影響細(xì)胞呼吸的因素

..>影響細(xì)胞呼吸的因素影響呼吸作用的因素有溫度、氧氣濃度、二氧化碳濃度、含水量等，其中主要是溫度?，F(xiàn)在簡(jiǎn)單談?wù)勥@些因素的影響及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。1.溫度呼吸作用在最適溫度〔25℃~35℃〕時(shí)最強(qiáng)；超過(guò)最適溫度，呼吸酶活性降低甚至變性失活，呼吸作用受抑制；低于最適溫度，酶活性下降，呼吸作用受抑制。生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下儲(chǔ)存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培過(guò)程中夜間適當(dāng)降溫，抑制呼吸作用，減少有機(jī)物的消耗，可到達(dá)提高產(chǎn)量的目的。2.氧氣濃度在氧氣濃度為零時(shí)，只進(jìn)展無(wú)氧呼吸；氧氣濃度為10%以下時(shí)，既進(jìn)展有氧呼吸，又進(jìn)展無(wú)氧呼吸；氧氣濃度為10%以上時(shí)，只進(jìn)展有氧呼吸。生活中常利用降低氧氣濃度能抑制呼吸作用，減少有機(jī)物消耗這一原理來(lái)延長(zhǎng)蔬菜水果的保鮮時(shí)間。但是，在完全無(wú)氧的情況下，無(wú)氧呼吸強(qiáng)，分解的有機(jī)物也較多，一樣不利于蔬菜水果的保質(zhì)、保鮮，所以一般采用低氧〔5%〕保存，此時(shí)有氧呼吸較弱，而無(wú)氧呼吸又受到抑制。無(wú)土栽培通入空氣，農(nóng)耕松土等都是為了增加氧氣的含量，加強(qiáng)根部的有氧呼吸，保證能量供給，促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收。3.二氧化碳濃度CO2是呼吸作用產(chǎn)生的，從化學(xué)平衡角度分析，CO2濃度增加，呼吸速率下降。在密閉的地窖中，氧氣濃度低，CO2濃度較高，抑制細(xì)胞的呼吸作用，使整個(gè)器官的代水平降低，有利于保存蔬菜水果。4.含水量呼吸作用的各種化學(xué)反響都是在水中進(jìn)展的，自由水含量增加，代加強(qiáng)。糧油種子的貯藏，必須降低含水量，使種子處于風(fēng)干狀態(tài)，從而使呼吸作用降至最低，以減少有機(jī)物消耗。如果種子含水量過(guò)高，呼吸作用加強(qiáng)，使貯藏的種子堆中溫度上升，反過(guò)來(lái)又進(jìn)一步促進(jìn)種子的呼吸作用，使種子的品質(zhì)變壞。細(xì)胞呼吸類型的判斷原理：僅以葡萄糖為呼吸底物，二氧化碳的釋放量和氧氣的吸收量是判斷呼吸底物的重要依據(jù)。無(wú)CO2的釋放——_____________________________不消耗O2，放CO2——_________________________________放CO2=耗O2——_________________________________________放CO2>耗O2——_________________________________________有氧呼吸=無(wú)氧呼吸〔消耗葡萄糖相等〕——___________________________有氧呼吸>無(wú)氧呼吸——___________________________有氧呼吸<無(wú)氧呼吸——___________________________注：如以脂肪為呼吸底物進(jìn)展有氧呼吸時(shí)——______________________________細(xì)胞呼吸速率的測(cè)定〔一〕甲不動(dòng)，乙不動(dòng)——__產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸___________2、甲不動(dòng)，乙右移——產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸3、甲左移，乙不動(dòng)——只進(jìn)展有氧呼吸4、甲左移，乙右移——二氧化碳釋放量大于氧氣吸收量5、甲左移，乙左移——氧氣吸收量大于二氧化碳釋放量【要點(diǎn)四】光合作用與細(xì)胞呼吸的比擬從反響式看，光合作用與呼吸作用看似是兩個(gè)簡(jiǎn)單的逆轉(zhuǎn)，其實(shí)它們是兩個(gè)截然不同的生理過(guò)程工程光合作用有氧呼吸區(qū)別生物綠色植物大局部生物細(xì)胞葉肉細(xì)胞所有活細(xì)胞場(chǎng)所葉綠體線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)條件光、色素、酶氧氣、酶物質(zhì)變化無(wú)機(jī)物→有機(jī)物H2O＋CO2→C6H12O6有機(jī)物→無(wú)機(jī)物C6H12O6→H2O＋CO2能量變化光能→ATP→有機(jī)物中化學(xué)能有機(jī)物中化學(xué)能→ATP+熱能聯(lián)系光合作用為呼吸作用提供物質(zhì)根底——有機(jī)物和氧氣。