小篮子法测呼吸.doc

小篮子法测呼吸
【实验目的】
1. 掌握小篮子法测呼吸的原理及方法。
2. 掌握了解植物呼吸速率测定在实际生产中的意义。
【实验原理】
在密闭容器中，植物进行呼吸作用后有交换的气体成分为或，可以选择测量其中一种的增加量或减少量来衡量植物体的呼吸作用。小篮子法选取的是测量的增加量。用将产生的吸收，用草酸滴定出剩余量，由减少量可定量测出的增加量，进而测定出植物的呼吸速率（以增加速率表示）。
实验所涉及的反应方程式如下：

(剩余）+
植物呼吸速率可以如下公式表示：

【实验材料】
植物材料：大麦种子，小麦种子
试剂：溶液：0.05 mol/L；溶液：1/44 mol/L；酚酞指示剂
器材：广口瓶，三孔塞，温度计，漏斗（装有碱石灰），小篮子，酸式滴定管
量筒，滴管
【实验内容】
1. 实验装置的组装
取一只广口瓶，加一只三孔橡皮塞，一孔插入装有碱石灰的漏斗，漏斗口塞棉花，将压碎的碱石灰粉末覆盖于棉花上，能吸收进入瓶中的，另一小孔供滴定用，平时用一小橡皮塞塞紧；第三孔插入温度计，记录测定时的温度。瓶盖下面装一小钩，以悬挂小筐，供装植物材料用。
2. 实验材料准备
称量两份大麦种子，两份小麦种子，分别记下质量。其中一份大麦种子和一份小麦种子煮熟，备用。
3. 呼吸速率的测定
（1）空白滴定：
通过滴定孔向广口瓶内放溶液20 ml，加入2滴酚酞试剂。塞紧小橡皮塞，摇动广口瓶几分钟，使瓶内 充分吸收。待瓶内吸收后，拔出小橡皮塞，把酸式滴定管插入小孔中，用草酸滴定，至红色刚刚消失为止。记下草酸溶液用量的毫升数，即为空白滴定值（）。
（2） 活种子测定：
倒出废液，用蒸馏水洗凈广口瓶，重加20 ml 溶液与酚酞指示剂于瓶内，将装有待测种子的小篮迅速挂在小钩上，塞紧瓶塞。开始计时，三十分钟后，迅速将小篮子取出，塞进瓶塞，充分摇动2分钟，使瓶内的完全被吸收按照（1）的滴定方法进行滴定，消耗草酸体积记为。
（3） 煮熟种子测定：
按（2）的步骤，将活种子换成煮熟的种子进行测定。消耗草酸体积记为.。
【实验结果】
实验数据记录与计算：

大麦
小麦
发芽种子
称量/g
8.0480
8.0028
/ml
38.90
38.00

5.1
6.0
/℃
17.0
22.0
/ml
37.85
37.70

6.15
6.3
/℃
19.0
26.0
/
mg
1.05
0.3
每克鲜重对应值/mg
0.13
0.037
煮熟种子
称量/g
8.0031
7.6470
/ml
38.00
38.90

