影响呼吸作用的因素及应用
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影响呼吸作用的因素及应用
导入:回顾上节课内容:
细胞呼吸的两个反应式:
一、分析影响呼吸作用的内部因素
1、不同植物种类呼吸速率不同
(1)低等植物>高等植物
(2)生长快的植物>生长慢的植物
(3)草本植物>木本植物
2、不同器官、组织呼吸速率不同
(1)幼嫩器官>年老器官
(2) 生殖器官>营养器官
二、外部因素对呼吸速率的影响
1. 温度:呼吸作用在分解有机物过程中,需要一系列酶的催化,温度通过影响酶的活性来影响呼吸作用。如下图所示:在最适温度B 以下,呼吸强度随着温度升高而增强。超过最适温度,呼吸强度随着温度升高而减弱,当温度过高时,由于酶
遭到不可逆破坏而完全失去活性,呼吸作用
就停止
应用:生产上,常利用降温的方法来延长蔬
果的贮存时间。大棚栽培时,则可适当降低
夜间温度,以减少有机物的消耗。农民冬种
红薯和马铃薯时,常常运用培土起畦的方法,
以便白天土壤能吸收更多太阳能,提高土温,
促进吸收更多的矿质元素,夜晚又能快速降温,以减弱呼吸作用,减少有机物的消耗,从而达到增产
的目的。
例1. 图1表示在不同温度条件
下,测到的植物光合作用同化二
氧化碳量和呼吸作用释放二氧化
碳量的变化曲线。据图回答:(1)
在该实验条件下,使植物体中有
机物增加最快的温度是
_______________。
(2)在该实验条件下,植物体中有机物开始减少的温度是_________________。
(3)要使该植物有机物增加,除改变温度条件外,还可以改变实验中的______________________两个条件。
2. 氧气和二氧化碳
氧气不足会直接影响到呼吸速率和呼吸性质。绿色植物在缺氧时进行无氧呼吸,大多数植物无氧呼吸产生酒精毒害细胞,而且无氧呼吸释放的能量少,不能满足正常生命活动的需要。所以陆生植物不能长时间忍受无氧呼吸。氧气对无氧呼吸有抑制作用,当氧气浓度逐渐升高时,无氧呼吸逐渐减弱,最后消失,而有氧呼吸则逐渐增强。两者关系可以用图2曲线说明。图中曲线OAF
是有氧呼吸释放CO2的变化量,曲线
CAB是无氧呼吸释放二氧化碳变化
量,曲线CDF是CO2释放的总量变化
曲线。
其中的E点和B点都是无氧呼吸消
失点,A点和D点是呼吸作用最弱
点,F点是氧气饱和点,氧浓度
超过此点,再提高氧浓度,呼吸
作用也不再增强了。
应用:
在贮存蔬果时,常常运用降低氧浓度(如充氮气或充二氧化碳)的方法来达到保鲜目的,一般把氧浓度降到无氧呼吸消失点。如果氧浓度太低,植物组织进行无氧呼吸产生酒精,酒精对细胞有毒害作用,影响保鲜。给植物松土或无土栽培时充入氧气,以增强根细胞的呼吸作用,促进吸收更多的矿质营养。在酿酒时,先通入氧气,促进有氧呼吸,加快酵母繁殖,然后创造一个无氧环境,加速酒精发酵。
例2. 将质量均为x 克的苹果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中,1h 后测定O2的吸收量和CO2的释放量(如下表)。请回答:
(1)在O2相对浓度为3%时,苹果肉细胞的呼吸方式为_________________________;x 克苹果肉每小时分解葡萄糖_________mol 。
2)贮藏苹果的环境中,适宜的O2相对浓度为________________________。原因是__________________________________。
(2)贮藏苹果的环境要保证呼吸强度最低而又没有无氧呼吸。这样可以延缓有机物的消耗,又不至于使无氧呼吸产生的酒精破坏苹果细胞。所以在O2相对浓度5%时是最合适的。因为此时无氧呼吸消失,没有酒精产生;同时有氧呼吸也相对较弱,分解有机物比较缓慢。
3. 水
水也是影响呼吸强度的一个重要因素。水是生物体内良好的溶剂,生物体中的有机物必须溶解在水中,才能被分解。因此,对植物种子而言,含水量高,种子的呼吸作用就强。这是贮藏种子时为什么总要晒干的原因。但是对陆生植物而言,土壤中的含水量过高,就会影响土壤的氧气量,从而影响根的呼吸作用。
例3. 下图表示含水量不同的玉米种子的呼吸速
率[CO2mg/100g 种子·h],请回答下列问题:
(1)玉米种子的呼吸速率与含水量的关系如何?____________。
(2)为了使种子安全贮藏,种子
的含水量应控制在______以下。
(3)呼吸速率高的种子堆会出现
发潮发热现象,原因是______。
解析:从图中曲线可以看出,种
子的呼吸速率随着含水量的升高
而加快。为了使种子安全贮藏,使种子的有机物不至于很快被耗尽,就要使其呼吸速率尽量低。所以种子的含水量应控制在12%以下。种子在呼吸分解有机物时,释放大量能量,同时有水生成,所以会出现发潮发热现象。