②呼吸作用為光合作用提供能量和CO2光合作用知識(shí)點(diǎn)：一、光合作用的的探究歷程1、海爾蒙特實(shí)驗(yàn)：植物生長(zhǎng)所需的原料來(lái)自于水2、普里斯特利實(shí)驗(yàn)：綠色植物可以更新空氣3、薩克斯實(shí)驗(yàn)：光合作用需要光，光合作用能產(chǎn)生淀粉。實(shí)驗(yàn)考前須知：置于暗處48小時(shí)——使葉子里的淀粉消耗完，防止影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；用酒精脫色——使葉子中的葉綠素溶解，防止遮擋反響的顏色，葉綠素只溶解在有機(jī)溶劑中，如酒精，丙酮等；分別用碘蒸汽處理葉片，發(fā)現(xiàn)遮光的沒(méi)有變成藍(lán)色，曝光的則呈現(xiàn)深藍(lán)色。4、1880年〔美國(guó)〕恩格爾曼實(shí)驗(yàn)：O2是由葉綠體釋放的該實(shí)驗(yàn)的巧妙之處：1．實(shí)驗(yàn)材料選用：水綿和好氧性細(xì)菌。因?yàn)樗d的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧性細(xì)菌可確定釋放氧氣的部位。2．環(huán)境：選用黑暗并且沒(méi)有空氣的，排除了氧氣和光的干擾。3．比照試驗(yàn)：先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿完全曝露在光下。先選極細(xì)光束，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組比照實(shí)驗(yàn)；用好氧細(xì)菌檢測(cè)，能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位。而后用完全曝光的水綿與之做對(duì)照，從而再一次證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的，并且氧是由葉綠體釋放出來(lái)的。5、美國(guó)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)〔同位素標(biāo)記法〕：光合作用產(chǎn)生的O2來(lái)自于H2O。6：美國(guó)卡爾文：用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)展光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。14CO2——14C3——14CH2O光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：16641664年，比利時(shí)海爾蒙特1771年，英國(guó)普利斯特利1864年，德國(guó)薩克斯1880年，美國(guó)恩格爾曼20世紀(jì)30年代，美國(guó)魯賓與卡門原料:水原料和產(chǎn)物:更新空氣(二氧化碳和氧氣)產(chǎn)物:淀粉條件:光場(chǎng)所:葉綠體條件:光產(chǎn)物氧來(lái)自于水。實(shí)驗(yàn)原則：對(duì)照原則單一變量原則實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法一、捕獲光能的色素和構(gòu)造1、捕獲光能的色素類胡蘿卜素類胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素(占1/4)葉綠素葉綠素a葉綠素b(占3/4)實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和別離實(shí)驗(yàn)原理：提取(無(wú)水乙醇)、別離(層析液)目的要求：綠葉中色素的提取和別離及色素的種類材料用具：新鮮的綠葉、定性濾紙等、無(wú)水乙醇等方法步驟：1.提取綠葉中的色素2.制備濾紙條3.畫濾液細(xì)線4.別離綠葉中的色素5.觀察和記錄方法與步驟：稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的二氧化硅〔充分研磨〕和碳酸鈣(防止研磨中色素被破壞)與10ml無(wú)水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進(jìn)展過(guò)濾。討論：1.濾紙條上色帶的數(shù)目、排序、寬窄？2.濾紙條上的濾液細(xì)線，為什么不能觸及層析液？3、春夏葉片為什么是綠色？而秋天樹葉為什么會(huì)變黃？四種色素對(duì)光的吸收:葉綠素主要吸收_______類胡蘿卜素主要吸收________胡蘿卜素：橙黃色胡蘿卜素：橙黃色葉黃素：黃色葉綠素a：藍(lán)綠色葉綠素b：黃綠色綠葉中色素的種類和作用工程色素顏色吸收光譜定性濾紙上顯現(xiàn)的色素層析圖譜對(duì)光的作用葉綠素葉綠素a藍(lán)綠色紅光和藍(lán)紫光第三帶呈藍(lán)綠色吸收傳遞轉(zhuǎn)化葉綠素b黃綠色第四帶呈黃綠色吸收傳遞類胡蘿卜素胡蘿卜素橙黃色藍(lán)紫光第一帶呈橙黃色吸收傳遞葉黃素黃色第二帶呈黃色吸收傳遞【畫龍點(diǎn)睛】因?yàn)槿~綠索對(duì)綠光吸收是少，綠光被反射出來(lái)，所以葉片呈現(xiàn)綠色。