6.0
5.1
/℃
26.0
17.0
/ml
35.20
37.50

8.8
6.5
/℃

22.0
19.0
/mg
2.8
1.4

每克鲜重对应值/mg
0.34
0.18
灰色部分为煮熟种子的各项测量值与计算值，但实验误差过大，将煮熟种子的测量值略去，即若不考虑死种子对环境含量的影响，只用发芽种子与空白值进行计算，结果如下：
大麦：呼吸速率=0.13/0.5=0.26（)
小麦：呼吸速率=0.037/0.5=0.074()
【实验讨论】
1,本次实验由于器材的缺少且时间紧张，由两组同学合作完成实验，本组完成的是发芽的大麦种子和煮熟的小麦种子，另一组同学完成的是煮熟的大麦种子和发芽的小麦种子。因此实验设计方面存在很多不足，导致实验结果出现较大误差，无法进行计算。
所存在的不足主要有以下几点：
（1） 两组所用的广口瓶不同，因此空白值测定不同
（2） 所称鲜重不同，因此测出的增加值不同，即使可以换成每克鲜重的增加值，但其结果必然会出现很大的误差。
（3） 温度不同，实验时两组所测得的温度均处于较低值，呼吸速率较低，且两组之间温度值相差较大，导致两组种子的呼吸速率不同，在同样较低的情况下，误差很大，直接导致即使同一种材料，两组数据也没有可比性。
（4） 实验所用的熟种子可能并未完全煮熟，导致其剩余的呼吸作用还较强。温度较高，使得其呼吸作用反超发芽种子。
由以上几点，可以看出，本次实验所得数据没有可操作性。
2. 实验改进：
（1） 若两组同学合作试验，最好应为每组做同一种子的呼吸，例如一组同学测量大麦的萌发种子和煮熟种子的释放值，另一组同学测量小麦种子的释放值。
（2） 测量同一种植物种子的释放值时，应先测量萌发种子的释放值，再将同一份种子煮熟，冷却至温度与刚刚萌发种子的温度相同，吸干表面的水分，再按同样的方法，用同样的装置进行煮熟种子释放值的测量。这样，虽然前后有一定的时间差，但是由于空白值的使用，种子的重量，温度均相同，因此可以认为是在相同外界环境条件下进行的测量，此时测量结果所得差距可认为均由种子自身决定，该种测量不用测量空白值，只需测量萌发种子和煮熟种子的释放值即可。
3. 呼吸作用有两个主要生理功能，一是为代谢过程和生理活动提供能量，二是为生物大分子合成提供原料。生长旺盛和生理活性高的部位如幼根、幼茎、幼叶、幼果等，呼吸作用所产生的能量和中间产物，大多数用来构成细胞生长的物质如蛋白质、核酸、纤维素、磷脂等，因而呼吸效率很高。但在生长活动已停止的成熟组织或器官内，除一部分用于维持细胞的活性外，有相当部分能量以热能形式散失掉，因而呼吸效率低。根据上述情况可把呼吸分为两类：一种是维持呼吸，用以维持细胞的活性。另一种是生长呼吸，用于生物大分子的合成，离子吸收等。维持呼吸是相对稳定的，每克干重植物约消耗15～20mg葡萄糖，而生长呼吸则随生长发育状况而不同。从植物的一生来看，种子萌发到苗期，主要是进行生长呼吸，呼吸效率高，随着营养体的生长，生长呼吸占总呼吸比例下降，而维持呼吸所占的比例增加。株型高大的品种，维持呼吸所占的比例较高。从以上理论来看，种子萌发时呼吸效率应较高，但本实验所得结果呼吸速率相对较低，最可能原因是由于温度过低影响其呼吸速率导致。其次，瓶中积聚的和减少的对呼吸作用的限制也是可能的原因。
4. 影响植物体呼吸的主要因素：
（1） 不同组织器官：在生长发育旺盛的部分，如种子，幼茎，幼叶等，呼吸速率会很高，以满足旺盛的生长发育对能量的需求。即一般生长呼吸速率要大于维持呼吸速率。
（2） 温度：温度对呼吸的影响主要来自于温度对酶活性的影响，温度低，则酶活性较弱，温度过高，酶则钝化。本实验由于在温度较低的情况下进行，因此种子的呼吸速率会相对较低，在低产出的情况下，只要很小的误差对释放值测定影响就会很大。
（3） 含水量：
干燥种子的呼吸作用与粮食贮藏有密切关系。含水量很低的风干种子呼吸速率微弱。一般油料种子含水量在8％～9％以下，淀粉种子含水量在12％～14％时，种子中原生质处于凝胶状态，呼吸酶活性低，呼吸极微弱，可以安全贮藏,此时的含水量称之为安全含水量。当油料种子含水量达10％～11％，淀粉种子含水量达到15％～16％时，呼吸作用就显著增强。如果含水量继续增加,则呼吸速率几乎成直线上升。其原因是，种子含水量增高后，原生质由凝胶转变成溶胶，自由水含量升高，呼吸酶活性大大增强，呼吸也就增强。淀粉种子安全含水量高于油料种子的原因，主要是淀粉种子中含淀粉等亲水物质多，其中存在的束缚水含量要高一些。而油料种子中含疏水的油脂较多，存在的束缚水也较少。
本实验所用种子含水量均较高，理论上讲呼吸速率也应较大，造成实验结果偏小的主要原因还是来自于温度过低。
（4） 含量：含量升高时，呼吸速率会减慢。在密闭体系中，当浓度达到一定程度，会相对抑制呼吸作用。在实际生活中，适当增加贮藏环境的浓度有利于降低其呼吸速率。
（5） 含量：氧气含量下降时，会抑制呼吸作用。有研究表明，当含量下降至20%以下时，呼吸速率会显著下降。因此在实验过程中，由于密闭体系，与外界无气体交换，因此含量在后期会下降至20%一下，导致呼吸作用受到抑制。
从以上两点看出，无论是含量还是含量，密闭体系中的植物后期呼吸作用都会显著降低，因此所测得的呼吸速率只是一个平均速率，前期速率较快，而后期速率相对较慢。
在实际生活中，适当增加贮藏环境的浓度和降低浓度有利于降低其呼吸速率。
（6）机械损伤：如果植物体遭受机械损伤，则其呼吸速率会显著增大。因此在贮藏食物的过程中，要避免机械损伤，以减少呼吸作用。
5. 研究植物呼吸在实际应用中的作用：种子萌发的主要条件是水分、空气和温度。其中水分的充分吸收是种子萌发的先决条件。水稻种子吸水量达到干重的40%，豆类种子吸水量达到干重的100％～150％才可萌发。在种子萌发的初期(8～10h内)，呼吸速率会上升，主要是因为吸收了水分的缘故，而与温度并无十分显著的关系。18～24h后，呼吸速率的再度增高，则可归因于温度和氧气。同时呼吸商也有明显的变化，在种胚未突破种皮之前，主要进行无氧呼吸，种子呼吸产生的CO2大大超过O2的消耗，RQ大于1;当胚根露出后，O2的消耗速率上升，一般RQ等于1.0左右，表明此时以糖为呼吸底物；以后由于有机酸的参与或由于缺氧产生酒精发酵会使RQ大于1.0，可达到2～3左右。如贮藏的蛋白质和脂肪都用作呼吸底物时，RQ会下降，小于1.0。有时油料种子萌发时，脂肪通过乙醛酸循环转化为糖，需耗氧而不释放二氧化碳，RQ可降低到0.5以下，当脂肪耗尽，以糖为呼吸底物时，RQ会接近于1。种子如果播种过深或长期淹水缺氧，则会影响正常的有氧呼吸，对物质转化和器官的形成都不利，特别是根的生长和分化会受到明显的抑制。油料种子萌发时，耗氧多，呼吸商小，所以更需要注意浅播，保证O2的供应。