小籃子法測呼吸

1、.小籃子法測呼吸【實驗?zāi)康摹?.掌握小籃子法測呼吸的原理及方法。2.掌握了解植物呼吸速率測定在實際生產(chǎn)中的意義?！緦嶒炘怼吭诿荛]容器中，植物進行呼吸作用后有交換的氣體成分為O2 或 CO2 ，可以選擇測量其中一種的增加量或減少量來衡量植物體的呼吸作用。小籃子法選取的是測量 CO2 的增加量。用 Ba(OH )2 將產(chǎn)生的 CO2 吸收，用草酸滴定出剩余量，由Ba(OH )2 減少量可定量測出CO2 的增加量，進而測定出植物的呼吸速率（以CO2 增加速率表示） 。實驗所涉及的反應(yīng)方程式如下：Ba(OH ) 2 CO2BaCO3H 2OBa(OH ) 2 (剩余） + H 2C 2 O 4BaC

2、 2O4H 2O植物呼吸速率可以如下公式表示：呼吸速率mg（ CO2 )(活種子產(chǎn)生量 - 死種子產(chǎn)生量)FW時間【實驗材料】植物材料：大麥種子，小麥種子試劑： Ba(OH ) 2 溶液： 0.05 mol/L ； H 2 C 2 O4 溶液： 1/44 mol/L ；酚酞指示劑器材：廣口瓶，三孔塞，溫度計，漏斗（裝有堿石灰），小籃子，酸式滴定管量筒，滴管【實驗內(nèi)容】1.實驗裝置的組裝取一只廣口瓶，加一只三孔橡皮塞，一孔插入裝有堿石灰的漏斗，漏斗口塞棉花，將壓碎的堿石灰粉末覆蓋于棉花上，能吸收進入瓶中的CO2 ，另一小孔供滴定用，平時用一小橡皮塞塞緊；第三孔插入溫度計，記錄測定時的溫度。瓶蓋下

3、面裝一小鉤，以懸掛小筐，供裝植物材料用。2.實驗材料準備稱量兩份大麥種子，兩份小麥種子，分別記下質(zhì)量。其中一份大麥種子和一份小麥種子煮熟，備用。3.呼吸速率的測定（ 1）空白滴定：通過滴定孔向廣口瓶內(nèi)放Ba(OH )2 溶液 20 ml，加入 2 滴酚酞試劑。塞緊小橡皮塞，搖動廣口瓶幾分鐘，使瓶內(nèi)CO 2充分吸收。待瓶內(nèi)CO2 吸收后，拔出小橡皮塞，把酸式滴定管插入小孔中，用草酸滴定，至紅色剛剛消失為止。記下草酸溶液用量的毫升數(shù)，即為空1 / 4.白滴定值（ V 0 ）。（ 2）活種子測定：倒出廢液，用蒸餾水洗凈廣口瓶，重加20 ml B a(OH ) 2 溶液與酚酞指示劑于瓶內(nèi)，將裝有待測種

4、子的小籃迅速掛在小鉤上，塞緊瓶塞。 開始計時， 三十分鐘后， 迅速將小籃子取出，塞進瓶塞，充分搖動 2 分鐘，使瓶內(nèi) CO2的完全被吸收按照（ 1）的滴定方法進行滴定，消耗草酸體積記為 V1 。（ 3）煮熟種子測定：按（ 2）的步驟，將活種子換成煮熟的種子進行測定。消耗草酸體積記為V2 .。【實驗結(jié)果】實驗數(shù)據(jù)記錄與計算：m1 稱量 /gV0 /mlm 0 ( CO 2 )(200 .0544 - V0 ) / mgT0 /發(fā)V1 /ml芽種m 1 ( CO 2 )子(200.0544 - V1 ) / mgT1 /m 1 ( CO 2 )m 0 (CO 2 )/mg每克鮮重對應(yīng)CO2 值/m

5、gm2 稱量 /gV0 /mlm 0 ( CO 2 )(200 .0544 - V0 ) / mg煮熟種T0 /子V2 /mlm 2 ( CO 2 )(200 .0544 - V2 ) / mgT2/大麥小麥8.04808.002838.9038.005.16.017.022.037.8537.706.156.319.026.01.050.30.130.0378.00317.647038.0038.906.05.126.017.035.2037.508.86.522.019.02 / 4.m 2 ( CO 2 ) m 0(CO 2)2.81.4/mg每克鮮重對應(yīng) CO2 值0.18/mg0.3

