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摘 要:本文首先从有氧呼吸的反应式入手,分析得出影响呼吸作用的因素,并解析各因素对呼吸作用的影响规律,然后就这些规律在生产实践中的应用进行了归纳整理,以培养学生分析问题、解决问题、理论联系实际的能力。
关键词:呼吸作用影响因素应用
中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)08(c)-0156-01
有氧呼吸的反应式为: 根据反应式中的反应物、生成物及反应条件,由化学知识我们不难分析得出影响呼吸作用的因素主要有:温度、氧气、含水量、CO2浓度等。下面就各因素对呼吸作用的影响规律进行解析,并对各因素的影响规律在生产实践中的应用进行归纳整理。
1 温度
温度能影响呼吸作用,主要是影响呼吸酶的活性。其影响规律与温度影响酶的活性一致。一般而言,在一定的温度范围内,呼吸强度随着温度的升高而增强;超过最适温度,呼吸强度随着温度的升高而减弱。如图1曲线所示。
根据温度对呼吸强度的影响原理,在生产实践上储藏蔬菜和水果时应该适当降低温度,以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准,否则细胞受损,对病原微生物的抵抗力大减,也易腐烂损坏。如苹果、梨、柑、橘等果实在0～1℃时可储藏几个月不坏;荔枝一般只能短期保鲜,但采用低温速冻等方法可保鲜6～8个月。这也是我们家里使用冰箱储藏蔬菜水果,能延长保鲜时间的原理。
而在大棚蔬菜的栽培过程中,夜间适当降温,降低呼吸作用,减少有机物的消耗,可提高作物产量。
相反,适当升高温度,则可提高呼吸速率。如春回大地,气温回升,处处呈现万物复苏、春暖花开的欣欣向荣的景象,这些都是呼吸速率随着温度升高而升高的必然结果。
2 氧气
氧气是植物正常呼吸的重要因子,O2的有无和浓度的大小既会决定呼吸类型,又会影响呼吸作用的速率:当没有氧气(浓度为0)时,只进行无氧呼吸,且无氧呼吸速率比较快;当氧气浓度比较低时(10%以下),既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,只不过,随氧气浓度增加,无氧呼吸逐渐减弱,有氧呼吸逐渐增强;当氧气浓度比较高时(超过10%),只进行有氧呼吸。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系可用图2中曲线来表示。这一原理在我们的生产生活实践有着广泛的应用。
绿色植物在完全缺氧条件下只进行无氧呼吸,大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。酒精对细胞有毒害作用,所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。对于板结的土壤及时进行松土透气,可以使根细胞进行充分的有氧呼吸,从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外,松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖,这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解,从而有利于植物对无机盐的吸收。
现代健身观念提倡慢跑等有氧运动,原因之一就是不致因剧烈运动导致氧的不足,而使肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸。而乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力,不利健康。
美酒、酸奶、泡菜都是传统美食。而在它们的制作过程中都要密闭处理,经发酵后制成口感舒适、略带酸味或酒味的食品。“密闭处理”就是促进无氧呼吸。
根据氧对呼吸作用影响的原理,在储藏蔬菜、水果时应适当地降低氧的浓度,但不能降得太低,否则,植物组织就进行无氧呼吸,无氧呼吸的产物(如酒精)往往对细胞有一定的毒害作用,而影响蔬菜、水果的储藏保鲜。
以上所分析的各种事例,都是根据氧气浓度影响细胞呼吸的原理,在生产生活中的广泛应用。
3 含水量
水作为有氧呼吸的反应物,在一定范围内,呼吸作用强度随含水量的增加而加强,随含水量的减少而减弱。其影响规律如图3曲线。
据此原理,粮油种子储存前要晒干,以降低含水量,并储存于干燥环境中,以降低呼吸消耗。但是蔬菜水果的保鲜,则要求保存在低湿度的环境中。既可以降低呼吸消耗,又达到保鲜效果。
另一方面,在生产实践中,有时要求增强呼吸作用强度,此时应增大含水量。如要让干燥的种子萌发,首先要让种子充分吸水以提高呼吸速率和新陈代谢强度。
4 CO2浓度
CO2作为呼吸作用的产物,浓度高会抑制呼吸作用,这可以从化学平衡的角度得到解释。实验证明,在CO2浓度升高到1%～10%时,呼吸作用明显受到抑制。另一方面,CO2浓度增高,会降低细胞内pH,使呼吸酶的活性降低,
从而降低呼吸速率。其影响规律如图4曲线。
据此原理,在蔬菜和水果的储藏保鲜中,增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。如使用保鲜袋、保鲜膜密封自体保鲜,就是通过增大保鲜膜内CO2的浓度来保鲜的。农村广泛采用密闭的土窖保存蔬菜和水果,就是利用蔬菜和水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。
综上所述,呼吸作用的各种影响因素及影响规律在生产实践中具有广泛的应用。有时需促进呼吸作用,有时需抑制呼吸作用,我们可以根据各种影响规律对呼吸作用进行人为控制。有时还要根据需要的不同,灵活控制各种条件。如在粮油种子的储藏过程中,要求降低呼吸作用强度,应保持低温、低氧、干燥、高CO2的环境条件;而在水果蔬菜的储藏保鲜过程中,则应保持低温(零上)、低氧、湿度适中、高CO2的环境条件。
