澄清的石灰水浑浊到底能说明什么

俞 慧

(江苏省昆山中学 215300)

【问题背景】： 【2016徐州学业水平模测，34】下列有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述，错误的是( D )

A.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2

B.在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2?

C.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等

D.可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式

查阅关于此题D选项的解析，几乎都是说酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸产物中都有CO2，都能使澄清石灰水变浑浊，因此不能通过此指标判断酵母菌细胞呼吸的方式，只有通过两者澄清石灰水浑浊程度的比较才能判断.但是有学生对此却产生了这样的疑惑：此实验甲乙两个装置不正是通过自变量氧气有无的控制，从它们澄清石灰水是否浑浊判断了酵母菌的呼吸方式吗？甲组澄清石灰水浑浊，乙组不浑浊，说明酵母菌只进行有氧呼吸；甲组澄清石灰水不浑浊，乙组浑浊，说明酵母菌只进行无氧呼吸；甲乙组澄清石灰水都浑浊说明酵母菌两种呼吸方式都能进行，是兼性厌氧菌.初看之下，这样的分析似乎也颇有些道理，那么到底是哪里出了问题？澄清的石灰水浑浊到底能说明什么呢？

【思考过程】：此题涉及到的探究实验是人教版必修一“分子与细胞”中 “探究酵母菌细胞呼吸的方式”，该实验之所以给出如题中甲乙的参考装置，是基于教材提供的关于探究实验“提出问题”环节的几个参考案例：“有一位同学说他知道酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精，但是不清楚这一过程是在有氧条件下还是在无氧条件下进行的；另一位同学说他知道酵母菌的细胞呼吸会产生CO2，但是不知道不同条件下产生的CO2是否一样多.”所以不难发现，该实验的设计是建立在已知酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，都能产生CO2的基础上，这一点在教材中该实验开始的原理里面也可以看出：“酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式”.所以该实验针对这几位学生的问题，其实探究的是酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物生成区别.而通过甲乙两组澄清石灰水是否浑浊，或是浑浊程度的比较，在未知酵母菌的生存条件，甚至不知其细胞呼吸产物的前提下，能否判定酵母菌的细胞呼吸方式呢？

自然界微生物对氧气的需求以及进行的细胞呼吸方式不尽相同，可将它们大致分为这样几类：

另外，不同微生物细胞呼吸的产物也是不同的，尤其是无氧呼吸的发酵产物更是复杂，可以是酒精和CO2、乳酸、乙酸、丁醇等多种产物，所以在未知酵母菌的生存条件，不知其细胞呼吸产物的前提下，是无法通过上述装置来判定酵母菌的细胞呼吸方式.对此可以通过下面两个说法简单论证：

1.如果按照本文开始时同学的说法，甲乙两装置澄清的石灰水都浑浊能说明酵母菌属于兼性厌氧菌，但是如果酵母菌在有氧或是无氧条件下都只进行产生CO2的无氧呼吸，也就是属于耐氧菌的话，那么甲乙两装置中澄清的石灰水仍然都会浑浊，所以无法通过两装置中澄清石灰水是否浑浊来判断酵母菌的细胞呼吸方式，但是结合甲乙两装置澄清的石灰水浑浊程度的差异，倒是在一定程度上能说明酵母菌在有氧条件和无氧条件下细胞呼吸是不同的，就能排除耐氧菌的可能.

2.如果酵母菌无氧呼吸产生的是乳酸，没有CO2的产生，那么无氧装置中澄清的石灰水不论它是否能进行无氧呼吸都是不会浑浊的，所以更加无法通过两装置澄清石灰水是否浑浊来判断酵母菌的细胞呼吸方式.

综上所述，如果在已知酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，都能产生CO2的前提下还是不能简单地通过两装置澄清石灰水是否浑浊来判断酵母菌的细胞呼吸方式，但通过澄清石灰水浑浊程度的差异是可以判断它的细胞呼吸类型——兼性厌氧型；如果在未知酵母菌生存条件及细胞呼吸产物的情况下，则更加无法通过澄清石灰水是否浑浊来判断其细胞呼吸类型了.所以针对人教版中“探究酵母菌细胞呼吸的方式”中实验装置的设计，更倾向于它是对酵母菌属于兼性厌氧菌的验证，以及比较它在有氧和无氧条件下细胞呼吸产物的区别.