2015年第2期
SHIYANJIAOXUEYUYIQI
实验设计与技术
细胞呼吸消耗葡萄糖量的简化公式
李五顺
湖南省宁远县第一中学（425600）
的比值有如下公式：
细胞呼吸（有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸）消耗葡萄糖量的计算是高中生物教学的难点，是必须要掌握的内容，一般的解题思路是写出反应式设未知数，费时较多，而有些学生无法写出反应式，只能放弃。不记反应式、不设未知数是否可以计算呢？可以使用简化公式。
一、公式的提出
细胞在进行呼吸时，如果产生的CO2量（体积单位，以下所述O2量和CO2量都为体积单位）与消耗的O2量不相等，则说明存在有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸两种方式。可设有氧呼吸消耗葡萄糖的量为Ymol，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为Wmol，产生的CO2的量与消耗的O2量的比值为常数a，即a=CO2/O2。那么无氧呼吸（W）和有氧呼吸（Y）消耗葡萄糖的量之间
W/Y=3a-3
字母“W”和“Y”分别表示“无氧呼吸”和“有氧呼吸”的第一个汉字拼音首字母的大写。
如果题中给定了CO2和O2的量，那么可以根据公式计算出无氧呼吸（W）和有氧呼吸（Y）消耗葡萄糖的量之间的比值。同理，如果题中给定无氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖的量，就可以算出a，即产生CO2的量与消耗O2的量的比值。
二、公式的来源
公式的理论来源于细胞呼吸的两个反应式，推导如下：
反应式1，产酒精的无氧呼吸：C6H12O6
2C2H5OH。
酶
2CO2+
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
表2
制作方法装片法
材料特点
材料足够大，足够薄且透明
4种临时玻片标本制作方法的比较
特殊操作
注意问题
典型实验举例
直接将材料置于清水（包用镊子将材料展平，避观察植物细胞的吸水和失水（质埋剂）中
免细胞重叠和产生气泡
壁分离及复原实验）
切片法材料过厚，不透明，较大
用徒手切片法将材料切从切片中选取薄且透明脂肪的检测和观察（检测生物组成薄片
的制成标本
织中的糖类、脂肪和蛋白质）
压片法材料过厚，不透明，较小
先通过解离使细胞分散解离时间足够长，压片观察根尖分生组织细胞的有丝开来，再将材料压成薄片
时适度用力
分裂
体验制备细胞膜的方法
涂片法
材料过小（微生物、细胞）或直接涂在载玻片上或置注意避免微生物污染或呈液体状态（血液）
于包埋剂中
采血感染
与第三种方法进行对比，对第一种和第二种方法进行复习，以此类推；最后总结如表2所示。这样，不但可以帮助学生巩固已学的制片方法，而且可以引导学生总结其中的规律，使学生能够将这些方法灵活地应用到今后的工作和学习中。当然，如果是高三复习课的话，就可以直接进行列表对比，这些知识对于学生解答高考试题也很有价值。
学生在掌握临时玻片标本的制作方法后，制作的标本仍然可能出现各种情况，此时，教师引导学生·38·
提出问题、共同探讨、形成解释、找出解决问题的方法就显得十分重要。实际上这就是科学探究的过程。
综上所述，在完成显微观察类实验的过程中，教师要始终倡导6种意识，即质疑意识、规范意识、求是意识、定量意识、安全意识和环保意识。这是顺利完成实验教学的基本保证。
（该文为北京市通州区教育科学规划课题“高中生物实验分类教学的实践研究”的子课题研究成果，课题立项号：20131106）
实验设计与技术
反应式2，有氧呼吸：C6H12O6+6O2+6H2O
酶
2015年第2期
6CO2+
是有氧呼吸消耗葡萄糖的量的1.5倍。
其他选项解释略，本题答案为D。
例题2：现有一瓶葡萄糖液，内置有适量酵母菌，经测定瓶中放出的CO2的体积与吸收O2的体积比为5∶4，这是因为（）。
A．有1/5的酵母菌在进行有氧呼吸
12H2O。
从反应式1可知，当无氧呼吸消耗葡萄糖的量为
Wmol时，根据比例关系，产生的CO2量为2Wmol。