1、實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵(1)葉片要新鮮、顏色要深綠。(2)濾液收集后要及時(shí)用棉塞將試管口塞緊．以免濾液揮發(fā)。(3)濾液細(xì)線不僅細(xì)、直，而且含有比擬多的色素(可以重復(fù)畫二三次)。(1)濾紙上的濾液細(xì)線不能浸入層析液中。【畫龍點(diǎn)睛】本實(shí)驗(yàn)中的考前須知〔1〕本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料要選擇成熟的綠色葉片，如可選用大葉黃，因?yàn)樗娜~片水量相對(duì)較少顏色深綠，含色素較多．層析效果明顯。(2)制備濾紙條時(shí)，要將濾紙條的一端剪去兩角．這樣可以使色素在濾紙條上擴(kuò)散均勻，便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)根據(jù)燒杯的高度制備濾紙條，讓濾紙條長(zhǎng)度高出燒杯1cm高出的局部做直角彎折。(4)畫濾液細(xì)線時(shí)，用力要均勻，速度要適中。(5)研磨要迅速、充分。①因?yàn)楸菀讚]發(fā)；②為了使葉綠體完全破裂．從而能提取較多的色素；③葉綠素極不穩(wěn)定，能被活細(xì)胞中的葉綠素酶水解而破壞一、光合作用強(qiáng)度1、什么是光合作用強(qiáng)度？光合作用強(qiáng)度通常用光合速率表示，即單位葉面積葉片在單位時(shí)間反響物的消耗量或產(chǎn)物的生成量。總光合速率=凈光合速率+呼吸速率可以測(cè)出凈光合速率和呼吸速率，只能計(jì)算出總光合速率光反應(yīng)階段條件光、色素、酶場(chǎng)所酶光在類囊體的薄膜上酶光物質(zhì)變化水的分解：H2O→[H]+O2↑ATP的生成：ADP+Pi→ATP能量變化光能→ATP中的活潑化學(xué)能暗反應(yīng)階段條件酶、ATP、[H]〔有光、沒(méi)光都行〕場(chǎng)所酶葉綠體基質(zhì)酶物質(zhì)變化酶CO2的固定：CO2+C5→2C3酶ATPC3的復(fù)原：C3+[H]→〔CH2O〕ATP能量變化ATP中的活潑化學(xué)能→〔CH2O〕中的穩(wěn)定化學(xué)能二、光合作用過(guò)程:、光合作用的意義:1、把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存在所制造的有機(jī)物中。2.對(duì)生物的進(jìn)化具有重要作用。

3、釋放氧氣,消耗大氣中二氧化碳，維持生物圈二氧化碳和氧氣的平衡。4、制造的有機(jī)物一局部用來(lái)構(gòu)建自身，為自身生命活動(dòng)提供能量；大局部用來(lái)為生物圈中其他生物的生命活動(dòng)提供營(yíng)養(yǎng)和能量。六.影響光合作用的因素有：〔1〕光：光照強(qiáng)弱直接影響光反響；釋放CO釋放CO21．光照——光合作用的動(dòng)力①光照時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物越多。②光質(zhì)，由于色素吸收可見光中的紅光和藍(lán)紫光最多，吸收綠光最少，故不同波長(zhǎng)的光對(duì)光合作用的影響不一樣，建溫室時(shí)，選用無(wú)色透明的的玻璃(或塑料薄膜)做頂棚，能提高光能利用率。③光照強(qiáng)度：在一定光照強(qiáng)度圍，增加光照強(qiáng)度可提高光合作用速率。曲線分析：A點(diǎn)。A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)展細(xì)胞呼吸，釋放CO2量表示此時(shí)的呼吸強(qiáng)度。AB段說(shuō)明光照強(qiáng)度加強(qiáng)，光合作用速率逐漸加強(qiáng)，CO2的釋放量逐漸減少，有一局部用于光合作用；而到B點(diǎn)時(shí)，細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。BC段說(shuō)明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)以上不再加強(qiáng)了。C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。應(yīng)用：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)比擬低，如上圖虛線所示。間作套種時(shí)農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹種的配置，冬季溫室栽培防止高溫等都與光補(bǔ)償點(diǎn)有關(guān)。