6、4灰色部分為煮熟種子的各項測量值與計算值，但實驗誤差過大，將煮熟種子的測量值略去，即若不考慮死種子對環(huán)境CO2 含量的影響，只用發(fā)芽種子與空白值進行計算，結(jié)果如下：大麥：呼吸速率 =0.13/0.5=0.26 （ mg gFW -1h- 1 )小麥：呼吸速率 =0.037/0.5=0.074( mg gFW -1h -1)【實驗討論】1,本次實驗由于器材的缺少且時間緊張，由兩組同學(xué)合作完成實驗，本組完成的是發(fā)芽的大麥種子和煮熟的小麥種子， 另一組同學(xué)完成的是煮熟的大麥種子和發(fā)芽的小麥種子。 因此實驗設(shè)計方面存在很多不足，導(dǎo)致實驗結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，無法進行計算。所存在的不足主要有以下幾點：（ 1

7、）兩組所用的廣口瓶不同，因此空白值測定不同（ 2）所稱鮮重不同，因此測出的 CO2 增加值不同，即使可以換成每克鮮重的增加值，但其結(jié)果必然會出現(xiàn)很大的誤差。（ 3）溫度不同，實驗時兩組所測得的溫度均處于較低值，呼吸速率較低，且兩組之間溫度值相差較大， 導(dǎo)致兩組種子的呼吸速率不同，在同樣較低的情況下，誤差很大， 直接導(dǎo)致即使同一種材料，兩組數(shù)據(jù)也沒有可比性。（ 4）實驗所用的熟種子可能并未完全煮熟，導(dǎo)致其剩余的呼吸作用還較強。溫度較高，使得其呼吸作用反超發(fā)芽種子。由以上幾點，可以看出，本次實驗所得數(shù)據(jù)沒有可操作性。2.實驗改進：（ 1）若兩組同學(xué)合作試驗， 最好應(yīng)為每組做同一種子的呼吸，例如一組

8、同學(xué)測量大麥的萌發(fā)種子和煮熟種子的 CO2釋放值，另一組同學(xué)測量小麥種子的CO2 釋放值。（ 2）測量同一種植物種子的 CO2 釋放值時，應(yīng)先測量萌發(fā)種子的CO2 釋放值，再將同一份種子煮熟，冷卻至溫度與剛剛萌發(fā)種子的溫度相同，吸干表面的水分，再按同樣的方法，用同樣的裝置進行煮熟種子CO2 釋放值的測量。 這樣， 雖然前后有一定的時間差， 但是由于空白值的使用， 種子的重量， 溫度均相同， 因此可以認為是在相同外界環(huán)境條件下進行的測量，此時測量結(jié)果所得差距可認為均由種子自身決定， 該種測量不用測量空白值， 只需測量萌發(fā)種子和煮熟種子的 CO2 釋放值即可。3.呼吸作用有兩個主要生理功能，一是為

9、代謝過程和生理活動提供能量，二是為生物大分子合成提供原料。生長旺盛和生理活性高的部位如幼根、幼莖、幼葉、幼果等，呼吸作用所產(chǎn)生的能量和中間產(chǎn)物，大多數(shù)用來構(gòu)成細胞生長的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、核酸、纖維素、 磷脂等，因而呼吸效率很高。 但在生長活動已停止的成熟組織或器官內(nèi)，除一部分用于維持細胞的活性外， 有相當(dāng)部分能量以熱能形式散失掉，因而呼吸效率低。 根據(jù)上述情況可把呼吸分為兩類：一種是維持呼吸，用以維持細胞的活性。另一種是生長呼吸， 用于生物大分子的合成，離子吸收等。維持呼吸是相對穩(wěn)定的，每克干重植物約消耗15 20mg 葡萄糖，而生長呼吸則隨生長發(fā)育狀況而不同。從植物的一生來看， 種子萌發(fā)到苗期，