从反应式2可知，当有氧呼吸消耗葡萄糖的量为Ymol时，根据比例关系，消耗的O2量为6Ymol，产生的CO2量为6Ymol。
以上两种呼吸方式产生的CO2总量为（2W+6Y）mol，消耗的O2量为6Ymol（其中CO2和O2都为体积
单位），那么
生产的总量2W+6Y
=
消耗的O2量6Y
设该比值为a，即（2W+6Y）/6Y=a，
解得：W/Y=3a-3。
当计算无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖量的关系时，只要将CO2和O2的值代入公式就可得到结果。
三、公式的应用
例题1：如图1所示，某植物的非绿色器官在O2
体积分数为a，b，c，d时，
B．有4/7的酵母菌在进行有氧呼吸C．有4/5的酵母菌在进行有氧呼吸D．有3/7的酵母菌在进行有氧呼吸
解析：由题意可知产生的CO2量与消耗的O2量不相等，说明存在两种呼吸方式，可用公式算出W与Y的关系，再算Y在总量（即W+Y）中所占的比例即可。
W/Y=3a-3=3×CO2/O2-3
=3×5/4-3=3/4
即W=3Y/4，那么Y/（W+Y）=4/7。答案为B。
例题3：有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同体积分数的氧气时，其产生的酒精和CO2量如表1所示。
表1
氧气的体积
实验数据
产生的
产生的酒精量/mol
CO2释放量和O2吸收量
的变化。下列相关叙述错误的是（
）
气体交换相对值
1086420
a
b
c
d
CO2释放量O2吸收量
分数/%CO2量/mol30.09.012.515.0
A．O2体积分数为a
时，有氧呼吸最弱
abcd
0.09.06.56.0
B．O2体积分数为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖
O2体积分数/%
图1CO2释放量和O2
的量是无氧呼吸的1/5吸收量的变化
C．O2体积分数为c
时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于无氧呼吸
）
A．当氧的体积分数为a时只进行有氧呼吸B．b值对应的氧气体积分数为零
下列叙述错误的是（
D．O2体积分数为d时，有氧呼吸强度与无氧呼
吸强度相等
解析：本题B，C选项因产生的CO2与消耗的O2
量不相等，说明存在两种呼吸方式，可以使用公式。
C．当氧气的体积分数为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6mol
D．当氧气的体积分数为d时，有1/3的葡萄糖用
于酒精发酵
解析：本题D选项可以使用公式。根据题意，有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2总量为15mol，在无氧呼吸反应式中，因为产生的酒精量与CO2量相等，所以CO2为6mol，有氧呼吸产生的CO2为15-6=9mol，根据有氧呼吸的反应式可知CO2的产生量与O2的消耗量之比为1∶1，此时消耗了9mol的O2。将CO2与
B选项中当O2体积分数为b时，细胞呼吸释放的CO2总量相对值为8个单位，吸收的O2量相对值为3个单位，将CO2和O2的值代入公式，即
W/Y=3a-3=3×CO2/O2-3
=3×8/3-3=5
解得W/Y=5，即W=5Y，说明此时无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗葡萄糖量的5倍。
在C选项中，细胞呼吸释放的CO2总量相对值为6个单位，O2的吸收量相对值为4个单位，此时a=CO2/O2=6/4，将a代入公式：W/Y=3a-3，解得W/Y=1.5，即W=1.5Y，说明此时无氧呼吸消耗葡萄糖的量
O2的量代入公式：W/Y=3a-3=3×CO2/O2-3=3×15/9-3=2。解得W=2Y，即无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼
吸消耗的葡萄糖量的两倍，那么用于酒精发酵的葡萄糖占总量的比值为W/（W+Y）=2/3。其他选项解释略，本题答案为D。
·39·
2015年第2期
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实验设计与技术