笔者希望通过本文的分析思路,增强学生分析问题,解决问题,理论联系实际的思维能力。这正是我们全面贯彻《生物课程标准》中的基本理念:倡導探究性学习、注重与现实生活的联系所必需的。
关键词:呼吸作用影响因素应用
中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)08(c)-0156-01
有氧呼吸的反应式为: 根据反应式中的反应物、生成物及反应条件,由化学知识我们不难分析得出影响呼吸作用的因素主要有:温度、氧气、含水量、CO2浓度等。下面就各因素对呼吸作用的影响规律进行解析,并对各因素的影响规律在生产实践中的应用进行归纳整理。
1 温度
温度能影响呼吸作用,主要是影响呼吸酶的活性。其影响规律与温度影响酶的活性一致。一般而言,在一定的温度范围内,呼吸强度随着温度的升高而增强;超过最适温度,呼吸强度随着温度的升高而减弱。如图1曲线所示。
根据温度对呼吸强度的影响原理,在生产实践上储藏蔬菜和水果时应该适当降低温度,以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准,否则细胞受损,对病原微生物的抵抗力大减,也易腐烂损坏。如苹果、梨、柑、橘等果实在0～1℃时可储藏几个月不坏;荔枝一般只能短期保鲜,但采用低温速冻等方法可保鲜6～8个月。这也是我们家里使用冰箱储藏蔬菜水果,能延长保鲜时间的原理。
而在大棚蔬菜的栽培过程中,夜间适当降温,降低呼吸作用,减少有机物的消耗,可提高作物产量。
相反,适当升高温度,则可提高呼吸速率。如春回大地,气温回升,处处呈现万物复苏、春暖花开的欣欣向荣的景象,这些都是呼吸速率随着温度升高而升高的必然结果。
2 氧气
氧气是植物正常呼吸的重要因子,O2的有无和浓度的大小既会决定呼吸类型,又会影响呼吸作用的速率:当没有氧气(浓度为0)时,只进行无氧呼吸,且无氧呼吸速率比较快;当氧气浓度比较低时(10%以下),既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,只不过,随氧气浓度增加,无氧呼吸逐渐减弱,有氧呼吸逐渐增强;当氧气浓度比较高时(超过10%),只进行有氧呼吸。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系可用图2中曲线来表示。这一原理在我们的生产生活实践有着广泛的应用。
绿色植物在完全缺氧条件下只进行无氧呼吸,大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。酒精对细胞有毒害作用,所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。对于板结的土壤及时进行松土透气,可以使根细胞进行充分的有氧呼吸,从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外,松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖,这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解,从而有利于植物对无机盐的吸收。
现代健身观念提倡慢跑等有氧运动,原因之一就是不致因剧烈运动导致氧的不足,而使肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸。而乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力,不利健康。
美酒、酸奶、泡菜都是传统美食。而在它们的制作过程中都要密闭处理,经发酵后制成口感舒适、略带酸味或酒味的食品。“密闭处理”就是促进无氧呼吸。
根据氧对呼吸作用影响的原理,在储藏蔬菜、水果时应适当地降低氧的浓度,但不能降得太低,否则,植物组织就进行无氧呼吸,无氧呼吸的产物(如酒精)往往对细胞有一定的毒害作用,而影响蔬菜、水果的储藏保鲜。
以上所分析的各种事例,都是根据氧气浓度影响细胞呼吸的原理,在生产生活中的广泛应用。
3 含水量
水作为有氧呼吸的反应物,在一定范围内,呼吸作用强度随含水量的增加而加强,随含水量的减少而减弱。其影响规律如图3曲线。
据此原理,粮油种子储存前要晒干,以降低含水量,并储存于干燥环境中,以降低呼吸消耗。但是蔬菜水果的保鲜,则要求保存在低湿度的环境中。既可以降低呼吸消耗,又达到保鲜效果。
另一方面,在生产实践中,有时要求增强呼吸作用强度,此时应增大含水量。如要让干燥的种子萌发,首先要让种子充分吸水以提高呼吸速率和新陈代谢强度。
4 CO2浓度
CO2作为呼吸作用的产物,浓度高会抑制呼吸作用,这可以从化学平衡的角度得到解释。实验证明,在CO2浓度升高到1%～10%时,呼吸作用明显受到抑制。另一方面,CO2浓度增高,会降低细胞内pH,使呼吸酶的活性降低,
从而降低呼吸速率。其影响规律如图4曲线。
据此原理,在蔬菜和水果的储藏保鲜中,增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。如使用保鲜袋、保鲜膜密封自体保鲜,就是通过增大保鲜膜内CO2的浓度来保鲜的。农村广泛采用密闭的土窖保存蔬菜和水果,就是利用蔬菜和水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。
综上所述,呼吸作用的各种影响因素及影响规律在生产实践中具有广泛的应用。有时需促进呼吸作用,有时需抑制呼吸作用,我们可以根据各种影响规律对呼吸作用进行人为控制。有时还要根据需要的不同,灵活控制各种条件。如在粮油种子的储藏过程中,要求降低呼吸作用强度,应保持低温、低氧、干燥、高CO2的环境条件;而在水果蔬菜的储藏保鲜过程中,则应保持低温(零上)、低氧、湿度适中、高CO2的环境条件。
笔者希望通过本文的分析思路,增强学生分析问题,解决问题,理论联系实际的思维能力。这正是我们全面贯彻《生物课程标准》中的基本理念:倡導探究性学习、注重与现实生活的联系所必需的。