澄清的石灰水渾濁到底能說(shuō)明什么

俞 慧

(江蘇省昆山中學(xué) 215300)

【問(wèn)題背景】： 【2016徐州學(xué)業(yè)水平模測(cè)，34】下列有關(guān)“探究酵母菌的呼吸方式”實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是( D )

A.實(shí)驗(yàn)中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2

B.在探究有氧呼吸的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，泵入的空氣應(yīng)去除CO2?

C.實(shí)驗(yàn)中需控制的無(wú)關(guān)變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等

D.可通過(guò)觀察澄清石灰水是否變渾濁來(lái)判斷酵母菌的呼吸方式

查閱關(guān)于此題D選項(xiàng)的解析，幾乎都是說(shuō)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)物中都有CO2，都能使澄清石灰水變渾濁，因此不能通過(guò)此指標(biāo)判斷酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，只有通過(guò)兩者澄清石灰水渾濁程度的比較才能判斷.但是有學(xué)生對(duì)此卻產(chǎn)生了這樣的疑惑：此實(shí)驗(yàn)甲乙兩個(gè)裝置不正是通過(guò)自變量氧氣有無(wú)的控制，從它們澄清石灰水是否渾濁判斷了酵母菌的呼吸方式嗎？甲組澄清石灰水渾濁，乙組不渾濁，說(shuō)明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸；甲組澄清石灰水不渾濁，乙組渾濁，說(shuō)明酵母菌只進(jìn)行無(wú)氧呼吸；甲乙組澄清石灰水都渾濁說(shuō)明酵母菌兩種呼吸方式都能進(jìn)行，是兼性厭氧菌.初看之下，這樣的分析似乎也頗有些道理，那么到底是哪里出了問(wèn)題？澄清的石灰水渾濁到底能說(shuō)明什么呢？

【思考過(guò)程】：此題涉及到的探究實(shí)驗(yàn)是人教版必修一“分子與細(xì)胞”中 “探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”，該實(shí)驗(yàn)之所以給出如題中甲乙的參考裝置，是基于教材提供的關(guān)于探究實(shí)驗(yàn)“提出問(wèn)題”環(huán)節(jié)的幾個(gè)參考案例：“有一位同學(xué)說(shuō)他知道酵母菌能使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精，但是不清楚這一過(guò)程是在有氧條件下還是在無(wú)氧條件下進(jìn)行的；另一位同學(xué)說(shuō)他知道酵母菌的細(xì)胞呼吸會(huì)產(chǎn)生CO2，但是不知道不同條件下產(chǎn)生的CO2是否一樣多.”所以不難發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是建立在已知酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能生存，都能產(chǎn)生CO2的基礎(chǔ)上，這一點(diǎn)在教材中該實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的原理里面也可以看出：“酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，在有氧和無(wú)氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，因此便于用來(lái)研究細(xì)胞呼吸的不同方式”.所以該實(shí)驗(yàn)針對(duì)這幾位學(xué)生的問(wèn)題，其實(shí)探究的是酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物生成區(qū)別.而通過(guò)甲乙兩組澄清石灰水是否渾濁，或是渾濁程度的比較，在未知酵母菌的生存條件，甚至不知其細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的前提下，能否判定酵母菌的細(xì)胞呼吸方式呢？

自然界微生物對(duì)氧氣的需求以及進(jìn)行的細(xì)胞呼吸方式不盡相同，可將它們大致分為這樣幾類(lèi)：

另外，不同微生物細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物也是不同的，尤其是無(wú)氧呼吸的發(fā)酵產(chǎn)物更是復(fù)雜，可以是酒精和CO2、乳酸、乙酸、丁醇等多種產(chǎn)物，所以在未知酵母菌的生存條件，不知其細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的前提下，是無(wú)法通過(guò)上述裝置來(lái)判定酵母菌的細(xì)胞呼吸方式.對(duì)此可以通過(guò)下面兩個(gè)說(shuō)法簡(jiǎn)單論證：

1.如果按照本文開(kāi)始時(shí)同學(xué)的說(shuō)法，甲乙兩裝置澄清的石灰水都渾濁能說(shuō)明酵母菌屬于兼性厭氧菌，但是如果酵母菌在有氧或是無(wú)氧條件下都只進(jìn)行產(chǎn)生CO2的無(wú)氧呼吸，也就是屬于耐氧菌的話，那么甲乙兩裝置中澄清的石灰水仍然都會(huì)渾濁，所以無(wú)法通過(guò)兩裝置中澄清石灰水是否渾濁來(lái)判斷酵母菌的細(xì)胞呼吸方式，但是結(jié)合甲乙兩裝置澄清的石灰水渾濁程度的差異，倒是在一定程度上能說(shuō)明酵母菌在有氧條件和無(wú)氧條件下細(xì)胞呼吸是不同的，就能排除耐氧菌的可能.

2.如果酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的是乳酸，沒(méi)有CO2的產(chǎn)生，那么無(wú)氧裝置中澄清的石灰水不論它是否能進(jìn)行無(wú)氧呼吸都是不會(huì)渾濁的，所以更加無(wú)法通過(guò)兩裝置澄清石灰水是否渾濁來(lái)判斷酵母菌的細(xì)胞呼吸方式.

綜上所述，如果在已知酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能生存，都能產(chǎn)生CO2的前提下還是不能簡(jiǎn)單地通過(guò)兩裝置澄清石灰水是否渾濁來(lái)判斷酵母菌的細(xì)胞呼吸方式，但通過(guò)澄清石灰水渾濁程度的差異是可以判斷它的細(xì)胞呼吸類(lèi)型——兼性厭氧型；如果在未知酵母菌生存條件及細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的情況下，則更加無(wú)法通過(guò)澄清石灰水是否渾濁來(lái)判斷其細(xì)胞呼吸類(lèi)型了.所以針對(duì)人教版中“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”中實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，更傾向于它是對(duì)酵母菌屬于兼性厭氧菌的驗(yàn)證，以及比較它在有氧和無(wú)氧條件下細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的區(qū)別.