细胞呼吸消耗葡萄糖量的简化公式
李五顺
湖南省宁远县第一中学（425600）
的比值有如下公式：
细胞呼吸（有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸）消耗葡萄糖量的计算是高中生物教学的难点，是必须要掌握的内容，一般的解题思路是写出反应式设未知数，费时较多，而有些学生无法写出反应式，只能放弃。不记反应式、不设未知数是否可以计算呢？可以使用简化公式。
一、公式的提出
细胞在进行呼吸时，如果产生的CO2量（体积单位，以下所述O2量和CO2量都为体积单位）与消耗的O2量不相等，则说明存在有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸两种方式。可设有氧呼吸消耗葡萄糖的量为Ymol，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为Wmol，产生的CO2的量与消耗的O2量的比值为常数a，即a=CO2/O2。那么无氧呼吸（W）和有氧呼吸（Y）消耗葡萄糖的量之间
W/Y=3a-3
字母“W”和“Y”分别表示“无氧呼吸”和“有氧呼吸”的第一个汉字拼音首字母的大写。
如果题中给定了CO2和O2的量，那么可以根据公式计算出无氧呼吸（W）和有氧呼吸（Y）消耗葡萄糖的量之间的比值。同理，如果题中给定无氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖的量，就可以算出a，即产生CO2的量与消耗O2的量的比值。
二、公式的来源
公式的理论来源于细胞呼吸的两个反应式，推导如下：
反应式1，产酒精的无氧呼吸：C6H12O6
2C2H5OH。
酶
2CO2+
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
表2
制作方法装片法
材料特点
材料足够大，足够薄且透明
4种临时玻片标本制作方法的比较
特殊操作
注意问题
典型实验举例
直接将材料置于清水（包用镊子将材料展平，避观察植物细胞的吸水和失水（质埋剂）中
免细胞重叠和产生气泡
壁分离及复原实验）
切片法材料过厚，不透明，较大
用徒手切片法将材料切从切片中选取薄且透明脂肪的检测和观察（检测生物组成薄片
的制成标本
织中的糖类、脂肪和蛋白质）
压片法材料过厚，不透明，较小
先通过解离使细胞分散解离时间足够长，压片观察根尖分生组织细胞的有丝开来，再将材料压成薄片
时适度用力
分裂
体验制备细胞膜的方法
涂片法
材料过小（微生物、细胞）或直接涂在载玻片上或置注意避免微生物污染或呈液体状态（血液）
于包埋剂中
采血感染
与第三种方法进行对比，对第一种和第二种方法进行复习，以此类推；最后总结如表2所示。这样，不但可以帮助学生巩固已学的制片方法，而且可以引导学生总结其中的规律，使学生能够将这些方法灵活地应用到今后的工作和学习中。当然，如果是高三复习课的话，就可以直接进行列表对比，这些知识对于学生解答高考试题也很有价值。
学生在掌握临时玻片标本的制作方法后，制作的标本仍然可能出现各种情况，此时，教师引导学生·38·
提出问题、共同探讨、形成解释、找出解决问题的方法就显得十分重要。实际上这就是科学探究的过程。
综上所述，在完成显微观察类实验的过程中，教师要始终倡导6种意识，即质疑意识、规范意识、求是意识、定量意识、安全意识和环保意识。这是顺利完成实验教学的基本保证。
（该文为北京市通州区教育科学规划课题“高中生物实验分类教学的实践研究”的子课题研究成果，课题立项号：20131106）
实验设计与技术
反应式2，有氧呼吸：C6H12O6+6O2+6H2O
酶
2015年第2期
6CO2+
是有氧呼吸消耗葡萄糖的量的1.5倍。
其他选项解释略，本题答案为D。
例题2：现有一瓶葡萄糖液，内置有适量酵母菌，经测定瓶中放出的CO2的体积与吸收O2的体积比为5∶4，这是因为（）。
A．有1/5的酵母菌在进行有氧呼吸
12H2O。
从反应式1可知，当无氧呼吸消耗葡萄糖的量为
Wmol时，根据比例关系，产生的CO2量为2Wmol。
从反应式2可知，当有氧呼吸消耗葡萄糖的量为Ymol时，根据比例关系，消耗的O2量为6Ymol，产生的CO2量为6Ymol。
