Question

18．在科學研究中常用呼吸商（RQ）表示生物用于有氧呼吸的能源物質不同和氧氣供應狀態的一種指標．呼吸商（RQ）=$\frac{釋放C{O}_{2}體積或摩爾數}{吸收{O}_{2}體積或摩爾數}$．同種呼吸底物、不同的供氧濃度具有不同的RQ．現利用圖1所示裝置，測定一定量的酵母菌在不同O₂濃度下的O₂吸收量和CO₂釋放量．錐形瓶內為酵母菌培養液．錐形瓶中央放入一小燒杯，內盛有試劑X，杯中插入一根濾紙折疊條．

（1）小燒杯內插入一根濾紙折疊條的作用是試劑X擴散到濾紙上，增加與空氣的接觸面積．為確保結果的準確，需設置對照校正，則對照裝置設計為培養液中不含有酵母菌（培養液中含有死亡的酵母菌）．如果對照組著色液發生移動，則說明外界大氣壓等物理因素發生了變化．實驗開始時，打開活塞，調整U形管內著色液兩側平衡．若要讀取消耗O₂的體積，試劑X應選用NaOH（NaOH、NaHCO₃、蒸餾水）；若要直接讀取消耗O₂和釋放CO₂的體積之差，試劑X應選用蒸餾水（NaOH、NaHCO₃、蒸餾水）．若讀取的O₂吸收量為D，吸收O₂與釋放CO₂量之差為E，則呼吸商為$\frac{D-E}{D}$．
（2）如實驗結果經校正后，以葡萄糖為底物呼吸記錄數值如下表．請分析回答：

02濃度變化量	0	1%	2%	3%	5%	7%	10%	15%	20%	25%
O2吸收量/mol	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.8
CO2釋放量/mol	1	O．8	0.6	O．5	O．4	0.5	0.6	0.7	O．8	0.8

當 O₂濃度為3%時，酵母菌的呼吸商為1.67，其數值不同于O₂濃度為25%時的原因是：氧氣濃度為3%時，酵母菌的呼吸方式為有氧呼吸和無氧呼吸，表中顯示，從O₂濃度為5%起，酵母菌只進行有氧呼吸．
（3）呼吸商表示生物用于有氧呼吸的能源物質不同．不同底物在完全氧化時的RQ不同，糖類為1；脂質分子為0.7～0.8；有機酸大于1．測定發芽種子呼吸商的裝置如圖2．
關閉活塞，在25℃下經20分鐘讀出刻度管中著色液移動距離．設裝置1和裝置2的著色液分別向左移動x和y，若測得x=200（mm），y=30（mm），則該發芽種子的呼吸商是$\frac{17}{20}$．該種子最可能是D
A．玉米   B．小麥    C．水稻   D．花生．

Answer 1

分析 分析圖1：圖1所示裝置是用于測定一定量的酵母菌在不同O₂濃度下的O₂吸收量和CO₂釋放量．
分析圖2：裝置1中NaOH可吸收細胞呼吸產生的二氧化碳，因此著色液滴移動的距離代表細胞呼吸消耗的氧氣量；裝置2中蒸餾水既不吸收氣體也不釋放氣體，因此著色液滴移動的距離代表呼吸釋放的二氧化碳量與消耗氧氣量的差值．

解答 解：（1）在小燒杯中插入一根濾紙條，試劑便會擴散到濾紙上，濾紙條折疊可增加其與空氣接觸面積．為了消除外界大氣壓等物理因素對實驗結果的影響，確保結果的準確，還需設置對照校正實驗，對照裝置：培養液中不含有酵母菌（或培養液中含有死亡的酵母菌），觀察對照組中著色液是否發生移動，若對照組著色液發生移動，則說明外界大氣壓等物理因素發生了變化．實驗開始時，打開活塞，調整U形管內著色液，使U形管內著色液兩側平衡．若要讀取細胞呼吸消耗O₂的體積，必須消除細胞呼吸產生的二氧化碳的影響，因此X應選用NaOH，用于吸收細胞呼吸產生的二氧化碳；若要直接讀取消耗O₂和釋放CO₂的體積之差，試劑X應選用蒸餾水，因為蒸餾水既不吸收氧氣，也不吸收二氧化碳．若讀取的O₂吸收量為D，吸收O₂與釋放CO₂量之差為E，則小麥種子呼吸作用放出的二氧化碳量=D-E，那么呼吸商（RQ）=$\frac{釋放C{O}_{2}體積或摩爾數}{吸收{O}_{2}體積或摩爾數}$=$\frac{D-E}{D}$．
（2）分析表格中的數據可知，O₂濃度為3%時，酵母菌釋放CO₂為0.50（mL/h），吸收的氧氣為0.30（mL/h），因此此時的呼吸熵是0.5÷0.3≈1.67；此時酵母菌既進行有氧呼吸也進行無氧呼吸，從O₂濃度為5%開始，酵母菌的呼吸熵不再發生變化，酵母菌只進行有氧呼吸．
（3）由以上分析可知，裝置1中著色液滴移動的距離代表細胞呼吸消耗的氧氣量，而裝置2中著色液滴移動的距離代表氧氣消耗量與二氧化碳釋放量的差值，裝置1和裝置2的著色液分別向左移動x和y，若測得x=200（mm），y=30（mm），則二氧化碳釋放量=200-30=170m（m），該發芽種子的呼吸商是$\frac{17}{20}$；而$\frac{17}{20}$＜1，該種子呼吸的能源物質最可能是脂質，如花生．故選：D．
故答案為：
（1）試劑X擴散到濾紙上，增加與空氣的接觸面積      培養液中不含有酵母菌（培養液中含有死亡的酵母菌）    外界大氣壓等物理因素發生了變化
兩側平衡    NaOH    蒸餾水     $\frac{D-E}{D}$   
（2）1.67    有氧呼吸和無氧呼吸      5
（3）$\frac{17}{20}$     D

點評 本題結合圖表，考查細胞呼吸的相關知識，要求考生識記細胞呼吸的具體過程、場所及產物等基礎知識，能正確分析實驗裝置圖，弄清著色液滴移動距離代表的含義；能準確分析表中數據，結合題中信息準確答題，有一定難道，屬于考綱理解和應用層次的考查．