10、 主要是進行生長呼吸，呼吸效率高， 隨著營養(yǎng)體的生長，生長呼吸占總呼吸比例下降， 而維持呼吸所占的比例增加。3 / 4.株型高大的品種， 維持呼吸所占的比例較高。從以上理論來看， 種子萌發(fā)時呼吸效率應(yīng)較高，但本實驗所得結(jié)果呼吸速率相對較低，最可能原因是由于溫度過低影響其呼吸速率導(dǎo)致。其次，瓶中積聚的CO2 和減少的 O2 對呼吸作用的限制也是可能的原因。4.影響植物體呼吸的主要因素：（ 1）不同組織器官： 在生長發(fā)育旺盛的部分， 如種子， 幼莖， 幼葉等， 呼吸速率會很高，以滿足旺盛的生長發(fā)育對能量的需求。即一般生長呼吸速率要大于維持呼吸速率。（ 2）溫度：溫度對呼吸的影響主要來自于溫度對酶活

11、性的影響，溫度低，則酶活性較弱，溫度過高， 酶則鈍化。 本實驗由于在溫度較低的情況下進行，因此種子的呼吸速率會相對較低，在低 CO2 產(chǎn)出的情況下，只要很小的誤差對CO2 釋放值測定影響就會很大。（ 3）含水量：干燥種子的呼吸作用與糧食貯藏有密切關(guān)系。含水量很低的風(fēng)干種子呼吸速率微弱。一般油料種子含水量在 8 9以下，淀粉種子含水量在12 14時，種子中原生質(zhì)處于凝膠狀態(tài)，呼吸酶活性低，呼吸極微弱，可以安全貯藏,此時的含水量稱之為安全含水量。當(dāng)油料種子含水量達 10 11，淀粉種子含水量達到15 16時，呼吸作用就顯著增強。如果含水量繼續(xù)增加,則呼吸速率幾乎成直線上升。其原因是，種子含水量增高

12、后，原生質(zhì)由凝膠轉(zhuǎn)變成溶膠，自由水含量升高，呼吸酶活性大大增強，呼吸也就增強。 淀粉種子安全含水量高于油料種子的原因，主要是淀粉種子中含淀粉等親水物質(zhì)多，其中存在的束縛水含量要高一些。而油料種子中含疏水的油脂較多，存在的束縛水也較少。本實驗所用種子含水量均較高，理論上講呼吸速率也應(yīng)較大，造成實驗結(jié)果偏小的主要原因還是來自于溫度過低。（ 4） CO2 含量： CO2 含量升高時，呼吸速率會減慢。在密閉體系中，當(dāng)CO2 濃度達到一定程度， 會相對抑制呼吸作用。在實際生活中， 適當(dāng)增加貯藏環(huán)境的CO2 濃度有利于降低其呼吸速率。（ 5） O2 含量：氧氣含量下降時，會抑制呼吸作用。有研究表明，當(dāng)O2

13、 含量下降至 20%以下時，呼吸速率會顯著下降。因此在實驗過程中，由于密閉體系，與外界無氣體交換，因此 O2 含量在后期會下降至20% 一下，導(dǎo)致呼吸作用受到抑制。從以上兩點看出，無論是 O2含量還是 CO2 含量，密閉體系中的植物后期呼吸作用都會顯著降低，因此所測得的呼吸速率只是一個平均速率，前期速率較快，而后期速率相對較慢。在實際生活中，適當(dāng)增加貯藏環(huán)境的CO2 濃度和降低 O2 濃度有利于降低其呼吸速率。（ 6）機械損傷：如果植物體遭受機械損傷，則其呼吸速率會顯著增大。因此在貯藏食物的過程中，要避免機械損傷，以減少呼吸作用。5.研究植物呼吸在實際應(yīng)用中的作用：種子萌發(fā)的主要條件是水分、空氣和溫度。其中水分的充分吸收是種子萌發(fā)的先決條件。水稻種子吸水量達到干重的40% ，豆類種子吸水量達到干重的100 150才可萌發(fā)。在種子萌發(fā)的初期(8 10h 內(nèi) )，呼吸速率會上升，主要是因為吸收了水分的緣故，而與溫度并無十分顯著的關(guān)系。18 24h 后，呼吸速率的再度增高，則可歸因于溫度和氧氣。同時呼吸商也有明顯的變化，在種胚未突破種皮之前，主要進行無氧呼吸，種子呼吸產(chǎn)生的CO2 大大超過O2 的消耗， RQ 大于 1;當(dāng)胚根露出后，O2的消耗速率上升，一般RQ 等于 1.0 左右，表明此時以糖為呼吸底物；以后由于有機酸的參與或由于缺氧產(chǎn)生酒精發(fā)酵會使RQ 大于 1.0，可達到 2