以上两种呼吸方式产生的CO2总量为（2W+6Y）mol，消耗的O2量为6Ymol（其中CO2和O2都为体积
单位），那么
生产的总量2W+6Y
=
消耗的O2量6Y
设该比值为a，即（2W+6Y）/6Y=a，
解得：W/Y=3a-3。
当计算无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖量的关系时，只要将CO2和O2的值代入公式就可得到结果。
三、公式的应用
例题1：如图1所示，某植物的非绿色器官在O2
体积分数为a，b，c，d时，
B．有4/7的酵母菌在进行有氧呼吸C．有4/5的酵母菌在进行有氧呼吸D．有3/7的酵母菌在进行有氧呼吸
解析：由题意可知产生的CO2量与消耗的O2量不相等，说明存在两种呼吸方式，可用公式算出W与Y的关系，再算Y在总量（即W+Y）中所占的比例即可。
W/Y=3a-3=3×CO2/O2-3
=3×5/4-3=3/4
即W=3Y/4，那么Y/（W+Y）=4/7。答案为B。
例题3：有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同体积分数的氧气时，其产生的酒精和CO2量如表1所示。
表1
氧气的体积
实验数据
产生的
产生的酒精量/mol
CO2释放量和O2吸收量
的变化。下列相关叙述错误的是（
）
气体交换相对值
1086420
a
b
c
d
CO2释放量O2吸收量
分数/%CO2量/mol30.09.012.515.0
A．O2体积分数为a
时，有氧呼吸最弱
abcd
0.09.06.56.0
B．O2体积分数为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖
O2体积分数/%
图1CO2释放量和O2
的量是无氧呼吸的1/5吸收量的变化
C．O2体积分数为c
时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于无氧呼吸
）
A．当氧的体积分数为a时只进行有氧呼吸B．b值对应的氧气体积分数为零
下列叙述错误的是（
D．O2体积分数为d时，有氧呼吸强度与无氧呼
吸强度相等
解析：本题B，C选项因产生的CO2与消耗的O2
量不相等，说明存在两种呼吸方式，可以使用公式。
C．当氧气的体积分数为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6mol
D．当氧气的体积分数为d时，有1/3的葡萄糖用
于酒精发酵
解析：本题D选项可以使用公式。根据题意，有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2总量为15mol，在无氧呼吸反应式中，因为产生的酒精量与CO2量相等，所以CO2为6mol，有氧呼吸产生的CO2为15-6=9mol，根据有氧呼吸的反应式可知CO2的产生量与O2的消耗量之比为1∶1，此时消耗了9mol的O2。将CO2与
B选项中当O2体积分数为b时，细胞呼吸释放的CO2总量相对值为8个单位，吸收的O2量相对值为3个单位，将CO2和O2的值代入公式，即
W/Y=3a-3=3×CO2/O2-3
=3×8/3-3=5
解得W/Y=5，即W=5Y，说明此时无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗葡萄糖量的5倍。
在C选项中，细胞呼吸释放的CO2总量相对值为6个单位，O2的吸收量相对值为4个单位，此时a=CO2/O2=6/4，将a代入公式：W/Y=3a-3，解得W/Y=1.5，即W=1.5Y，说明此时无氧呼吸消耗葡萄糖的量
O2的量代入公式：W/Y=3a-3=3×CO2/O2-3=3×15/9-3=2。解得W=2Y，即无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼
吸消耗的葡萄糖量的两倍，那么用于酒精发酵的葡萄糖占总量的比值为W/（W+Y）=2/3。其他选项解释略，本题答案为D。
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