澄清的石灰水渾濁到底能說明什么

俞 慧

(江蘇省昆山中學 215300)

【問題背景】： 【2016徐州學業水平模測，34】下列有關“探究酵母菌的呼吸方式”實驗的敘述，錯誤的是( D )

A.實驗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驗過程中，泵入的空氣應去除CO2?

C.實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養液濃度等

D.可通過觀察澄清石灰水是否變渾濁來判斷酵母菌的呼吸方式

查閱關于此題D選項的解析，幾乎都是說酵母菌進行有氧呼吸和無氧呼吸產物中都有CO2，都能使澄清石灰水變渾濁，因此不能通過此指標判斷酵母菌細胞呼吸的方式，只有通過兩者澄清石灰水渾濁程度的比較才能判斷.但是有學生對此卻產生了這樣的疑惑：此實驗甲乙兩個裝置不正是通過自變量氧氣有無的控制，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，說明酵母菌只進行有氧呼吸；甲組澄清石灰水不渾濁，乙組渾濁，說明酵母菌只進行無氧呼吸；甲乙組澄清石灰水都渾濁說明酵母菌兩種呼吸方式都能進行，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題？澄清的石灰水渾濁到底能說明什么呢？

【思考過程】：此題涉及到的探究實驗是人教版必修一“分子與細胞”中 “探究酵母菌細胞呼吸的方式”，該實驗之所以給出如題中甲乙的參考裝置，是基于教材提供的關于探究實驗“提出問題”環節的幾個參考案例：“有一位同學說他知道酵母菌能使葡萄糖發酵產生酒精，但是不清楚這一過程是在有氧條件下還是在無氧條件下進行的；另一位同學說他知道酵母菌的細胞呼吸會產生CO2，但是不知道不同條件下產生的CO2是否一樣多.”所以不難發現，該實驗的設計是建立在已知酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存，都能產生CO2的基礎上，這一點在教材中該實驗開始的原理里面也可以看出：“酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式”.所以該實驗針對這幾位學生的問題，其實探究的是酵母菌在有氧和無氧條件下細胞呼吸的產物生成區別.而通過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，甚至不知其細胞呼吸產物的前提下，能否判定酵母菌的細胞呼吸方式呢？

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

另外，不同微生物細胞呼吸的產物也是不同的，尤其是無氧呼吸的發酵產物更是復雜，可以是酒精和CO2、乳酸、乙酸、丁醇等多種產物，所以在未知酵母菌的生存條件，不知其細胞呼吸產物的前提下，是無法通過上述裝置來判定酵母菌的細胞呼吸方式.對此可以通過下面兩個說法簡單論證：

1.如果按照本文開始時同學的說法，甲乙兩裝置澄清的石灰水都渾濁能說明酵母菌屬于兼性厭氧菌，但是如果酵母菌在有氧或是無氧條件下都只進行產生CO2的無氧呼吸，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渾濁，所以無法通過兩裝置中澄清石灰水是否渾濁來判斷酵母菌的細胞呼吸方式，但是結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明酵母菌在有氧條件和無氧條件下細胞呼吸是不同的，就能排除耐氧菌的可能.

2.如果酵母菌無氧呼吸產生的是乳酸，沒有CO2的產生，那么無氧裝置中澄清的石灰水不論它是否能進行無氧呼吸都是不會渾濁的，所以更加無法通過兩裝置澄清石灰水是否渾濁來判斷酵母菌的細胞呼吸方式.

綜上所述，如果在已知酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存，都能產生CO2的前提下還是不能簡單地通過兩裝置澄清石灰水是否渾濁來判斷酵母菌的細胞呼吸方式，但通過澄清石灰水渾濁程度的差異是可以判斷它的細胞呼吸類型——兼性厭氧型；如果在未知酵母菌生存條件及細胞呼吸產物的情況下，則更加無法通過澄清石灰水是否渾濁來判斷其細胞呼吸類型了.所以針對人教版中“探究酵母菌細胞呼吸的方式”中實驗裝置的設計，更傾向于它是對酵母菌屬于兼性厭氧菌的驗證，以及比較它在有氧和無氧條件下細胞呼吸產物的區別.