Question

【題目】為了確定細胞有氧呼吸第二階段發(fā)生的場所，某學校研究性學習小組進行了如下探究。作出假設:有氧呼吸第二階段只發(fā)生在線粒體中，不能在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行。實驗過程如下：

請回答下列有關問題：

(1)該實驗的自變量是_______，將1號試管和2號試管的實驗結果進行________就能得出結論。

(2)請寫出肝細胞進行有氧呼吸和無氧呼吸的化學方程式。有氧呼吸：_____________. 無氧呼吸：_____________________。

(3)實驗步驟③必須保持線粒體的完整性，不能讓其發(fā)生破碎，原因是______________。

(4)步驟⑥中CO2檢測劑可能是______________。

(5)實驗結果發(fā)現(xiàn)，1號和2號試管中均檢測到CO2(與預測結果不相符），據(jù)分析是空氣中的CO2溶解在1號試管與2號試管造成的。為了對這種干擾造成的結果進行校正，請你利用現(xiàn)有的實驗條件，在此實驗的基礎上提出一項改進措施。

改進措施是：_____________________。

Answer 1

【答案】有氧呼吸第二階段發(fā)生的場所 對比（相互對照） C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量 C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量 避免線粒體基質(zhì)混入細胞質(zhì)基質(zhì)，給實驗帶來干擾 澄清石灰水或溴麝香草酚藍溶液 分別給1號試管、2號試管設置空白對照A、B試管，A、B試管中分別加入與1號試管、2號試管相同的物質(zhì)，只是⑤步驟不加丙酮酸（而加入等量的蒸餾水），并放置于相同的條件下

【解析】

有氧呼吸：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。
第一階段：在細胞質(zhì)的基質(zhì)中，反應式：C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量，發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中；
第二階段：丙酮酸進入線粒體的基質(zhì)中，反應式：2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O20[H]+6CO2+少量能量，發(fā)生在線粒體基質(zhì)中；
第三階段：在線粒體的內(nèi)膜上，反應式：24[H]+6O212H2O+大量能量，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上。

（1）由該實驗過程可知，一組在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，另一組在線粒體中進行，所以該實驗的自變量是有氧呼吸第二階段發(fā)生的場所。通過二氧化碳檢測試劑檢測1號試管和2號試管中二氧化碳的產(chǎn)生情況并將其結果對比可判斷有氧呼吸第二階段的產(chǎn)生場所。

（2）有氧呼吸方程式為：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。肝臟細胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，所以無氧呼吸的方程式為：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量。

（3）若線粒體破碎后，其基質(zhì)會混入細胞質(zhì)基質(zhì)，導致無法區(qū)分有氧呼吸第二階段是在細胞質(zhì)基質(zhì)酶的作用下分解還是在線粒體基質(zhì)中酶的作用下分解的，所以實驗步驟③必須保持線粒體的完整性，不能讓其發(fā)生破碎。

（4）1號、2號試管中均有空氣中的CO2，為了排除其帶來的實驗誤差，還應該對實驗設計做如下改進：分別為1號和2號試管設置對照組A、B試管；A、B試管中分別加入與1號試管、2號試管等量的細胞質(zhì)基質(zhì)保存液、線粒體保存液，只是⑤步驟不加丙酮酸（而加入等量的蒸餾水），并放置于相同的條件下。