外界條件變化時(shí)，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)移動(dòng)規(guī)律：①呼吸速率增加，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)右移呼吸速率減小，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)左移②呼吸速率根本不變，條件的改變使光合速率下降，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)右移；條件的改變使光合速率上升時(shí)，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)左移2．光照面積曲線分析：OA段說(shuō)明隨葉面積的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大，A點(diǎn)為光合作用面積的飽和點(diǎn)。隨葉面積的增大，光合作用強(qiáng)度不再增加，原因是有很多葉被遮擋，光照缺乏。OB段說(shuō)明干物質(zhì)量隨光合作用增加而增加，而由于A點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加，但葉片隨葉面積的不斷增加，呼吸量(OC段)不斷增加，所以干物質(zhì)積累量不斷降低(BC段)。應(yīng)用：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，防止徒長(zhǎng)。封行過(guò)早，使中下層葉子所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)。3．CO2濃度曲線分析：圖1中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)展光合作用所需CO2的最低濃度。兩圖中的B和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)，兩圖都表示在一定圍，光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。應(yīng)用：大田要"正其行，通其風(fēng)〞，多施有機(jī)肥；溫室可適當(dāng)補(bǔ)充CO2，即適當(dāng)提高CO2濃度可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。4．必需礦質(zhì)元素曲線分析：在一定濃度圍，增大必需礦質(zhì)元素的供給，可提高光合作用速率，但當(dāng)超過(guò)一定濃度后，會(huì)因土壤溶液濃度過(guò)高而導(dǎo)致植物光合作用速率下降。應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。5．溫度曲線分析：溫度主要是通過(guò)影響影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度；夏天，溫室栽培可適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當(dāng)降低溫室溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。.多因子的影響關(guān)鍵點(diǎn)含義：①P點(diǎn)：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著該因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。②Q點(diǎn)：到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因素就不再是影響光合速率的因子，要提高光合速率，可以采取適當(dāng)措施提高圖示的其它因子。應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加酶的活性提高光合速率，也可同時(shí)提高CO2濃度，進(jìn)一步提高光合作用速率。在溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率。總之，可根據(jù)具體情況，通過(guò)增加光照強(qiáng)度、調(diào)節(jié)溫度或增加CO2濃度來(lái)充分提高光合速率，以到達(dá)增產(chǎn)的目的。七.提高作物產(chǎn)量的途徑途徑措施或方法延長(zhǎng)光時(shí)補(bǔ)充光照增大光合作用面積間作、合理密植提高光合作用效率控制適宜光強(qiáng)、提高CO2濃度〔如通風(fēng)〕、合理施肥提高凈光合作用速率維持適當(dāng)晝夜溫差〔白天適當(dāng)升溫，晚上適當(dāng)降溫〕4、當(dāng)外界因素光照強(qiáng)度、CO2濃度變化時(shí)，短時(shí)間將直接影響光合作用過(guò)程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6合成量，進(jìn)而影響葉肉細(xì)胞中這些物質(zhì)的含量，它們的關(guān)系歸納如下[H]減少ATP減少C3↑C5↓[H]減少ATP減少C3↑C5↓C3復(fù)原減弱CO2固定仍正常進(jìn)展光照強(qiáng)→弱CO2供給不變C6H12O6合成減少光C6H