Question

【題目】為了確定細胞有氧呼吸第二階段發生的場所，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生在線粒體中，不能在細胞質基質中進行。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，不能讓其發生破碎，原因是______________。

(4)步驟⑥中CO2檢測劑可能是______________。

(5)實驗結果發現，1號和2號試管中均檢測到CO2(與預測結果不相符），據分析是空氣中的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 避免線粒體基質混入細胞質基質，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，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：在細胞質的基質中，反應式：C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量，發生在細胞質基質中；
第二階段：丙酮酸進入線粒體的基質中，反應式：2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O20[H]+6CO2+少量能量，發生在線粒體基質中；
第三階段：在線粒體的內膜上，反應式：24[H]+6O212H2O+大量能量，發生在線粒體內膜上。

（1）由該實驗過程可知，一組在細胞質基質中進行，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生情況并將其結果對比可判斷有氧呼吸第二階段的產生場所。

（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，其基質會混入細胞質基質，導致無法區分有氧呼吸第二階段是在細胞質基質酶的作用下分解還是在線粒體基質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基質保存液、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。