胞质基质中无法按无氧呼吸的过程转化为酒精和二氧化碳；乙中由于没有使葡萄糖分解成丙酮酸的酶，因而不能进入线粒体完成反应；丙中含有催化有氧呼吸和无氧呼吸的各种酶且氧气充足，因而丙中的葡萄糖最终被分解为二氧化碳和水．
（2）实验二：因有氧气存在，甲中加入的丙酮酸发酵作用受抑制；乙中丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解为二氧化碳和水；丙中的过程同实验一．
（3）实验三：在隔绝空气的条件下，甲经发酵作用产生酒精、CO₂；乙不能进行有氧呼吸；丙进行无氧呼吸，产生酒精、CO₂．
（4）荧光素发光是将化学能转变成光能，需消耗ATP．有机物分解释放的能量越多发光越强，而有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸释放的能量．
故答案为：
（1）葡萄糖在细胞质基质中产生丙酮酸，因存在氧气，发酵作用受抑制，丙酮酸在细胞质基质中无法按无氧呼吸的过程转化为酒精和二氧化碳
（2）乙和丙
（3）酒精和CO₂　无反应　酒精和CO₂
（4）有机物分解释放的能量越多发光越强，而有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸释放的能量

点评 对细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程中物质变化、能量变化和场所的综合性理解应用，把握知识点间的内在联系是解题的关键；本题结合探究性实验，考查细胞呼吸的相关知识，意在考查考生分析实验获取有效信息的能力．